一種環保型光催化水性塗料及其製備方法

2023-09-23 10:47:15 2

專利名稱：一種環保型光催化水性塗料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種塗料，特別涉及一種含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化水性塗料 及其製備方法。
背景技術：
近年來，納米二氧化鈦因為其良好的光催化活性，已在有機汙染物降解、汙水處 理、空氣淨化等方面得到了長足的發展。二氧化鈦表面的空穴可以和吸附的水分子或羥基 發生反應，生成具有極高反應活性的羥基自由基。羥基自由基具有402. 8MJ/mol的反應能， 高於有機化合物中的各類化學鍵能，因此可以引發絕大多數有機化合物分子發生氧化反 應，並進一步礦化生成CO2和H2O但二氧化鈦帶隙為3. 2ev,它只有在吸收光子能量大于禁帶 寬度時，價帶中的電子才能被激發到導帶，在導帶中形成電子，同時相應在價帶中形成一個 帶正電的空穴，即形成電子空穴對。因此，二氧化鈦只能響應波長小於400nm的紫外光(約 佔太陽光的4% )，而對可見光的響應很弱，並且二氧化鈦因為光激發產生的電子和空穴很 容易複合，光催化效率很低。光催化條件苛刻和光催化效率低嚴重製約了二氧化鈦在光催 化降解有機物方面的應用。另外，二氧化鈦光催化塗料因為其光催化作用，用於塗料的基體 樹脂會被逐漸分解破壞。這對二氧化鈦光催化塗料的基體樹脂也提出了剛性要求。為了克服二氧化鈦光催化效率低及其對可見光吸收少的缺陷，國內外許多塗料專 家開展了對二氧化鈦進行改性的研究。方法之一是進行貴金屬澱積，利用貴金屬在二氧化 鈦表面進行修飾可以改善其光催化活性。當半導體表面和金屬接觸時，載流子重新分布，形 成肖特基勢壘，成為了電子俘獲陷阱，阻止電子與空穴的重新複合。澱積量對半導體活性有 很大影響，澱積量過大有可能使金屬成為電子和空穴快速複合的中心，不利光催化降解。而 且這種方法成本高，不易於工業推廣。方法之二是進行過渡金屬離子摻雜。離子摻雜是一 種有效的改性方法，將離子引入二氧化鈦晶格中，可在其禁帶帶隙中引入雜質能級和缺陷 能級，從而拓寬二氧化鈦光催化劑的光譜響應範圍，更有效地利用太陽能。同時，離子摻雜 也可以改變結晶度，以此成為電子和空穴的陷阱，抑制兩者複合，延長其壽命，從而提高二 氧化鈦的光催化效率和量子產率。但離子摻雜的納米二氧化鈦的合成過程繁瑣，不適宜工 業化生產。自1977年日本化學家H.aiirakawa、美國化學家A.G.MacDiarmid和物理學家 A. J. Heeger三位科學家在美國發現碘摻雜的聚乙炔具有導電性以後，導電聚合的研究蓬勃 發展。在眾多導電聚合物材料中，聚吡咯由於原料價格低、合成簡單、導電率高、耐高溫及抗 氧化性好、環境穩定性好等優點，成為研究的熱點。可以設想，將導電聚吡咯與二氧化鈦復 合，共軛聚合物強的供電子能力可以使得二氧化鈦的導帶即使在可見光下也可以被注入電 子，刺激電子空穴對的形成，從而顯著提高二氧化鈦的光催化效率。另外，在二氧化鈦表面 包覆一層有機聚合物，由於聚吡咯分子鏈的空間位阻作用，納米二氧化鈦的分散性可以顯 者提尚。
發明內容
本發明的目的在於克服納米二氧化鈦光催化效率低及其對可見光吸收少的缺陷， 合成出一種成本低，適宜工業化生產的新型環保型光催化水性塗料。在改性納米二氧化鈦 表面包覆一層聚吡咯，可以顯著提高納米二氧化鈦的光催化效率，並且實現二氧化鈦填料 的有機無機複合，獲得一種光催化效率高、成本低、綜合性能好的新型光催化劑，並以此為 填料，通過配方設計，製備出環保型光催化水性塗料。本發明是通過以下技術方案實現的一種環保型光催化水性塗料，包括以下組分水性矽丙乳液、聚吡咯包覆的納米二 氧化鈦、水性潤溼分散劑、水性消泡劑、成膜助劑、水性流平劑、緩蝕劑。所述的環保型光催化水性塗料，聚吡咯包覆的納米二氧化鈦的重量佔水性矽丙乳 液質量的0.4 1.2%。所述的環保型光催化水性塗料，優選各組分的質量份比為水性矽丙乳液100份， 聚吡咯包覆的納米二氧化鈦0. 4 1. 2份，水性潤溼分散劑0. 1 0. 2份，水性消泡劑 0. 1 0. 5份，成膜助劑0. 2 0. 5份，水性流平劑0. 8 1份，緩蝕劑0. 4 1份。所述的水性矽丙乳液固含量30 40%，羥基的質量分數2 3%。
所述水性潤溼分散劑為H-IO。所述水性消泡劑為SKC水性消泡劑。所述成膜助劑為1，2-丙二醇。所述水性流平劑為BI-300。所述緩蝕劑為二甲基乙醇胺。所述的聚吡咯包覆的納米二氧化鈦的製備方法，包括以下步驟(1)納米二氧化鈦的改性將納米二氧化鈦加入到矽烷偶聯劑(KH-570)、分散劑(六偏磷酸鈉)、水的混合液 中，調節混合液的PH值為7. 5，用分散機高速攪拌分散，將所得的混合液離心、洗滌、乾燥， 得到改性納米二氧化鈦粉體備用；(2)吡咯包覆納米二氧化鈦的合成將吡咯單體、改性納米二氧化鈦加入到濃度為0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇 溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將過硫酸銨(APS)溶液滴加到濃度為0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中， 用鹽酸調節PH為酸性，攪拌均勻備用；將上述兩種製備好的混合液混合，劇烈攪拌(800 lOOOr/min以上)室溫下反應 M 32h;加入甲醇終止反應，用甲醇、水反覆洗滌，過濾、乾燥，得到所需的聚吡咯包覆二 氧化鈦納米粒子。步驟⑴中所述的矽烷偶聯劑為KH-570，用量為納米二氧化鈦質量的3 5%。分 散劑為六偏磷酸鈉，用量為納米二氧化鈦質量的1 4%。水的用量為納米二氧化鈦質量的 20 25倍。步驟(2)所述的吡咯單體與改性納米二氧化鈦的質量比為0. 005 0. 04。所述的 CTAB的正己醇溶液的濃度為0. 1 0. 2mol/L。所述的過硫酸銨溶液中APS與吡咯單體的 物質的量之比為0. 23 0. 25。
