一種納米功能涂料的制作方法

專利名稱：一種納米功能涂料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種涂料，尤其是涉及一種納米功能涂料。
背景技術：
在食品、橡膠、汽車涂裝、藥材干燥，特別是煙葉烘烤中，大多采用烤房，且烤房均由供熱室和裝料室(對于煙葉烘烤而言，一般稱為煙葉懸掛室，俗名裝煙室)構成。調研發現，在烘烤技術方面，國內外都致力于烤房結構設計及烘烤過程自動控制方面的改進創新， 很少有人對烤房內部環境的改善如功能涂料的研發與應用等進行研究。全國僅有云南昆明生產一種遠紅外涂料，用于改進烤房內部的環境，但因該涂料附著力差，不能成膜，所選用的鐵紅(Fe2O3)擴散到空氣中，不僅沒有增溫效果，反而污染烤房環境與煙葉，未能得到推廣應用。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種附著力強，保溫性好的納米功能涂料。本發明解決所述技術問題所采用的技術方案是一種納米功能涂料，由以下重量百分比的組分構成納米功能添加劑6 18%，連接料18 25%，顏填料25 35%，助劑8 9%,水 20 26%ο優選的重量百分比為納米功能添加劑9%，連接料25%，顏填料32%，助劑9%，水 25%。所述納米功能添加劑，優選以下重量百分比經表面改性的納米顆粒材料構成 TiO2 (二氧化鈦)22 28%，Cr2O3 (三氧化二鉻)22 25%，CoO (氧化鈷)8 10%，Fe2O3 (三氧化二鐵)31 36%，Ni2O3 (三氧化二鎳)0 5%，稀土轉光劑(SCA) 0. 3 1% ；各組分百分含量之和為100% ；
更優選的重量百分比為:Ti02 26%, Cr2O3 25%，CoO 9%，Fe2O3 36%，Ni2O3 3%，稀土轉光劑 (SCA) 1% ；
所述表面改性的納米顆粒材料為表面包覆有Ce或/和Ag的納米顆粒材料，或為包覆有無定形SiO2-IiH2O的納米顆粒材料。表面包覆有Ce或/和Ag的納米顆粒材料，光催化功能強，功效較未包覆Ce或/ 和Ag的納米顆粒材料更好。表面包覆有無定形SiO2-IiH2O的納米顆粒材料，親水性強，功效也較未包覆Ce或/ 和Ag的納米顆粒材料更好。在納米顆粒材料表面包覆Ce或/和Ag的方法，是將相關納米顆粒材料浸入相應的適當濃度的Ce (NO3)或AgNO3溶液中，或Ce (NO3)和AgNO3的混合溶液中適當時間，然后過濾、水洗、干燥，即成。以在TiA納米顆粒材料表面包覆Ce或/和Ag為例將待改性的TiA納米顆粒浸入0. 8wt%Ce (NO3)3或1. 2wt%AgN03溶液中12小時，經過濾、水洗、干燥后，即得表面包覆 Ce的表面改性納米TW2或表面包覆Ag的表面改性納米TW2 ；也可將TW2浸入Ce (NO3) 3 和AgNO3的混合溶液中12小時，所述混合溶液，Ce (NO3) 3的濃度為0. 8wt%, AgNO3的濃度為1. 2wt% ；然后水洗、干燥，即得包覆Ce與Ag的復合表面改性納米材料(Ce-Ag-TiO2)15在納米顆粒材料表面包覆親水材料無定形SiO2-IiH2O的方法，以納米Cr2O3為例，在水溶性的硅酸鹽溶液中加入納米顆粒Cr2O3，通過滴入酸液或堿液調節PH值，使溶液pH值達到6. 9-7. 1 (最好為7. 