專利名稱：一種納米復合氟碳涂料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米復合氟碳涂料的制備方法，主要是將納米ニ氧化鈦添加到氟碳涂料中，從而改善氟碳涂料的抗菌性、自潔性、抗紫外老化性等，屬于涂料加工技術領域。
背景技術：
氟碳涂料擁有很高的耐熱性、耐化學腐蝕性、耐久性和耐候性，對許多溶劑、酸堿具有不活潑性，因此在各地區(qū)、各領域都得到了廣泛的應用；但其本身不具有自清潔功能，同時作為裝飾材料，氟碳涂料本身的光澤度不高；自日本東京大學的藤島昭教授首次發(fā)現(xiàn)納米ニ氧化鈦的光催化特性以來，納米ニ氧化鈦受到了國內外有關人士的廣泛研究，并得以在廢水處理、空氣凈化、抗菌、汽車エ業(yè)等領域得到廣泛應用，由于它的高效催化效應，所以納米ニ氧化鈦在光催化降解污染物、殺菌除臭、廢水處理和凈化大氣等方面的優(yōu)勢，納米ニ氧化鈦更成為人們關注的焦點；在氟碳涂料中加入納米ニ氧化鈦后，可以改善氟碳涂料的自清潔、耐沾污和抗紫外老化性能；也因為ニ氧化鈦具有高的折射率和反折射率，加入納米ニ氧化鈦后，氟碳涂料的光澤度將明顯提高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種納米ニ氧化鈦改性氟碳涂料的制備方法，改善氟碳涂料的自清潔、耐沾污和抗紫外老化性能，提高氟碳涂料的光澤度。為達到發(fā)明目的本發(fā)明采用的技術方案是ー種納米ニ氧化鈦改性的氟碳涂料，其特征在于通過以下技術方案實現(xiàn)
經對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，湖南大學楊景花在在其2006年的碩士學位論文《納米ニ氧化鈦改性氟碳涂料及涂裝エ藝的研究》中提到壓縮空氣噴涂的氟碳涂料在基材溫度221 249°C條件下烘烤l(T20min，而本專利中壓縮空氣噴涂的氟碳涂料在烘箱溫度235°C條件下烘烤5min就可達到漆膜的完全干燥，大大縮短的高溫烘烤的時間，這在實際生產應用中所節(jié)省的干燥時間是可觀的，本技術中所加入的氣相ニ氧化硅(牌號A200)可以有效提高顏填料的穩(wěn)定性，改善顏填料的分散性，防沉降，防流掛，提高漆膜附著力，其加入量也是經試驗所得的較為合適的量。本發(fā)明所涉及的ー種納米復合氟碳涂料，包含的組分及質量百分數(shù)為
納米ニ氧化鈦1-5% ；
聚偏氟こ烯樹脂(PVDF)24-27% ；
40%固含量的丙烯酸樹脂(牌號B-44)25-28% ；
氣相ニ氧化硅(牌號A200)O. 4% ；
醋酸纖維素(牌號CAB551)4% ；
鋁銀漿6% ； 分散劑(牌號TAZ-NDl)2-5% ；
混合溶劑余量。
所述納米ニ氧化鈦是經過表面改性的銳鈦型納米ニ氧化鈦顆粒，納米粒子的粒徑范圍在10-80nm之間。所述表面改性的銳鈦型納米ニ氧化鈦顆粒是經過KH-550硅烷偶聯(lián)劑改性的，改性過程如下
A、將納米ニ氧化鈦粉末加入こ醇溶液中，配置成質量濃度為4%的こ醇溶液，超聲振蕩使得納米ニ氧化鈦粉末在こ醇溶液中混合均勻；
B、按ニ氧化鈦質量的1%，取硅烷偶聯(lián)劑KH-550加入去離子水中，配置成質量濃度為2%的水溶液，調節(jié)PH值至9，超聲振蕩使得硅烷偶聯(lián)劑KH-550在去離子水中預水解；
C、將步驟B所得的水溶液加入步驟A所得的こ醇溶液中，攪拌均勻，在80°C下超聲振蕩
4h ；
