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技术领域

本发明涉及涂料领域,尤其涉及一种具有空气净化和自洁功能的涂料、涂层及其制备方法。

背景技术

甲醛、烟草等室内空气污染已严重危害人们的身体健康,开发一种简便有效的方法来治理室内空气污染的危害,是人类社会亟需解决的一个问题。半导体光催化已被认作是一种治理室内空气污染的理想方式。其中,TiO

另一方面,利用疏水纳米SiO

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种具有空气净化和自洁功能的涂料、涂层及其制备方法。首先,本发明的涂料中同时含有疏水纳米SiO

本发明的具体技术方案为:

第一方面,本发明提供了一种具有空气净化和自洁功能的涂料,包括以下重量份的组分:

粘结层组分:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)3~8份,石油树脂2~10份,乙酸乙酯80~120份。

功能层组分:疏水纳米SiO

针对二氧化钛仅在紫外光下具有活性而可见光响应低,以及高电子-空穴复合率而导致光催化反应的量子产率低和低效率这两方面缺陷。本发明制备得到了一种具有高可见光响应和缓慢光生载流子复合率的亲水黑色TiO

针对含有SiO

作为优选,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)3.5份,石油树脂6.5份,乙酸乙酯100份,疏水纳米SiO

作为优选,所述石油树脂选自C5石油树脂、C9石油树脂;所述疏水纳米SiO

作为优选,所述亲水黑色TiO

(a)在水、无水乙醇、氨水的混合溶液中逐滴加入正硅酸乙酯,经搅拌、离心、洗涤、干燥,得到SiO

(b)将SiO

(c)将SiO

(d)将TiO

设计不同形貌黑色TiO

作为优选,步骤(a)中,所述水、无水乙醇、氨水(浓度为25~28wt%)和正硅酸乙酯的体积比为(10~15):(60~80):(1~3):(1.5~4)。进一步优选为12.9:69:1.86:2.58。

作为优选,步骤(b)中,所述SiO

作为优选,步骤(b)中,所述钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为(1.5~3):100;进一步优选为2:100。

作为优选,步骤(b)中,所述氨水(浓度为25~28wt%)的用量为无水乙醇体积的0.5~1%;进一步优选为0.75%。

作为优选,步骤(b)中,所述加热搅拌反应的温度为55~65℃;

作为优选,步骤(b)中,所述煅烧温度为700~1000℃,煅烧时间为0.5~1.5h;进一步优选为煅烧温度为800℃,煅烧时间为1h。

作为优选,步骤(c)中,所述碱液为浓度为0.8-1.2mol/L的NaOH溶液,所述SiO

作为优选,步骤(d)中,所述TiO

作为优选,步骤(a)~(d)中,所述洗涤为水洗和乙醇洗;所述干燥的温度为55~65℃,时间为10~15h。

第二方面,本发明提供了一种以上述涂料制备具有空气净化和自洁功能的涂层的方法,包括以下步骤:

(1)粘结层的制备:将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和石油树脂溶于乙酸乙酯中,搅拌均匀,得到粘结层溶液;将粘结层溶液均匀喷于基底表面,干燥,形成粘结层。

(2)功能层的制备:将疏水纳米SiO

作为优选,步骤(1)中,所述搅拌的转速为1200~1500rpm,搅拌时间为20~36h。

作为优选,步骤(2)中,所述搅拌的转速为700~1000rpm,搅拌时间为10~20min,超声震荡时间为20~50min,温度为室温。

作为优选,步骤(1)和步骤(2)中,喷射压力为0.2~0.5MPa,与基底之间的喷射距离为10~20cm,干燥温度为室温,干燥时间为10~20min。

与现有技术对比,本发明的有益效果是:

(1)本发明利用溶剂热法,以乙二胺为溶剂和还原剂,硼氢化钠为辅助还原剂,高温高压还原具有中空结构的白色TiO

(2)本发明创造性地提出“粘结层+功能层”的喷涂方法,将石油树脂和SBS复合,使其发生交联反应,形成密集空间交联结构,提高粘结层溶液的黏度等。同时,利用乙醇既能溶解极性又能溶解非极性材料,且具有高挥发性的特点,将亲水黑色TiO

附图说明

图1为实施例1制备的TiO

图2为实施例1制备的亲水黑色TiO

图3为实施例1制备的亲水黑色TiO

图4为实施例1制备的涂层摩擦60次后水接触角变化图;

图5为实施例1制备的涂层的粘结层(a)和功能层(b)表面的SEM图;

图6为实施例1制备的涂层自清洁性能图片;

图7为实施例1制备的涂层在不锈钢(a)、织物(b)、玻璃片(c)、A4纸(d)上的水接触角图;

图8为实施例1制备的涂层进行光催化降解甲醛气体的测试数据。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

总实施例

一种具有空气净化和自洁功能的涂料,包括以下重量份的组分:

粘结层组分:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)3~8份(优选3.5份),石油树脂2~10份(优选6.5份),乙酸乙酯80~120份(优选100份)。

功能层组分:疏水纳米SiO

作为优选,所述石油树脂选自C5石油树脂、C9石油树脂;所述疏水纳米SiO

作为优选,所述亲水黑色TiO

(a)在水、无水乙醇、氨水的混合溶液中逐滴加入正硅酸乙酯,经搅拌、离心、洗涤(水洗和乙醇洗)、干燥(55~65℃,10~15h),得到SiO

(b)将SiO

(c)将SiO

(d)将TiO

一种以上述涂料制备具有空气净化和自洁功能的涂层的方法,包括以下步骤:

