一種疏水性納米二氧化鈦的製備方法
2023-10-05 13:38:34 2
一種疏水性納米二氧化鈦的製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種疏水型納米二氧化鈦的製備方法及含該方法製備的疏水型納米二氧化鈦的納米微粒超疏水自潔牆面漆，通過在納米二氧化鈦表面引入烷基，改善納米二氧化鈦的乳化穩定性能，通過在其表面包裹矽氟聚合物，從而使材料具備良好的疏水性能。當疏水型納米二氧化鈦用於塗料中時，由於其表面具有烷基，不團聚，分散性良好。由於其表面被矽氟聚合物包裹，當塗料中的成膜物質因乾燥而收縮，其表面的矽氟材料凸出在塗膜表面，形成與荷葉表面極為相似的塗膜表面，不僅具有超疏水表面，而且在超疏水表面形成納米級凸點，因而具有了優異的超疏水功能。
【專利說明】一種疏水性納米二氧化鈦的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及塗料【技術領域】，具體地，涉及一種疏水性納米二氧化鈦的製備方法及 含該方法製備的疏水性納米二氧化鈦的納米微粒超疏水自潔牆面漆。
【背景技術】
[0002] 納米二氧化鈦是性能極好的顏料，光散射力強、著色力高、遮蓋力大。科學研究還 發現銳鈦礦型納米二氧化鈦吸收光能量後能產生氫氧自由基（0H-)與負氧離子（0 2〇。氫 氧自由基（0H-)與負氧離子（02〇具有很強的氧化還原能力，能分解氧化空氣中的汙染物， 從而達到淨化空氣的目的。尤其是10納米以下的納米二氧化鈦方具有特別優異的光催化 性能。因而，牆面漆生產廠家也嘗試在牆面漆中添加銳鈦礦型納米二氧化鈦。如申請號為 201010624630. 8的中國專利文獻就是採用在塗料中添加納米二氧化鈦。然而，實際生產中 發現納米二氧化鈦液溶膠添加到塗料體系中後即絮凝為大粒徑而沉澱，當納米二氧化鈦粒 子絮凝後，納米二氧化鈦塗料的光催化性能就大大降低了，甚至沒有。現有技術無法解決10 納米以下的銳鈦礦型納米二氧化鈦液溶膠與塗料體系的相溶性問題與納米二氧化鈦粒子 在塗料體系中的分散性問題。
【發明內容】
[0003] 為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種疏水型納米二氧化鈦的製備方法及 含該方法製備的疏水型納米二氧化鈦的納米微粒超疏水自潔牆面漆，通過在納米二氧化鈦 表面引入烷基，改善納米二氧化鈦的乳化穩定性能，通過在其表面包裹矽氟聚合物，從而使 材料具備良好的疏水性能。含有疏水型納米二氧化鈦的塗料因引入鈦白粉而具有光催化去 汙的功能，具備優良的自清潔作用，使用壽命長，耐酸、耐鹼侵蝕性能優異，熱穩定性高。
[0004] 本發明的技術方案如下：一種疏水型納米二氧化鈦的製備方法，包括如下步驟：
[0005] 1)將納米二氧化鈦用質量濃度為50%的乙醇調製成質量濃度為20-50%的乳液， 超聲分散均勻，調節pH為3. 0-3. 5,並在70-80°C保溫0. 5-2小時；
[0006] 2)在反應釜中，加入步驟1)所得乳液，再加入納米二氧化鈦質量0. 5-2 %的矽烷 偶聯劑，加溫到80-100°C，恆溫下攪拌反應3-5小時；
[0007] 3)緩慢攪拌步驟2)所得產物，並添加其總質量5%-20%的矽氟聚合物，並繼續攪 拌2-3小時，至均勻混合；
[0008] 4)向步驟3)所得產物中加入其總質量0. 2-1%的固化劑，攪拌均勻，即為疏水納 米二氧化鈦。
[0009] 所述矽氟聚合物為江蘇三木集團生產的環氧改性有機氟矽聚合物。