D、對步驟C中所得混合漿料按常規(guī)進行こ醇洗、水洗、抽濾、烘干、研磨后，得到表面改性的納米ニ氧化鈦產品。所述混合溶劑含異佛爾酮15%，ニこニ醇こ醚醋酸酷(DCAC) 15%，丙ニ醇甲醚醋酸酯(？獻)20%，丙ニ醇苯醚び !010%，丁酮20%，正丁醇10%，甲基異丁基甲酮(MIBK)10% (質量百分數(shù))，它是用于溶解樹脂，形成分散系，使體系達到穩(wěn)定。所述的ー種納米復合氟碳涂料的制備方法，包括如下步驟
A、將2-5%的分散劑溶解于混合溶劑中，加入1-5%的經過表面改性的銳鈦型納米ニ氧化鈦,2000-4000r/min 轉速分散 O. 5_2h ；
B、將PVDF24-27%，40%固含量的丙烯酸樹脂25-28%，A200 O. 4%, CAB551 4%和鋁銀漿6%先后加入到A中分散好的溶液中，混合均勻得納米ニ氧化鈦改性的氟碳涂料。本發(fā)明涂料在常溫干燥的環(huán)境下噴涂于鋼材表面，在涂膜前將鋼材表面處理干凈，預先涂上底漆，采用空氣噴涂，涂抹厚度為35±5μπι。本發(fā)明所述的納米ニ氧化鈦改性氟碳涂料的有益效果主要體現(xiàn)在(I)所述納米ニ氧化鈦改性的氟碳涂料，其自清潔、耐沾污和抗紫外老化性能得到改善；(2)光澤度明顯提高；(3)原料價廉，エ藝簡單，成本低，利于エ業(yè)化生產。


圖I是本發(fā)明制備的納米ニ氧化鈦改性氟碳涂料涂膜與純氟碳涂料涂膜樣品的紫外-可見光透射曲線圖；(a)純氟碳涂料涂膜樣品(b)本發(fā)明制備的納米ニ氧化鈦改性氣碳涂料涂月吳;
圖2是本發(fā)明制備的納米ニ氧化鈦改性氟碳涂料涂膜的SEM 圖3是本發(fā)明制備的納米ニ氧化鈦改性氟碳涂料涂膜與純氟碳涂料涂膜樣品的接觸角示意圖；(a)純氟碳涂料涂膜樣品(b)本發(fā)明制備的納米ニ氧化鈦改性氟碳涂料涂膜；
圖4是本發(fā)明制備的納米ニ氧化鈦改性氟碳涂料涂膜與純氟碳涂料涂膜樣品的肉眼 直接觀察照片圖；(a)純氟碳涂料涂膜樣品(b)本發(fā)明制備的納米ニ氧化鈦改性氟碳涂料涂膜。
具體實施例方式下面結合具體方式對本發(fā)明進行進一步描述實施例I 涂料配方
納米ニ氧化鈦1% ；
聚偏氟こ烯樹脂(PVDF)26. 6% ；
40%固含量的丙烯酸樹脂(牌號B-44)27% ；
氣相ニ氧化硅(牌號A200)O. 4% ；
醋酸纖維素(牌號CAB551)4% ；
鋁銀漿6% ；
分散劑(牌號TAZ-NDI)2%；
混合溶劑余量。A、將2%的分散劑溶解于混合溶劑中，加入1%的經過表面修飾的納米ニ氧化鈦，2500r/min轉速分散Ih ；
B、將PVDF 26. 6%，40%固含量的丙烯酸樹脂27%，A200 0.4%，CAB551 4%，鋁銀漿6%加入到A中分散好的溶液中，混合均勻得納米ニ氧化鈦改性的氟碳涂料。將本實施例所得的涂料在常溫干燥的環(huán)境下噴涂于經過預處理的鋼材表面，涂抹厚度為35 μ m。實施例2 涂料配方
納米ニ氧化鈦2% ；
聚偏氟こ烯樹脂(PVDF)26% ；
40%固含量的丙烯酸樹脂(牌號B-44)26. 6% ；
氣相ニ氧化硅(牌號A200)O. 4% ；
醋酸纖維素(牌號CAB551)4% ；
鋁銀漿6% ；
分散劑(牌號TAZ-NDI)3%；
混合溶劑余量。A、將3%的分散劑溶解于混合溶劑中，加入2%的經過表面修飾的納米ニ氧化鈦，2000r/min轉速分散2h ；
B、將PVDF 26%，40%固含量丙烯酸樹脂26. 6%，A200 O. 4%, CAB551 4%，鋁銀漿6%，加入到A中分散好的溶液中，混合均勻得納米ニ氧化鈦改性的氟碳涂料。將本實施例所得的涂料在常溫干燥的環(huán)境下噴涂于經過預處理的鋼材表面，涂抹厚度為40 μ m。實施例3 涂料配方
