具有保溫性能的中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種聚丙烯酸酯復合薄膜的制備方法，具體涉及一種具有保溫性能的 中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜的制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚丙烯酸酯由于生產工藝簡單、性價比高，被廣泛用于涂料、粘合劑、皮革制造等 領域。然而隨著人們生活水平的不斷提高，普通聚丙烯酸酯的性能特點已難以滿足人們的 需求，開發高端的具有突出性能特點的聚丙烯酸酯已成為發展趨勢。
[0003]中空材料是二十世紀五、六十年代發展起來的一種新型微粒材料，自科瓦爾斯基 及其同事在羅門哈斯作出開創性的工作之后，制備粒徑和形狀可控的單分散性中空微球成 為了目前增長最快的研宄領域之一。中空微球由于其空腔的存在，使其具有可以儲存客體 分子的特性，因此在催化、色譜、生物活性保護劑、填料(顏料或涂膜)、廢棄物的去除和大型 雙分子釋放系統等方面均具有潛在的應用。
[0004]二氧化鈦是一種白色無機材料，因其化學性質穩定，無毒，常溫下幾乎不與其他物 質發生反應，因此常作為光催化劑、殺菌材料、太陽能電池的原料以及防紫外線材料等。且 無論是金紅石型二氧化鈦還是銳鈦礦型二氧化鈦對波長范圍在400~700nm的光線均具有 較高的反射率。制備中空二氧化鈦最常用的方法是模板法，即在無機或有機粒子表面先包 覆二氧化鈦制備核殼粒子，然后再通過煅燒或溶解的方式去除核材。但此方法通常都需要 兩步來完成，過程相對復雜。且由于用作"鈦源"的物質通常具有較高的水解活性，因此在 粒子表面均勻包覆且形成結構規整的中空二氧化鈦有一定難度。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種具有保溫性能的中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜 的制備方法，通過一步法獲得結構規整的中空二氧化鈦，利用中空二氧化鈦中空結構對空 氣的儲存和二氧化鈦良好的光反射性提高聚丙烯酸酯薄膜的保溫性。
[0006]本發明所采用的技術方案是： 具有保溫性能的中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜的制備方法，其特征在于： 包括以下步驟： (1)將0. 3~0. 5g的聚苯乙稀微球分散在30~35g的無水乙醇中，超聲處理5~ lOmin，形成混合液A; (2)將0. 2~0. 37g的鈦酸丁酯加入到15g的無水乙醇中攪拌均勻，形成混合液B ; (3) 將混合液B和濃度為28wt%的2. 5~5.Og氨水同時滴加到混合液A中，滴加時間 控制在30~60min，然后常溫下水浴攪拌1~1. 5h; (4) 將水浴升溫至50°C，機械攪拌2~4h，得到白色懸濁液； (5) 對步驟（4)中獲得的白色懸濁液離心處理，并用無水乙醇洗滌產物3~5次，再將 洗滌后的產物放入60°C烘箱中干燥12~15h，得到中空二氧化鈦粒子； (6)將步驟（5)中獲得的中空二氧化鈦粒子0. 2~0. 7g超聲分散在15~18g蒸餾水 中，75~80°C下將其與20~30g、固含量為45~50%的聚丙烯酸酯乳液混合攪拌6~8h， 得到復合乳液；然后取30~33g復合乳液于13cm*13cm的聚四氟乙稀板中，在15~30°C 下成膜，即得中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜。
[0007] 步驟（1)中，所述聚苯乙稀微球的粒徑在150~500nm之間。
[0008] 本發明具有以下優點： (1)通過氨水對鈦酸丁酯的催化水解作用和對模板的溶解作用同時發生，實現了一步 法合成結構規整的中空二氧化鈦的過程，克服了傳統模板法兩個階段、工藝復雜的缺點，且 通過氨水降低了鈦酸丁酯的水解速度，實現了二氧化鈦的均勻包覆，并形成了結構規整的 中空二氧化鈦。
[0009] (2)利用中空二氧化鈦中空結構對空氣的儲存作用，同時結合二氧化鈦良好的光 反射性，提高聚丙烯酸酯薄膜的保溫性能。與純聚丙烯酸酯薄膜相比，采用本發明制備的復 合薄膜其保溫性能提高了 53. 53%。