所述的環保型光催化水性塗料，其製備過程為在室溫下，將水性矽丙乳液、聚吡 咯包覆的納米二氧化鈦、水性潤溼分散劑、水性消泡劑、成膜助劑、水性流平劑、緩蝕劑混合 均勻，製得具有光催化作用的水性塗料。通過透射電鏡照片圖1(各圖片見附圖)，我們可以看到，改性前，納米二氧化鈦粉 體團聚嚴重，粒徑分布不均勻，部分二氧化鈦粒子的粒徑甚至達到IOOOnm以上。改性後(圖 2)，納米二氧化鈦粒徑分布均勻，分散後納米二氧化鈦的粒徑大約在20 30nm，顆粒團聚 現象明顯改善。聚吡咯包覆二氧化鈦後，其透射電鏡圖片如圖3，複合粒子的粒徑在30 40nm之間，分散性好，粒子成規則的球形，包覆層聚吡咯的顏色相比於內核二氧化鈦的顏色 暗。觀察改性前後二氧化鈦的紅外光譜，如圖4，相對於改性前二氧化鈦的紅外曲線b，改性 後曲線a中，除了出現二氧化鈦在666CHT1處的特徵峰外，還在HllcnT1處出現羰基的特徵 吸收峰，2936CHT1處對應亞甲基的特徵吸收峰，這表明偶聯劑已經成功的接枝在二氧化鈦表 面。圖5顯示的聚吡咯包覆二氧化鈦的紅外光譜，在666CHT1處是二氧化鈦的特徵吸收峰， 在3402CHT1處是N-H鍵的伸縮震動，2925cm—1處是C-H的伸縮震動，1567cm—1處是吡咯環的 伸縮震動和C-N CnT1的自由伸縮震動，1485CHT1處是C-N的共軛震動。結合圖3和圖5，證 明聚吡咯已經成功的包覆在二氧化鈦表面。圖6是聚吡咯包覆納米二氧化鈦複合粒子催化 降解甲基橙的時間-濃度曲線，吡咯單體與納米二氧化鈦的質量比設定為0. 005 0. 04。 當聚吡咯用量較少時，二氧化鈦納米粒子表面包覆聚吡咯的量較少，單位時間內傳輸的電 子少，其光催化活性較不明顯；隨著吡咯與二氧化鈦摩爾比的增大，二氧化鈦納米粒子表面 包覆的聚吡咯增多，能夠更好的促進電子-空穴對的分離，光催化活性增大。但當Py用量 超過一定值時，大量PPy修飾佔據了大部分TW2粒子的表面，一方面生成的空穴無法接觸 OH-和H2O而生成具有強氧化性的· 0H，從而導致其催化活性降低；另一方面使甲基橙分子 不能有效地與TiO2接觸，減少了催化劑表面與甲基橙分子直接接觸的活性位，從而降低了 甲基橙的光催化降解速率。本發明的光催化塗料，添加了聚吡咯包覆的納米二氧化鈦光催化劑，具有光催化 效率高、應用範圍廣的優點。根據「粒子設計」的概念，巧妙的構思，對納米二氧化鈦表面改 性和分散，獲得納米改性二氧化鈦，分散後的納米二氧化鈦的直徑在20 30nm(圖1)。發 明人通過反膠束法在改性納米二氧化鈦表面成功包覆了一層聚吡咯(圖3)，粒徑在40 50nm，分散均勻。聚吡咯包覆層不僅可以為二氧化鈦光催化提供電子，其分子鏈還可以因為 空間位阻作用阻礙納米二氧化鈦的團聚。以聚吡咯包覆二氧化鈦製備光催化劑，合成簡單、 成本低，還可以使得光催化填料獲得有機無機複合的綜合力學性能。本發明在製備光催化塗料時選用廣州市眾冠美貿易有限公司生產的CA-573矽丙 乳液。該矽丙乳液在丙烯酸樹脂合成中引入有機矽官能團製成共聚物，利用有機矽中鏈能 大於3. 72X 105J/mol的Si-O鏈，以提高丙烯酸樹脂的耐熱性、韌性、高彈性、可塑性，並使 之具有優良的耐候性、抗水性、絕緣性、耐寒性和耐腐蝕性等。特別指出，矽丙乳液相對於普 通基體樹脂耐候性好，不會被二氧化鈦光催化劑分解，是製備光催化塗料的理想樹脂基體。需要強調的是，本發明製備的水性塗料所用樹脂和塗料助劑均為水性，大大減少 了有機溶劑的使用，降低了 VOC排放量，與溶劑型塗料相比，降低了生產成本，符合國家節 能環保的戰略要求。綜上所述，本發明製備的聚吡咯包覆納米二氧化鈦光催化水性塗料具有其它光催5化塗料無法比擬的優勢，是一種真正綠色環保的高性價比的產品，與現有技術相比，該發明 製備的光催化水性塗料節能環保、成本低、合成簡單、光催化效率高，市場應用前景廣闊。


圖1為納米二氧化鈦(P-25粉體)在改性前的透射電鏡圖片；圖2為納米二氧化鈦改性後的透射電鏡圖片；圖3為聚吡咯包覆二氧化鈦的透射電鏡圖片；圖4為改性前後納米二氧化鈦的紅外光譜(a 改性後納米二氧化鈦的紅外曲線， b:改性後納米二氧化鈦的紅外曲線)；圖5為聚吡咯包覆納米二氧化鈦的紅外光譜；圖6為聚吡咯包覆二氧化鈦降解有機物甲基橙的曲線。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明進一步的說明實施例1 環保型光催化水性塗料，其製備步驟如下①納米二氧化鈦的改性
稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到200ml蒸餾水中，加入矽烷偶聯劑 KH-5700. 3g，分散劑六偏磷酸鈉0. Ig,調節PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、乾燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 025g吡咯單體和5g上述製備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度 為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質量是0. 0213g)溶液滴加到50ml濃度為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽 酸調節PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種製備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應 24h ；加入甲醇終止反應，用甲醇、水反覆洗滌，離心、乾燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化塗料的製備稱取水性矽丙乳液125g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤溼分散劑 H-100. 125g、水性消泡劑SKC 0. 125g、成膜助劑1，2-丙二醇0. 25g、水性流平劑肌K_3001g、 緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 5g混合均勻，製得具有光催化作用的聚吡咯包覆二氧化鈦光催化 水性塗料。實施例2 環保型光催化水性塗料，其製備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-25) IOg加入到250ml蒸餾水中，加入矽烷偶聯劑 KH-5700. 4g，分散劑六偏磷酸鈉0. 25g，調節PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、乾燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成
稱取0. 1125g吡咯單體和5g上述製備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度 為0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質量是0. 0957g)溶液滴加到50ml濃度為0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽 酸調節PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種製備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應 24h ；加入甲醇終止反應，用甲醇、水反覆洗滌，離心、乾燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化塗料的製備稱取水性矽丙乳液62. 5g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤溼分散 劑H-100. 0938g、水性消泡劑SKC 0. 1875g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 21875g、水性流平劑 BYK-3000. 5625g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 4375g混合均勻，製得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化鈦光催化水性塗料。實施例3 環保型光催化水性塗料，其製備步驟如下(1)納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到225ml蒸餾水中，加入矽烷偶聯劑 KH-5700. 5g，分散劑六偏磷酸鈉0. 4g，調節PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、乾燥備用。(2)聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 2g吡咯單體和5g上述製備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度為 0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質量是0. 17g)溶液滴加到50ml濃度為0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽酸 調節PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種製備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應 Mh;加入甲醇終止反應，用甲醇、水反覆洗滌，離心、乾燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。(3)含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化塗料的製備稱取水性矽丙乳液41. 67g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤溼分 散劑H-100. 0833g、水性消泡劑SKC 0. 208g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 2084g、水性流平劑 BYK-3000. 