[0010] 所述矽烷偶聯劑為KH-570。
[0011] 一種納米微粒超疏水自潔牆面漆，含有上述製備方法製備的疏水納米二氧化鈦。
[0012] 所述的納米微粒超疏水自潔牆面漆，包括下述重量份的各組分
[0013] 疏水納米二氧化鈥 0. 5~ 1 0. 0X， 欽白粉 15-30%, 填料 10-25%, 成膜樹1? 5-2W， 助劑 0. 5-3%， 蒸餾水 20-69%。
[0014] 所述填料為硅藻土、碳酸鈣、高嶺土、矽酸鎂或滑石粉中任意一種或幾種的混合 物。
[0015] 所述成膜樹脂為苯乙烯-丙烯酸酯乳液。
[0016] 所述助劑包括消泡劑，分散劑，pH調節劑、殺菌防腐劑、防黴抗藻劑、抗凍劑、成膜 助劑和增稠劑。
[0017] 所述消泡劑為脂肪族和乳化劑的混合物，所述分散劑A為多磷酸鹽類，所述分散 劑B為聚丙烯酸銨鹽，所述pH調節劑為有機銨，所述防黴劑為IPBC和BCM的復配物，所述 抗凍劑為丙二醇，所述成膜助劑為戊二醇單異丁酸脂，所述防腐劑為MIT和CMIT的復配物， 所述增稠劑A為乙氧基聚氨酯類增稠劑，所述增稠劑B為丙烯酸類鹼溶脹改性增稠劑。
[0018] 所述的納米微粒超疏水自潔牆面漆的製備方法，包括如下步驟：
[0019] 1)按配方稱量疏水納米二氧化鈦、鈦白粉、填料、成膜樹脂、助劑和蒸餾水；
[0020] 2)將鈦白粉、填料加入蒸餾水中，攪拌至均勻混合，得混合物一；
[0021] 3)在混合物一中加入成膜樹脂和助劑，並攪拌至均勻混合，得混合物二；
[0022] 4)在混合物二中加入疏水納米二氧化鈦，並攪拌至均勻混合，用攪拌機以 200-250rpm攪拌10-15分鐘，即得所述納米微粒超疏水自潔牆面漆。
[0023] 本發明中，所述納米二氧化鈦經矽矽烷偶聯劑改性後在納米二氧化鈦表面引入烷 基。其中矽烷偶聯劑使用KH-570,是一類具有兩不同性質官能團的物質，它們分子中的一部 分官能團可與有機分子反應，另一部分官能團可與二氧化鈦表面的吸附水反應，形成牢固 的粘合，從而在納米二氧化鈦表面引入烷基，使納米二氧化鈦在乳化液中不團聚，分散性能 良好。
[0024] 氟矽材料含有F - C鍵、Si - 0鍵和Si - C鍵，表面能較低，所以具有較好的疏 水性。改性納米二氧化鈦表面包裹矽氟材料後，賦予材料良好的疏水性能。
[0025] 當疏水型納米二氧化鈦用於塗料中時，由於其表面具有烷基，不團聚，分散性良 好。由由於其表面被矽氟聚合物包裹，當塗料中的成膜物質因乾燥而收縮，其表面的矽氟材 料凸出在塗膜表面，形成與荷葉表面極為相似的塗膜表面，不僅具有超疏水表面，而且在超 疏水表面形成納米級凸點，因而具有了優異的超疏水功能。
[0026] 本發明的有益效果為：本發明所述疏水型納米二氧化鈦在納米二氧化鈦表面引入 烷基，改善納米二氧化鈦的乳化穩定性能，通過在其表面包裹氟矽聚合物，從而使材料具備 良好的疏水性能。含有疏水型納米二氧化鈦的塗料因引入鈦白粉而具有光催化去汙的功 能，具備優良的自清潔作用，使用壽命長，耐酸、耐鹼侵蝕性能優異，熱穩定性高。
【具體實施方式】
[0027] 實施例1 : 一種疏水型納米二氧化鈦的製備方法，包括如下步驟：
[0028] 1)將納米二氧化鈦用質量濃度為50%的乙醇調製成質量濃度為35%的乳液，超 聲分散均勻，調節pH為3. 0-3. 5,並在80°C保溫1小時；
[0029] 2)在反應釜中，加入步驟1)所得乳液，再加入納米二氧化鈦質量1 %的矽烷偶聯 劑KH-570,加溫到90°C，恆溫下攪拌反應4小時；
