运动鞋上的防紫外线涂层
近年来，水性高固体份三维触感涂料1 在市场上大获成功，其主要应用领域是运动鞋。多层三维涂层上令人兴奋的多色效果与触感效果和高性能特性相结合，为功能设计带来了全新的自由度。
新型光敏触感涂料现已推向市场。这些涂料基于全水性聚氨酯（PUD）树脂，具有高弹性、柔韧性和出色的粘合性能，通常用于纺织品基材。基于氧化石墨烯纳米颗粒--氧化石墨烯（GO）纳米颗粒--可以开发出高光敏涂层。掺杂氧化石墨烯的触感层具有高透明度，几乎无色。当掺杂氧化石墨烯的涂层暴露在自然阳光或人造紫外线下时，氧化石墨烯纳米球会启动化学还原过程，生成黑色还原氧化石墨烯（RGO）纳米球。2,3形成相对较大的 sp2 岛，完全改变了这些涂层的吸收特性，并（随着时间的推移）将其变成深黑色。通过使用遮蔽装置，可以将运动鞋上的涂层部分暴露在紫外线下，并通过选择性紫外线照射创建设计图案。此外，掺杂 GO 的触感涂层还可以用标准颜料或彩虹效果颜料进一步着色。在紫外线照射过程中，可以实现创造性的颜色变化效果，并随着时间的推移改变表面外观。
介绍
顾客首先会被产品的视觉外观所吸引。因此，运动鞋的色彩设计对产品的销售起着至关重要的作用。靓丽的色彩或恰当的色彩组合将使产品获得成功。当今的消费市场需要对产品进行情感刺激，如果产品没有特色，很快就会产生审美疲劳。光敏触感涂层可根据环境和消费者的使用习惯改变颜色，从而增加生动的色彩效果。每当光敏触感涂层暴露在阳光下时，就会开始一个缓慢的颜色变化过程，涂层的颜色会逐渐变深。如果用在运动鞋上，在每个晴朗的日子里，鞋子的颜色都会不同。随着时间的推移，颜色会逐渐变化，消费者可以每天观察颜色的变化，好奇地等待看到最终的颜色。
随着消费产品大规模个性化的新趋势，光敏触感涂层为运动鞋等产品的购买点个性化提供了更多机会。可以在店内直接对单模进行数字裁剪，也可以使用紫外线照射设备进行个性化设计，激发顾客的灵感，让顾客有一种参与制鞋过程的感觉。这可以增加顾客与其鞋子之间的互动，实现真正的个性化。
光敏触感涂层的应用
光敏触感涂层的应用方法与现有触感涂层的应用方法基本相同--使用手动或自动丝网印刷技术。4 本文讨论的工艺对丝网印刷工艺进行了改进，使底漆涂层厚度达到 0.2-1.2 毫米，多层叠加形成三维结构涂层--可能结合多种颜色和多层效果。通常，触感涂层应用于纺织材料，如聚酯纤维或尼龙纤维，常用于运动鞋领域。为了获得最佳的感光色彩效果，我们开发了一种特殊涂层，如图 1 所示。首先涂上多层透明底漆，以形成所需的 3D 涂层效果，并确保与织物的粘合强度达到最大。在底层之上，首先涂上第一层色漆，通常是白色，以确保最终颜色的一致性。掺杂 GO 的光敏层用作主效应涂层，为整个 3D 涂层系统提供颜色变化机制。通常情况下，GO 层的厚度为 0.2 毫米，以产生强烈的可见颜色变化，并可选择性地涂上一层薄薄的五彩涂层作为最终面漆。五彩颜色在深色背景下具有很强的可视性，因此特别有趣。当然，最后的面漆也可以多种多样，以提供其他触感效果，如柔软触感、粗糙触感、哑光或亮光效果等。
GO 涂层的紫外线光敏机理分析