4167g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 4167g混合均勻，製得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化鈦光催化水性塗料。實施例4 環保型光催化水性塗料，其製備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到200ml蒸餾水中，加入矽烷偶聯劑 KH-5700. 3g，分散劑六偏磷酸鈉0. 25g，調節PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、乾燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 025g吡咯單體和5g上述製備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度 為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質量是0. 0213g)溶液滴加到50ml濃度為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽酸調節PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種製備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應 Mh;加入甲醇終止反應，用甲醇、水反覆洗滌，離心、乾燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化塗料的製備稱取水性矽丙乳液62. 5g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤溼分 散劑H-100. 0938g、水性消泡劑SKC 0. 1875g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 125g、水性流平劑 BYK-3000. 5625g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 25g混合均勻，製得具有光催化作用的聚吡咯包 覆二氧化鈦光催化水性塗料。實施例5 環保型光催化水性塗料，其製備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-25) IOg加入到200ml蒸餾水中，加入矽烷偶聯劑 KH-5700. 4g，分散劑六偏磷酸鈉0. Ig,調節PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、乾燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 1125g吡咯單體和5g上述製備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃 度為0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨 (APS) (APS的質量是0. 0957g)溶液滴加到50ml濃度為0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液 中，用鹽酸調節PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種製備好的混合液混合，劇烈攪拌室 溫下反應Mi;加入甲醇終止反應，用甲醇、水反覆洗滌，離心、乾燥，得到鹽酸摻雜的聚吡 咯包覆二氧化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化塗料的製備稱取水性矽丙乳液125g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤溼分散 劑H-100. 1875g、水性消泡劑SKC 0. 125g、成膜助劑1，2-丙二醇0. 4375g、水性流平劑 BUOOlg、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 875g混合均勻，製得具有光催化作用的聚吡咯包覆二 氧化鈦光催化水性塗料。實施例6 環保型光催化水性塗料，其製備步驟如下①納米二氧化鈦的改性
稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到250ml蒸餾水中，加入矽烷偶聯劑 KH-5700. 3g，分散劑六偏磷酸鈉0. 4g，調節PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、乾燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 025g吡咯單體和5g上述製備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度 為0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質量是0. 0213g)溶液滴加到50ml濃度為0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽 酸調節PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種製備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應 24h ；加入甲醇終止反應，用甲醇、水反覆洗滌，離心、乾燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。