[0030] 3)緩慢攪拌步驟2)所得產物，並添加其總質量15%的環氧改性有機氟矽聚合物， 並繼續攪拌2小時，至均勻混合；
[0031] 4)、向步驟3)所得產物中加入其總質量0. 7%的固化劑，攪拌均勻，即為疏水納米 二氧化鈦。
[0032] 實施例2 : -種疏水型納米二氧化鈦的製備方法，包括如下步驟：
[0033] 1)將納米二氧化鈦用質量濃度為50%的乙醇調製成質量濃度為50%的乳液，超 聲分散均勻，調節pH為3. 0-3. 5,並在80°C保溫1小時；
[0034] 2)在反應釜中，加入步驟1)所得乳液，再加入納米二氧化鈦質量2 %的矽烷偶聯 劑KH-570,加溫到100°C，恆溫下攪拌反應5小時；
[0035] 3)緩慢攪拌步驟2)所得產物，並添加其總質量20%的環氧改性有機氟矽聚合物， 並繼續攪拌3小時，至均勻混合；
[0036] 4)、向步驟3)所得產物中加入其總質量1%的固化劑，攪拌均勻，即為疏水納米二 氧化鈦。
[0037] 實施例3 : -種疏水型納米二氧化鈦的製備方法，包括如下步驟：
[0038] 1)將納米二氧化鈦用質量濃度為50%的乙醇調製成質量濃度為20%的乳液，超 聲分散均勻，調節pH為3. 0-3. 5,並在80°C保溫1小時；
[0039] 2)在反應釜中，加入步驟1)所得乳液，再加入納米二氧化鈦質量0. 5 %的矽烷偶 聯劑KH-570,加溫到80°C，恆溫下攪拌反應3小時；
[0040] 3)緩慢攪拌步驟2)所得產物，並添加其總質量5%的環氧改性有機氟矽聚合物， 並繼續攪拌2小時，至均勻混合；
[0041] 4)向步驟3)所得產物中加入其總質量0.2%的固化劑，攪拌均勻，即為疏水納米 二氧化鈦。
[0042] 實施例4 :
[0043] 一種納米微粒超疏水自潔牆面漆，包括下述重量份的各組分
[0044] 實施例一製備的疏水納米二氧化鈥 〗0.0%, 教白粉 20%, 填料 15%, 雌 _ 15%,
[0045] 助劑 2%， 蒸餾水 381
[0046] 所述填料為硅藻土。
[0047] 所述成膜樹脂為苯乙烯-丙烯酸酯乳液。
[0048] 所述助劑包括消泡劑，分散劑，pH調節劑、殺菌防腐劑、防黴抗藻劑、抗凍劑、成膜 助劑和增稠劑。
[0049] 所述消泡劑為脂肪族和乳化劑的混合物，所述分散劑A為多磷酸鹽類，所述分散 劑B為聚丙烯酸銨鹽，所述pH調節劑為有機銨，所述防黴劑為IPBC和BCM的復配物，所述 抗凍劑為丙二醇，所述成膜助劑為戊二醇單異丁酸脂，所述防腐劑為MIT和CMIT的復配物， 所述增稠劑A為乙氧基聚氨酯類增稠劑，所述增稠劑B為丙烯酸類鹼溶脹改性增稠劑。
[0050] 所述的納米微粒超疏水自潔牆面漆的製備方法，包括如下步驟：
[0051] 1)按配方稱量疏水納米二氧化鈦、鈦白粉、填料、成膜樹脂、助劑和蒸餾水；
[0052] 2)將鈦白粉、填料加入蒸餾水中，攪拌至均勻混合，得混合物一；
[0053] 3)在混合物一中加入成膜樹脂和助劑，並攪拌至均勻混合，得混合物二；
[0054] 4)在混合物二中加入疏水納米二氧化鈦，並攪拌至均勻混合，用攪拌機以 200-250rpm攪拌10-15分鐘，即得所述納米微粒超疏水自潔牆面漆。
[0055] 實施例5 :
[0056] -種納米微粒超疏水自潔牆面漆，包括下述重量份的各組分
[0057] 實施例一製備的疏水納米二氧化鈥 10. 0#/#, 鈦白粉 30%, 填料 25%, 成膜樹脂 20%,
[0058] 助劑 3%, 蒸鎦水 17?.