0)，使硅酸鹽轉變為硅酸[Si (OH)4]單分子，這種單分子以不同的速度進行聚合，形成活性大的Si (OH)4,然后在Cr2O3表面形成無定形的SiO2-IiH2O形式的包覆膜。所述稀土轉光劑為紅光轉遠紅外的稀土轉光劑或/和近紅外中紅外轉微波的稀土轉光劑，優選紅光轉遠紅外的稀土轉光劑和近紅外中紅外轉微波的稀土轉光劑的混合物，其中更優選紅光轉遠紅外的稀土轉光劑與近紅外中紅外轉微波的稀土轉光劑的重量比為 1:3。所述連接料為成膜物質，選自苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液中的一種或兩種，優選苯丙乳液和硅丙乳液兩種的混合乳液，更優選苯丙乳液與硅丙乳液的重量比=2:1。所述顏填料，由以下重量百分比的組分構成重鈣20 28%，輕鈣10 18%，硅酸鋁6 12%，白炭黑10 18%，電氣石15 20%，鈦白粉R215 20 25% ；各組分粉料的優選粒徑彡3200目。所述顏填料各組分優選的重量百分比為重鈣23%，輕鈣14%，硅酸鋁10%，白炭黑 15%,電氣石16%，鈦白粉R215 22%。所述電氣石用于產生負離子。所述助劑包括常規量的潤濕劑、分散劑、抗凍劑、消泡劑、成膜助劑、流變劑、殺菌劑。可為涂料常規助劑，例如，潤濕劑可為W-19潤濕劑(一種非離子型表面活性劑)，分散劑可為5040分散劑(聚羧酸鈉40%)，抗凍劑可為丙二醇，消泡劑可為W-082消泡劑(含疏水性的礦物油混合物)，成膜助劑可為十二碳酸酯，流變劑可為WT-115流變劑[(一種陰離子丙烯酸聚合物(堿溶型)(HASE)]或WT-201流變劑(一種非離子型聚醚聚氨酯聚合物)或WT-204 流變劑(HEUR)(—種非離子型聚醚聚氨酯化合物)，殺菌劑可為M8-11殺菌劑(5-氨-2-甲基-4-異唑-3-酮-2-甲基-4-異唑-3-酮)。制備方法將所述顏填料、納米功能添加劑、水及助劑、連接料加入高速分散機的攪拌桶中分散混合均勻，即成。本發明之納米功能涂料，選擇高輻射率的材料；利用了納米材料特有效應，如表面 (界面)效應、小尺寸(體積)效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應，特別是介電限域效應和納米稀土材料的轉光功能，使波譜紅移及產生其他獨特的光熱功能；使用轉光劑等紅外光線轉換成微波，利用微波烘烤；烤房內含有的水汽及微塵，作為傳輸介質，構成輻射介質傳熱，可增強熱效應。該涂料不僅附著力強，還能輻射出適于植物細胞(如煙葉細胞)和水分共振吸收的電磁波，解決烤房升溫、均溫、增溫的技術難題，達到將煙葉烤黃、烤香、烤熟、烤優以及節能減排，降焦減害的目的。通過計算與檢測，本發明涂料輻射率ε >0.98，輻射頻譜較寬，主輻射波峰有兩個，依維恩位移定律計算值為λ m=b/t (式中b=c2/x=2898. 8 ym*k ;T= 273. 15+28 ~70=301. 15 343. 15 ； λ =2898. 8/301. 15 343. 15=9. 6 8. 4 μ m)。8· 4 9· 6 μ m，為遠紅外(FIR)輻射；另一個輻射峰由轉光劑產生，峰值為0. 1 1. 5mm，為亞毫米波(R)；還產生約2000個/cm3的負離子；可通過輻射方式直接傳輸到物體；具有滲透性，能滲入生物體 3 5mm，可與生物體的細胞及水分子產生共振吸收；使極性的水分子隨之產生與頻率一致的轉向極化產生摩擦熱，很快將水分蒸發，將煙葉烤黃、烤香。經湖南郴州、永州、湘西及云南玉溪等煙草公司現場烘烤測試，使用本涂料之烤房烤煙，可使烤房升溫速度加快(比不適用本涂料的對照烤房快0. 8 4°C /h)，均溫性能好(烤房水平溫差比對照烤房低0. 04