③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化塗料的製備稱取水性矽丙乳液41. 67g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤溼分 散劑H-100. 0417g、水性消泡劑SKC 0. 2084g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 0833g、水性流平劑 BI-3000.4167g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 1667g混合均勻，製得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化鈦光催化水性塗料。實施例7 環保型光催化水性塗料，其製備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到200ml蒸餾水中，加入矽烷偶聯劑 KH-5700. 5g，分散劑六偏磷酸鈉0. Ig,調節PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、乾燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 2g吡咯單體和5g上述製備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度為 0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質量是0. 17g)溶液滴加到50ml濃度為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽酸 調節PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種製備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應 Mh;加入甲醇終止反應，用甲醇、水反覆洗滌，離心、乾燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化塗料的製備稱取水性矽丙乳液125g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤溼分散劑 H-100. 25g、水性消泡劑SKC 0. 125g、成膜助劑1，2_丙二醇0. 625g、水性流平劑肌K_3001g、 緩蝕劑二甲基乙醇胺1. 25g混合均勻，製得具有光催化作用的聚吡咯包覆二氧化鈦光催化 水性塗料。實施例8 環保型光催化水性塗料，其製備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到200ml蒸餾水中，加入矽烷偶聯劑 KH-5700. 4g，分散劑六偏磷酸鈉0. 4g，調節PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、乾燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 1125g吡咯單體和5g上述製備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度 為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質量是0. 0957g)溶液滴加到50ml濃度為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽 酸調節PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種製備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應 24h ；加入甲醇終止反應，用甲醇、水反覆洗滌，離心、乾燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化塗料的製備稱取水性矽丙乳液41. 67g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤溼分 散劑H-100. 0625g、水性消泡劑SKC 0. 2084g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 1458g、水性流平劑9BYK-3000. 4167g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 2917g混合均勻，製得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化鈦光催化水性塗料。實施例9:環保型光催化水性塗料，其製備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-20 IOg加入到200ml蒸餾水中，加入矽烷偶聯劑 KH-5700. 5g，分散劑六偏磷酸鈉0. 