在光敏触感涂层系统中，GO 涂层是变色过程中最重要的部分。众所周知，氧化石墨烯在紫外线照射下会逐渐还原，在还原过程中会发生从浅黄色到深黑色的颜色变化。然而，迄今为止，如何将这种颜色变化应用于日常消费品的想法并不多。为了研究氧化石墨烯涂层的光敏机理，我们在水性聚氨酯分散液（WPU）中加入 0.02 wt% 的氧化石墨烯，制备了膜厚为 0.2 mm 的 GO 涂层，该涂层呈淡黄色，外观看起来几乎无色。将氧化石墨烯涂层的部分用蝶形图案覆盖，然后用紫外线照射 30 分钟，结果如图 2a 所示。被覆盖的蝴蝶图案变成了非常深（几乎黑色）的颜色。图 2b 显示了样品亮部和暗部的拉曼研究结果。未处理样品的结果标记为 WPU/GO，暗区标记为 WPU/RGO，相应的 ID/IG 值分别为 1.00 和 0.98。这清楚地表明，GO 表面的一些含氧官能团已被去除，氧化石墨烯在紫外线照射下的光化学还原作用减弱。
色彩设计和功能
通过将光敏触感涂层与其他颜料相结合，可以创造出令人兴奋的色彩设计，在阳光下颜色会逐渐变化，而在紫外线照射下颜色会明显变深。为了创造出优秀的消费品，色彩开发必须从两个方面着手：1) 紫外线照射前的初始颜色必须具有吸引力，以达成最初的购买决策；2) 最终的深色也必须非常有吸引力，以保持消费者对产品的满意度。
五彩颜料具有很好的变色效果，而且有趣的是，五彩颜料在明暗背景下的颜色外观也大不相同。除了虹彩效果之外，虹彩颜料在浅色背景上还会呈现出高度透明的浅色光泽，而在深色背景上则会呈现出独特的深色效果（如深紫色、深蓝色和深绿色）。图 3 显示了涂层在黑白样品上的效果，可以清楚地看到因背景颜色而产生的颜色变化。现在，光敏触感涂层可用作背景色，而掺杂 GO 的涂层基本上是半透明的。因此，在我们的标准涂层中，掺杂氧化石墨烯的涂层下面是一层白色。因此，在紫外线照射之前，光敏涂层系统会呈现出淡淡的彩虹色，而在紫外线照射之后，掺杂 GO 的涂层会变黑，最终变成黑色。随着掺杂的 GO 层逐渐变暗，表层的彩虹色会变得更加明显，最终达到黑色背景上的颜色。
颜色随时间和紫外线强度变化
对于光敏触感涂料的实际应用来说，了解从初始颜色到最终颜色的颜色变化条件和时间非常重要。因此，我们研究了紫外线强度、时间和温度对颜色变化的影响。结果汇总于下页的表 1。
得出的结论如下1) 紫外线强度越高，变色时间越短；2) 与连续紫外线照射相比，频繁使用的不连续照射需要更长的变色时间；3) 在没有紫外线照射的情况下，即使温度高达 80°C，涂层颜色也不会发生变化。
考虑到这种涂层首先应用于运动鞋，并考虑到消费者使用跑鞋的正常习惯，运动鞋上的涂层可能需要 100 天左右才能完全变色。显然，完全变色的时间在很大程度上取决于气候区、使用时间和当地的天气条件，但研究发现户外运动鞋的变色范围很有意思。
个性化运动鞋
光敏触感涂层不仅可以实现运动鞋的渐变色，还可用于定点定制，并且可以高效地批量生产带有光敏涂层的运动鞋。品牌商和零售商可以在店内安装数字切割机和紫外线灯箱。数字切割机可以快速切割任何形状的遮蔽纸，并对客户的设计进行个性化处理。在强烈的人工紫外线照射下，遮蔽的感光涂层可在几分钟内褪色。在店内，不到 30 分钟就能完成一款鞋的个性化设计。图 5 展示了用这种方法制作的一些个性化设计。
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