納米ニ氧化鈦3% ；
聚偏氟こ烯樹脂(PVDF)25. 6% ；
40%固含量的丙烯酸樹脂(牌號B-44)26% ；
氣相ニ氧化硅(牌號A200)O. 4% ；
醋酸纖維素(牌號CAB551)4% ；鋁銀漿6% ；
分散劑(牌號TAZ-NDI)4%；
混合溶劑余量。A、將4%的分散劑溶解于混合溶劑中，加入3%的經過表面修飾的納米ニ氧化鈦，3500r/min 轉速分散 I. 5h ；
B、將PVDF 25. 6%，40%固含量丙烯酸樹脂26%，A200 O. 4%, CAB551 4%，鋁銀漿6%，加入到A中分散好的溶液中，混合均勻得納米ニ氧化鈦改性的氟碳涂料。將本實施例所得的涂料在常溫干燥的 環(huán)境下噴涂于經過預處理的鋼材表面，涂抹厚度為30 μ m。實施例4 涂料配方
納米ニ氧化鈦4% ；
聚偏氟こ烯樹脂(PVDF)25% ；
40%固含量的丙烯酸樹脂(牌號B-44)25. 6% ；
氣相ニ氧化硅(牌號A200)O. 4% ；
醋酸纖維素(牌號CAB551)4% ；
鋁銀漿6% ；
分散劑(牌號TAZ-NDI)5%；
混合溶劑余量。A、將5%的分散劑溶解于混合溶劑中，加入4%的經過表面修飾的納米ニ氧化鈦，4000r/min轉速分散Ih ；
B、將PVDF 25%，40%固含量的丙烯酸樹脂25. 6%，A200 O. 4%, CAB551 4%，鋁銀漿6%，カロ入到A中分散好的溶液中，混合均勻得納米ニ氧化鈦改性的氟碳涂料。將本實施例所得的涂料在常溫干燥的環(huán)境下噴涂于經過預處理的鋼材表面，涂抹厚度為35 μ m。所制備的納米ニ氧化鈦改性的氟碳涂料漆膜經紫外可見分光光度計、掃描電子顯微鏡(SEM)觀察紫外-可見光的透光率以及表面形貌。( I)紫外可見分光光度計分析
用紫外可見分光光度計測得經納米ニ氧化鈦改性的氟碳涂料漆膜的紫外-可見光的透過率。圖I為納米ニ氧化鈦改性氟碳涂料涂膜與純氟碳涂料涂膜樣品的紫外-可見光透射曲線(a)與(b)對比表明，納米ニ氧化鈦改性氟碳涂料涂膜比純氟碳涂料涂膜在同一波長的紫外光透過率明顯下降，說明部分紫外光被納米ニ氧化鈦所吸收；涂料的老化主要是由紫外光的照射引起的，有機化合物吸收紫外線的能量而發(fā)生鍵的斷裂，導致老化，當納米ニ氧化鈦存在時，由于它可以吸收部分紫外線，可以起到ー種紫外屏蔽的做，從而阻止了涂料的老化。(2) SEM 觀察
圖2是用掃描電子顯微鏡觀察經納米ニ氧化鈦改性的氟碳涂料漆膜的表面形貌，由圖可見，納米粒子分散較為均勻。
(3)甲基紅實驗
用毛刷將甲基紅的飽和乙醇溶液輕輕涂抹于涂膜表明，然后放在紫外燈箱內室溫下照射，3天后觀察甲基紅顏色變化，繼續(xù)照射3天，在中等水流沖洗下，觀察甲基紅顏色是否褪去。結果表明，甲基紅非常醒目的鮮紅色經過3天的紫外照射后基本退去，繼續(xù)照射顏色完全消失，說明光催化 降解作用在初期就已經發(fā)生，涂膜表明殘留的顏色在中等水流下可以完全洗凈，說明納米二氧化鈦改性氟碳涂料的涂膜在紫外光照下，自清潔效果比較明顯。(4)接觸角測定
圖3中(a)為未加入納米二氧化鈦的氟碳涂料涂膜,其接觸角為68. 694°，(b)為加入納米二氧化鈦的氟碳涂料涂膜，其接觸角為81. 469° ;表明添加納米二氧化鈦后,涂膜的疏水性能明顯比未加納米二氧化鈦的涂膜好，納米二氧化鈦改性的氟碳涂料涂膜還具有超低的表面能，使得灰塵不易粘附，能夠保持涂膜長時間的清潔。(5)直接觀察