[0059] 所述填料為碳酸鈣。
[0060] 所述成膜樹脂為苯乙烯-丙烯酸酯乳液。
[0061] 所述助劑包括消泡劑，分散劑，pH調節劑、殺菌防腐劑、防黴抗藻劑、抗凍劑、成膜 助劑和增稠劑。
[0062] 所述消泡劑為脂肪族和乳化劑的混合物，所述分散劑A為多磷酸鹽類，所述分散 劑B為聚丙烯酸銨鹽，所述pH調節劑為有機銨，所述防黴劑為IPBC和BCM的復配物，所述 抗凍劑為丙二醇，所述成膜助劑為戊二醇單異丁酸脂，所述防腐劑為MIT和CMIT的復配物， 所述增稠劑A為乙氧基聚氨酯類增稠劑，所述增稠劑B為丙烯酸類鹼溶脹改性增稠劑。
[0063] 所述的納米微粒超疏水自潔牆面漆的製備方法，包括如下步驟：
[0064] 1)按配方稱量疏水納米二氧化鈦、鈦白粉、填料、成膜樹脂、助劑和蒸餾水；
[0065] 2)將鈦白粉、填料加入蒸餾水中，攪拌至均勻混合，得混合物一；
[0066] 3)在混合物一中加入成膜樹脂和助劑，並攪拌至均勻混合，得混合物二；
[0067] 4)在混合物二中加入疏水納米二氧化鈦，並攪拌至均勻混合，用攪拌機以 200-250rpm攪拌10-15分鐘，即得所述納米微粒超疏水自潔牆面漆。
[0068] 實施例6 :
[0069] 一種納米微粒超疏水自潔牆面漆，包括下述重量份的各組分
[0070] 實施例一製備的疏水納米二氧化欽 0, 5%， 鈥白粉 15%， 填料 W%， 成膜樹脂 5%、
[0071] 助劑 0. 5%, 蒸餾水 691
[0072] 所述填料為高嶺土。
[0073] 所述成膜樹脂為苯乙烯-丙烯酸酯乳液。
[0074] 所述助劑包括消泡劑，分散劑，pH調節劑、殺菌防腐劑、防黴抗藻劑、抗凍劑、成膜 助劑和增稠劑。
[0075] 所述消泡劑為脂肪族和乳化劑的混合物，所述分散劑A為多磷酸鹽類，所述分散 劑B為聚丙烯酸銨鹽，所述pH調節劑為有機銨，所述防黴劑為IPBC和BCM的復配物，所述 抗凍劑為丙二醇，所述成膜助劑為戊二醇單異丁酸脂，所述防腐劑為MIT和CMIT的復配物， 所述增稠劑A為乙氧基聚氨酯類增稠劑，所述增稠劑B為丙烯酸類鹼溶脹改性增稠劑。
[0076] 所述的納米微粒超疏水自潔牆面漆的製備方法，包括如下步驟：
[0077] 1)按配方稱量疏水納米二氧化鈦、鈦白粉、填料、成膜樹脂、助劑和蒸餾水；
[0078] 2)將鈦白粉、填料加入蒸餾水中，攪拌至均勻混合，得混合物一；
[0079] 3)在混合物一中加入成膜樹脂和助劑，並攪拌至均勻混合，得混合物二；
[0080] 4)在混合物二中加入疏水納米二氧化鈦，並攪拌至均勻混合，用攪拌機以 200-250rpm攪拌10-15分鐘，即得所述納米微粒超疏水自潔牆面漆。
[0081] 以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，其架構形式能夠靈活多變，可以派生系列產品。只是做出若干 簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護範圍。
【權利要求】