0.082°C，垂直溫差比對照烤房低0. 015 2. 9°C )，保溫性好(熄火后烤房每小時降溫比對照烤房慢1. 5°C )，能減少煙葉烘烤能耗(每炕煙比對照烤房省煤67 199kg，電耗比對照減少0. 17KWh)，還能提高煙葉烘烤質量(上、中等煙比例比對照烤房提高6個百分點以上)。
自然，本發明涂料還可用于各種類似烘烤場合。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1
本實施例之納米功能涂料由以下重量百分比的組分構成納米功能添加劑9%，連接料 25%,顏填料32%,助劑9%,水25%。所述納米功能添加劑由以下重量百分比經表面改性的納米顆粒材料構成TW2 26%, Cr2O3 25%, CoO 9%, Fe2O3 36%, Ni2O3 3%，稀土轉光劑(SCA) 1%。所述表面改性的納米顆粒材料為表面包覆有Ce的納米顆粒材料。表面包覆有Ce 的方法，以TW2表面功能改性為例將待改性的TW2納米顆粒浸入0. 8wt%Ce (NO3) 3溶液中12小時，經過濾、水洗、干燥后制成表面包覆Ce的表面改性納米TW2 (Ce-TiO2);以增強其光催化功能。其他納米顆粒材料的表面功能改性方法與T^2的改性方法相同。所述稀土轉光劑為紅光轉遠紅外的稀土轉光劑與近紅外中紅外轉微波的稀土轉光劑的混合物，二者重量比為，紅光轉遠紅外的稀土轉光劑近紅外中紅外轉微波的稀土轉光劑=1:3。所述連接料為苯丙乳液與硅丙乳液的混合液，其重量比為2:1。所述顏填料的重量百分比為重鈣23%，輕鈣14%，硅酸鋁10%，白炭黑15%，電氣石 16%，鈦白粉R215 22%。各組分粉料的優選粒徑> 3200目。所述助劑為W_19潤濕劑0. 3%，5040分散劑1. 8%，丙二醇抗凍劑m, ff-082消泡劑
1.2%，十二碳酸酯成膜助劑1. 6%，WT-115流變助劑2%，M8-11殺菌劑0. 001% ；合計8. 901%. 所述百分比以涂料總重量為計算基準。使用本涂料之烤房烤煙，可使烤房升溫速度加快(比不使用本涂料的對照烤房快 2°C /h)，均溫性能好(烤房水平溫差比對照烤房低0. 05°C，垂直溫差比對照烤房低0. 8°C)， 保溫性好(熄火后烤房每小時降溫比對照烤房慢1. 5°C)，能減少煙葉烘烤能耗(每炕煙比對照烤房省煤80kg，電耗比對照減少0. 17KWh)，還能提高煙葉烘烤質量(上、中等煙比例比對照烤房提高6. 7個百分點)。實施例2
本實施例之納米功能涂料由以下重量百分比的組分構成納米功能添加劑11%，連接料20%，顏填料34%，助劑9%，水26%。所述納米功能添加劑由以下重量百分比經表面改性的納米顆粒材料構成Ti0J8%，Cr20325%，Co010%，狗20336%，稀土轉光劑 1%。所述表面改性的納米功能添加劑為表面包覆有Ag的納米顆粒材料，在納米顆粒材料表面包覆Ag的方法，以TiO2表面功能改性為例將待改性的TW2納米顆粒浸入 1. 2wt %AgN03溶液中12小時，經過濾、水洗、干燥后制成表面包覆Ag的表面改性納米TW2 (Ag-TiO2),以增強其光催化功能。