(1)粘结层的制备:将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和石油树脂溶于乙酸乙酯中,搅拌均匀(1200~1500rpm,20~36h),得到粘结层溶液;将粘结层溶液均匀喷于基底表面(喷射压力0.2~0.5MPa,喷射距离10~20cm),室温干燥10-20min,形成粘结层。

(2)功能层的制备:将疏水纳米SiO

实施例1

(1)将2.58 mL正硅酸乙酯逐滴加入到12.9 mL水、69 mL无水乙醇和1.86 mL氨水(浓度为28wt%)的混合溶液中。然后室温下(600rpm/25℃)搅拌6 h,离心,用去离子水和乙醇洗涤,60℃干燥12h得到SiO

(2)将0.3g干燥的SiO

(3)将2g SiO

(4)将1g TiO

(5)将3.5g SBS与100ml乙酸乙酯溶液加入烧杯中混合,于室温下磁力搅拌30min,加入6.5g C9石油树脂,于1200rpm转速下反应12h,得到均匀的分散液。将其倒入高压喷壶中,利用高压(0.35MPa)将液体均匀地喷在基底表面,喷壶壶口与基底距离20cm。喷完后,静置1min,待涂层固化。

(6)取3g 疏水纳米SiO

实施例2

(1)将4 mL正硅酸乙酯逐滴加入到15 mL水、80 mL无水乙醇和3 mL氨水(浓度为28wt%)的混合溶液中。然后室温下(600rpm/25℃)搅拌6 h,离心,用去离子水和乙醇洗涤,60℃干燥12h得到SiO

(2)将0.5g干燥的SiO

(3)将6g SiO

(4)将3g TiO

(5)将3g SBS与100ml乙酸乙酯溶液加入烧杯中混合,于室温下磁力搅拌30min,加入10g C5石油树脂,于1200rpm转速下反应12h,得到均匀的分散液。将其倒入高压喷壶中,利用高压(0.5MPa)将液体均匀喷在基底表面,喷壶壶口与基底距离20cm。喷完后,静置1min,待涂层固化。

(6)取5g 疏水纳米SiO

实施例3

(1)将1.5 mL正硅酸乙酯逐滴加入到10 mL水、60 mL无水乙醇和1.5 mL氨水(浓度为28wt%)的混合溶液中。然后室温下(600rpm/25℃)搅拌6 h,离心,用去离子水和乙醇洗涤,60℃干燥12h得到SiO

(2)将0.5g干燥的SiO

(3)将2g SiO

(4)将1g TiO

(5)将8g SBS与100ml乙酸乙酯溶液加入烧杯中混合,于室温下磁力搅拌30min,加入3g C9石油树脂,于1200rpm转速下反应12h,得到均匀的分散液。将其倒入高压喷壶中,利用高压(0.2MPa)将液体均匀喷在基底表面喷出,喷壶壶口与基底距离10cm。喷完后,静置1min,待涂层固化。

(6)取4g 疏水纳米SiO

性能测试

图1为实施例1制备的TiO

图2为实施例1亲水黑色TiO

图3为实施例1制备的亲水黑色TiO

图4为实施例1制备的涂层摩擦60次后水接触角变化图。首先,将100g的砝码放在玻璃样品上,然后将样品均匀地推到800目砂纸上。每次磨损运动距离10厘米。每10次磨损后,测量样品的接触角。在60次磨损后粘结层为SBS和C9石油树脂混合物的涂层润湿性没有明显变化,接触角为149.8°,显示其具有优异的耐磨性。

图5为实施例1制备的涂粘结层和功能层表面的SEM图,图(a)为粘结层,图(b)为功能层。喷涂粘结层可见不规则的微尺度突起覆盖在表面,水接触角为81.7°,仍保持亲水状态。喷涂功能层后,涂层表面表现为多尺度粗糙结构,具有类荷叶表面的乳突形貌,这是纳米颗粒团聚形成的不均匀聚集体,测试涂层的静态接触角为155.6°,表现为超疏水状态。

图6为实施例1制备的涂层自清洁性能图片,在喷涂功能涂层的载玻片表面放置沙土,将水滴从玻璃上端滴落,沙土随着水珠滚动,涂层表面变得非常干净。这是因为超疏水涂层对水滴的低黏附性使水滴在该表面易于滚动难以停留;另一方面是沙土与水滴之间的亲和性大于其与薄膜之间的亲和性,所以水滴从超疏水涂层表面滚落时会将表面的沙土带走。说明本文制备的涂层具有很好的自清洁效果,可以在实际生活中得到广泛应用。

图7为实施例1制备的涂层在不锈钢(a)、织物(b)、玻璃片(c)、A4纸(d)上的水接触角图;使用8μL 的水滴,使其凭借自身重力掉落在涂层表面,然后测量不锈钢、织物、玻璃片、A4纸表面涂层的水接触角,测得它们的水接触角都大于150°,说明所制备的涂层可以应用在多种基底上,无论是软基还是硬基,都可以获得良好的超疏水性能。

图8为实施例1制备的涂层降解甲醛的测试数据;如图,甲醛初始浓度为0.6mg/m

本发明中所用原料、设备,若无特别说明,均为本领域的常用原料、设备;本发明中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。

技术分类

06120115687515