25g，調節PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、乾燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 2g吡咯單體和5g上述製備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度為 0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質量是0. 17g)溶液滴加到50ml濃度為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽酸 調節PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種製備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應 Mh;加入甲醇終止反應，用甲醇、水反覆洗滌，離心、乾燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化塗料的製備稱取水性矽丙乳液62. 5g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤溼分 散劑H-100. 125g、水性消泡劑SKC 0. 1875g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 3125g、水性流平劑 BYK-3000. 5625g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 625g混合均勻，製得具有光催化作用的聚吡咯包 覆二氧化鈦光催化水性塗料。
權利要求
1 一種環保型光催化水性塗料，其特徵是，包括以下組分水性矽丙乳液、聚吡咯包覆 的納米二氧化鈦、水性潤溼分散劑、水性消泡劑、成膜助劑、水性流平劑、緩蝕劑。
2.按照權利要求1所述的環保型光催化水性塗料，其特徵是，聚吡咯包覆的納米二氧 化鈦的重量佔水性矽丙乳液質量的0. 4 1. 2%。
3.按照權利要求2所述的環保型光催化水性塗料，其特徵是，各組分的質量份比為水 性矽丙乳液100份，聚吡咯包覆的納米二氧化鈦0. 4 1. 2份，水性潤溼分散劑0. 1 0. 2 份，水性消泡劑0. 1 0. 5份，成膜助劑0. 2 0. 5份，水性流平劑0. 8 1份，緩蝕劑0. 4 1份。
4.按照權利要求1或3所述的環保型光催化水性塗料，其特徵是，所述水性潤溼分散劑 為H-10，所述水性消泡劑為SKC水性消泡劑。
5.按照權利要求1或3所述的環保型光催化水性塗料，其特徵是，所述成膜助劑為1， 2-丙二醇，所述水性流平劑為BI-300，所述緩蝕劑為二甲基乙醇胺。
6.按照權利要求1所述的環保型光催化水性塗料，其特徵是，所述的聚吡咯包覆的納 米二氧化鈦的製備方法，包括以下步驟(1)納米二氧化鈦的改性將納米二氧化鈦加入到矽烷偶聯劑、分散劑、水的混合液中，調節混合液的PH值為 7. 5，用分散機高速攪拌分散，將所得的混合液離心、洗滌、乾燥，得到改性納米二氧化鈦粉 體備用；(2)吡咯包覆納米二氧化鈦的合成將吡咯單體、改性納米二氧化鈦加入到濃度為0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液 中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將過硫酸銨溶液滴加到濃度為0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽酸調節 PH為酸性，攪拌均勻備用；將上述兩種製備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應M 32h ；加入甲醇終止反應， 用甲醇、水反覆洗滌，過濾、乾燥，得到所需的聚吡咯包覆二氧化鈦納米粒子。
7.按照權利要求6所述的環保型光催化水性塗料，其特徵是，步驟(1)中所述的矽烷偶 聯劑用量為納米二氧化鈦質量的3 5 %，分散劑用量為納米二氧化鈦質量的1 4%，水 的用量為納米二氧化鈦質量的20 25倍。
8.按照權利要求6或7所述的環保型光催化水性塗料，其特徵是，步驟(1)中所述的矽 烷偶聯劑為KH-570，分散劑為六偏磷酸鈉。
9.按照權利要求6所述的環保型光催化水性塗料，其特徵是，步驟( 所述的吡咯單體 與改性納米二氧化鈦的質量比為0. 005 0. 04，所述的CTAB的正己醇溶液的濃度為0. 1 0. 2mol/L。所述的過硫酸銨溶液中APS與吡咯單體的物質的量之比為0. 23 0. 25。
10.權利要求1所述的環保型光催化水性塗料的製備方法，其特徵是，在室溫下，將水 性矽丙乳液、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦、水性潤溼分散劑、水性消泡劑、成膜助劑、水性流 平劑、緩蝕劑混合均勻製得。
全文摘要
本發明公開了一種環保型光催化水性塗料及其製備方法，該種塗料包括水性矽丙乳液、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦、水性潤溼分散劑、水性消泡劑、成膜助劑、水性流平劑、緩蝕劑。本發明製備的光催化水性塗料節能環保、成本低、合成簡單、光催化效率高，市場應用前景廣闊。
文檔編號C09D133/04GK102051098SQ20101056100
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月26日 優先權日2010年11月26日
發明者劉鋒, 孫立波, 王穎, 石元昌 申請人:山東大學