1. 一種疏水型納米二氧化鈦的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟： 1) 將納米二氧化鈦用質量濃度為50%的乙醇調製成質量濃度為20-50%的乳液，超聲 分散均勻，調節pH為3. 0-3. 5,並在70-80°C保溫0. 5-2小時； 2) 在反應釜中，加入步驟1)所得乳液，再加入納米二氧化鈦質量0.5-2 %的矽烷偶聯 齊[J，加溫到80-100°C，恆溫下攪拌反應3-5小時； 3) 緩慢攪拌步驟2)所得產物，並添加其總質量5% -20%的氟矽聚合物，並繼續攪拌 2-3小時，至均勻混合； 4) 向步驟3)所得產物中加入其總質量0.2-1%的固化劑，攪拌均勻，即為疏水納米二 氧化鈦。
2. 如權利要求1所述的疏水納米二氧化鈦的製備方法，其特徵在於，所述氟矽聚合物 為環氧改性有機氟矽聚合物。
3. 如權利要求1所述的疏水納米二氧化鈦的製備方法，其特徵在於，所述矽烷偶聯劑 為KH-570。
4. 一種納米微粒超疏水自潔牆面漆，其特徵在於，含有權利要求1所述製備方法製備 的疏水納米二氧化鈦。
5. 如權利要求4所述的納米微粒超疏水自潔牆面漆，其特徵在於，包括下述重量份的 各組分 疏水納米二氧化鈦 0. 5-10. 0%, 鈥白粉 15-30%, 填料 1G-25I, 成膜樹脂 5-20%, 助劑 0.5-31 蒸餾水 20-69L
6. 如權利要求5所述納米微粒超疏水自潔牆面漆，其特徵在於，所述填料為硅藻土、碳 酸鈣、高嶺土、矽酸鎂或滑石粉中任意一種或幾種的混合物。
7. 如權利要求5所述納米微粒超疏水自潔牆面漆，其特徵在於，所述成膜樹脂為苯乙 烯-丙烯酸酯乳液。
8. 如權利要求5所述納米微粒超疏水自潔牆面漆，其特徵在於，所述助劑包括消泡劑， 分散劑，pH調節劑、殺菌防腐劑、防黴抗藻劑、抗凍劑、成膜助劑和增稠劑。
9. 如權利要求8所述納米微粒超疏水自潔牆面漆，其特徵在於，所述消泡劑為脂肪族 和乳化劑的混合物，所述分散劑A為多磷酸鹽類，所述分散劑B為聚丙烯酸銨鹽，所述pH調 節劑為有機銨，所述防黴劑為IPBC和BCM的復配物，所述抗凍劑為丙二醇，所述成膜助劑為 戊二醇單異丁酸脂，所述防腐劑為MIT和CMIT的復配物，所述增稠劑A為乙氧基聚氨酯類 增稠劑，所述增稠劑B為丙烯酸類鹼溶脹改性增稠劑。
10. 如權利要求5-9任一項所述的納米微粒超疏水自潔牆面漆的製備方法，其特徵在 於，包括如下步驟： 1) 按配方稱量疏水納米二氧化鈦、鈦白粉、填料、成膜樹脂、助劑和蒸餾水； 2) 將鈦白粉、填料加入蒸餾水中，攪拌至均勻混合，得混合物一； 3) 在混合物一中加入成膜樹脂和助劑，並攪拌至均勻混合，得混合物二； 4) 在混合物二中加入疏水納米二氧化鈦，並攪拌至均勻混合，用攪拌機以200-250rpm 攪拌10-15分鐘，即得所述納米微粒超疏水自潔牆面漆。
【文檔編號】C09D7/12GK104449024SQ201410849627
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月30日 優先權日:2014年12月30日
【發明者】馬豔榮 申請人:馬豔榮