圖4中(a)為未添加納米二氧化鈦的氟碳涂料涂膜，(b)為添加改性的納米二氧化鈦的氟碳涂料的涂膜，可見(b)較有光澤，(a)光澤度略低，肉眼觀察更加明顯。
權利要求
1.ー種納米復合氟碳涂料，其特征在于所述組分按照質量百分比計算為 納米ニ氧化鈦1-5% ； 聚偏氟こ烯樹脂(PVDF)24-27% ； 40%固含量的丙烯酸樹脂(牌號B-44)25-28% ； 氣相ニ氧化硅(牌號A200)O. 4% ； 醋酸纖維素(牌號CAB551)4% ；鋁銀漿6% ； 分散劑(牌號TAZ-NDl)2-5% ； 混合溶劑余量。
2.如權利要求I所述的ー種納米復合氟碳涂料，其特征在于所述納米ニ氧化鈦是經過表面改性的銳鈦型納米ニ氧化鈦顆粒,納米粒子的粒徑范圍在10-80nm之間。
3.如權利要求2所述的ー種納米復合氟碳涂料，其特征在于所述表面改性的銳鈦型納米ニ氧化鈦顆粒是經過KH-550硅烷偶聯(lián)劑改性的，改性過程如下 A、將納米ニ氧化鈦粉末加入こ醇溶液中，配置成質量濃度為4%的こ醇溶液，超聲振蕩使得納米ニ氧化鈦粉末在こ醇溶液中混合均勻； B、按ニ氧化鈦質量的1%，取硅烷偶聯(lián)劑KH-550加入去離子水中，配置成質量濃度為2%的水溶液，調節(jié)PH值至9，超聲振蕩使得硅烷偶聯(lián)劑KH-550在去離子水中預水解； C、將步驟B所得的水溶液加入步驟A所得的こ醇溶液中，攪拌均勻，在80°C下超聲振蕩4h ； D、對步驟C中所得混合漿料按常規(guī)進行こ醇洗、水洗、抽濾、烘干、研磨后，得到表面改性的納米ニ氧化鈦產品。
4.如權利要求I所述的ー種納米復合氟碳涂料，其特征在于所述混合溶劑的組分按照質量百分比計算為異佛爾酮15%，ニこニ醇こ醚醋酸酷(DCAC) 15%，丙ニ醇甲醚醋酸酷(PMA) 20%，丙ニ醇苯醚(PPH) 10%，丁酮20%，正丁醇10%，甲基異丁基甲酮(MIBK) 10%，用于溶解樹脂，形成分散系，使體系達到穩(wěn)定。
5.如權利要求I所述的ー種納米復合氟碳涂料的制備方法，包括如下步驟 A、將2-5%的分散劑溶解于混合溶劑中，加入1-5%的經過表面改性的銳鈦型納米ニ氧化鈦,2000-4000r/min 轉速分散 O. 5_2h ； B、將PVDF24-27%，40%固含量的丙烯酸樹脂25-28%，A200 O. 4%, CAB551 4%和鋁銀漿6%先后加入到A中分散好的溶液中，混合均勻得納米ニ氧化鈦改性的氟碳涂料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米復合氟碳涂料的制備方法，主要是將納米二氧化鈦添加到氟碳涂料中，從而改善氟碳涂料的抗菌性、自潔性、抗紫外老化性等，屬于涂料加工技術領域。本發(fā)明涂料在常溫干燥的環(huán)境下噴涂于鋼材表面，在涂膜前將鋼材表面處理干凈，預先涂上底漆，采用空氣噴涂，涂抹厚度為35±5μm。本發(fā)明所述的納米二氧化鈦改性氟碳涂料的有益效果主要體現(xiàn)在(1)所述納米二氧化鈦改性的氟碳涂料，其自清潔、耐沾污和抗紫外老化性能得到改善；(2)光澤度明顯提高；(3)原料價廉，工藝簡單，成本低，利于工業(yè)化生產。
文檔編號C09D133/00GK102653652SQ20121013103
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權日2012年5月2日
發(fā)明者姜冬, 宋仁國, 李鑫偉, 王超 申請人:常州大學