【附圖說明】
[0010] 圖1為中空二氧化鈦的SEM照片。
[0011] 圖2為中空二氧化鈦的TEM照片。
【具體實施方式】
[0012] 下面結合【具體實施方式】對本發明進行詳細的說明。
[0013] 本發明涉及的具有保溫性能的中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜的制備方法， 包括以下步驟： (1) 將0. 3~0. 5g的聚苯乙稀微球分散在30~35g的無水乙醇中，超聲處理5~ lOmin，形成混合液A; (2) 將0. 2~0. 37g的鈦酸丁酯加入到15g的無水乙醇中攪拌均勻，形成混合液B; (3) 將混合液B和濃度為28wt%的2. 5~5.Og氨水同時滴加到混合液A中，滴加時間 控制在30~60min，然后常溫下水浴攪拌1~1. 5h; (4) 將水浴升溫至50°C，機械攪拌2~4h，得到白色懸濁液； (5) 對步驟（4)中獲得的白色懸濁液離心處理，并用無水乙醇洗滌產物3~5次，再將 洗滌后的產物放入60°C烘箱中干燥12~15h，得到中空二氧化鈦粒子； (6) 將步驟（5)中獲得的0. 2~0. 7g中空二氧化鈦粒子超聲分散在15~18g蒸餾水 中，75~80°C下將其與20~30g、固含量為45~50%的聚丙烯酸酯乳液混合攪拌6~8h， 得到復合乳液；然后取30~33g復合乳液于13cm*13cm的聚四氟乙稀板中，在15~30°C 下成膜，即得中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜。
[0014] 步驟（1)中，所述聚苯乙稀微球的粒徑在150~500nm之間。
[0015] 實施例1 : (1) 將0. 3g的聚苯乙稀微球分散在35g的無水乙醇中，超聲處理5min，形成混合液A; (2) 將0. 37g的鈦酸丁酯加入到15g的無水乙醇中攪拌均勻，形成混合液B; (3) 將混合液B和濃度為28wt%的2. 5g氨水同時滴加到混合液A中，滴加時間控制在 60min，然后常溫下水浴攪拌lh; (4) 將水浴升溫至50°C，機械攪拌4h，得到白色懸濁液； (5) 對步驟（4)中獲得的白色懸濁液離心處理，并用無水乙醇洗滌產物3次，再將洗滌 后的產物放入60°C烘箱中干燥15h，得到中空二氧化鈦粒子； (6) 將步驟（5)中獲得的0. 2g中空二氧化鈦粒子超聲分散在18g蒸餾水中，75°C下將 其與30g、固含量為45%的聚丙烯酸酯乳液混合攪拌8h，得到復合乳液；然后取30g復合乳 液于13cm*13cm的聚四氟乙烯板中，在30°C下成膜，即得中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄 膜。
[0016] 步驟（1)中，所述聚苯乙稀微球的粒徑在150nm。
[0017] 實施例2: (1) 將0. 4g的聚苯乙稀微球分散在32g的無水乙醇中，超聲處理7min，形成混合液A; (2) 將0. 3g的鈦酸丁酯加入到15g的無水乙醇中攪拌均勻，形成混合液B; (3) 將混合液B和濃度為28wt%的3. 7g氨水同時滴加到混合液A中，滴加時間控制在 45min，然后常溫下水浴攪拌1. 2h; (4) 將水浴升溫至50°C，機械攪拌3h，得到白色懸濁液； (5) 對步驟（4)中獲得的白色懸濁液離心處理，并用無水乙醇洗滌產物4次，再將洗滌 后的產物放入60°C烘箱中干燥13h，得到中空二氧化鈦粒子； (6) 將步驟（5)中獲得的0. 4g中空二氧化鈦粒子超聲分散在16g蒸餾水中，77°C下將 其與25g、固含量為47%的聚丙烯酸酯乳液混合攪拌7h，得到復合乳液；然后取31g復合乳 液于13cm*13cm的聚四氟乙烯板中，在22°C下成膜，即得中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄 膜。
[0018] 步驟（1)中，所述聚苯乙稀微球的粒徑在320nm。
[0019] 實施例3: (1) 將0. 5g的聚苯乙稀微球分散在30g的無水乙醇中，超聲處理lOmin，形成混合液A; (2) 將0. 2g的鈦酸丁酯加入到15g的無水乙醇中攪拌均勻，形成混合液B; (3) 將混合液B和濃度為28wt%的5.Og氨水同時滴加到混合液A中，滴加時間控制在 30min，然后常溫下水浴攪拌1. 5h; (4) 將水浴升溫至50°C，機械攪拌2h，得到白色懸濁液； (5) 對步驟（4)中獲得的白色懸濁液離心處理，并用無水乙醇洗滌產物5次，再將洗滌 后的產物放入60°C烘箱中干燥12h，得到中空二氧化鈦粒子； (6) 將步驟（5)中獲得的0. 7g中空二氧化鈦粒子超聲分散在15g蒸餾水中，80°C下將 其與20g、固含量為50%的聚丙烯酸酯乳液混合攪拌6h，得到復合乳液；然后取33g復合乳 液于13cm*13cm的聚四氟乙烯板中，在15°C下成膜，即得中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄 膜。
[0020] 步驟（1)中，所述聚苯乙稀微球的粒徑在500nm。
[0021] 采用本發明制備的中空二氧化鈦的掃描電鏡照片及透射電鏡照片見圖1及圖2所 示，由圖可知中空二氧化鈦結構規整，且具有明顯的空腔結構。相較于純聚丙烯酸酯薄膜， 按照本發明制備的中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜的保溫性提高了 53. 53%。
[0022] 表1中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜的保溫性能
【主權項】
1. 具有保溫性能的中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜的制備方法，其特征在于： 包括以下步驟： (1) 將0. 3~0. 5g的聚苯乙稀微球分散在30~35g的無水乙醇中，超聲處理5~lOmin，形成混合液A; (2) 將0. 2~0. 37g的鈦酸丁酯加入到15g的無水乙醇中攪拌均勻，形成混合液B; (3) 將混合液B和濃度為28wt%的2. 5~5.Og氨水同時滴加到混合液A中，滴加時間 控制在30~60min，然后常溫下水浴攪拌1~I. 5h; (4) 將水浴升溫至50°C，機械攪拌2~4h，得到白色懸濁液； (5) 對步驟（4)中獲得的白色懸濁液離心處理，并用無水乙醇洗滌產物3~5次，再將 洗滌后的產物放入60°C烘箱中干燥12~15h，得到中空二氧化鈦粒子； (6) 將步驟（5)中獲得的中空二氧化鈦粒子0. 2~0. 7g超聲分散在15~18g蒸餾水 中，75~80°C下將其與20~30g、固含量為45~50%的聚丙烯酸酯乳液混合攪拌6~8h， 得到復合乳液；然后取30~33g復合乳液于13cm*13cm的聚四氟乙稀板中，在15~30°C 下成膜，即得中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜。
2. 根據權利要求1所述的具有保溫性能的中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜的制備 方法，其特征在于： 步驟（1)中，所述聚苯乙稀微球的粒徑在150~500nm之間。
【專利摘要】本發明所及具有保溫性能的中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜的制備方法。制備中空二氧化鈦的模板法需兩步完成，過程復雜。本發明將聚苯乙烯微球分散在無水乙醇中超聲形成混合液A；將鈦酸丁酯加入無水乙醇中形成混合液B；將混合液B和氨水滴加到混合液A；水浴升溫攪拌得白色懸濁液，離心處理、洗滌干燥，得到中空二氧化鈦粒子，超聲分散在蒸餾水中，與聚丙烯酸酯乳液混合攪拌得到復合乳液；然后取復合乳液于聚四氟乙烯板中成膜，即得中空二氧化鈦/聚丙烯酸酯復合薄膜。本發明實現了一步法合成結構規整的中空二氧化鈦，克服了工藝復雜的缺點，且通過氨水降低了鈦酸丁酯的水解速度，實現了二氧化鈦的均勻包覆，并形成了結構規整的中空二氧化鈦。
【IPC分類】C01G23-053, C08J5-18, C08L33-04, C08K7-24, C08K3-22
【公開號】CN104761741
【申請號】CN201510182504
【發明人】鮑艷, 李淼, 馬建中
【申請人】陜西科技大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月17日