其他納米顆粒材料的表面功能改性方法與TW2的改性方法相同。所述連接料由苯丙乳液和硅丙乳液構成，苯丙乳液與硅丙乳液的重量比=2:1。所述稀土轉光劑、顏填料、助劑同實施例1的稀土轉光劑、顏填料、助劑。使用本涂料之烤房烤煙，可使烤房升溫速度加快(比不使用本涂料的對照烤房快 2°C /h)，均溫性能好(烤房水平溫差比對照烤房低0. 07°C，垂直溫差比對照烤房低1. 5°C)， 保溫性好(熄火后烤房每小時降溫比對照烤房慢1. 5°C)，能減少煙葉烘烤能耗(每炕煙比對照烤房省煤150kg，電耗比對照減少0. 17KWh)，還能提高煙葉烘烤質量(上、中等煙比例比對照烤房提高6. 4個百分點)。實施例3
本實施例之納米功能涂料由以下重量百分比的組分構成納米功能添加劑12%，連接料24%，顏填料30%，助劑8%，水26%。所述納米功能添加劑由以下重量百分比經表面改性的納米顆粒材料構成11 27%, Cr2O3 24%, CoO 9. 1%，Fe2O3 34%, Ni2O3 5%，稀土轉光劑 0. 9%。所述表面改性的納米功能添加劑為表面包覆有Ce和Ag的納米顆粒材料，在納米顆粒材料表面包覆Ce和Ag的方法，以T^2表面功能改性為例將待改性的T^2納米顆粒浸入Ce (NO3)3和AgNO3的混合溶液中12小時，所述混合溶液，Ce (NO3)3的濃度為0. 8wt%, AgNO3的濃度為1. 2wt%，然后過濾、水洗、干燥，制成包覆Ce與Ag的復合表面改性納米材料 (Ce-Ag- Ti02)。其他納米顆粒材料的表面功能改性方法與TiO2的改性方法相同。所述連接料為純丙乳液。所述稀土轉光劑、顏填料、助劑同實施例1的稀土轉光劑、顏填料、助劑。使用本涂料烤煙，可使烤房升溫速度加快(比不適用本涂料的對照烤房快0. 8 40C /h)，均溫性能好(烤房水平溫差比對照烤房低0. 08°C，垂直溫差比對照烤房低2. 8°C)， 保溫性好(熄火后烤房每小時降溫比對照烤房慢1. 5°C)，能減少煙葉烘烤能耗(每炕煙比對照烤房省煤70kg，電耗比對照減少0. 17KWh)，還能提高煙葉烘烤質量(上、中等煙比例比對照烤房提高6. 3個百分點)。實施例4
本實施例之納米功能涂料由以下重量百分比的組分構成納米功能添加劑15%，連接料23%,顏填料30%,助劑9%,水23%。所述納米功能添加劑，由以下重量百分比經表面改性的納米顆粒材料構成=TiO2 26%, Cr2O3 25%, Co09%, Fe2O3 36%, Ni2O3 3%，稀土轉光劑 1%。所述表面改性的納米顆粒材料為表面包覆有無定形SiO2-IiH2O的納米顆粒材料， 納米顆粒材料表面包覆無定形SiO2-IiH2O的方法，以納米Cr2O3為例，是將納米Cr2O3顆粒浸入水溶性的硅酸鈉溶液中，滴入酸液或堿液調節PH值到7，使溶液中的硅酸鹽轉變為硅酸 [Si(OH)4]單分子，這種硅酸單分子以不同的速度進行聚合，形成活性大的Si (OH)4,然后在 Cr2O3表面形成無定形的SiO2-IiH2O形式的包覆膜。其他納米顆粒材料的表面功能改性方法與Cr2O3的改性方法相同。所述連接料為硅丙乳液。所述稀土轉光劑、顏填料、助劑同實施例1的稀土轉光劑、顏填料、助劑。使用本涂料烤煙，可使烤房升溫速度加快(比不適用本涂料的對照烤房快4°C / h)，均溫性能好(烤房水平溫差比對照烤房低0. 082°C，垂直溫差比對照烤房低0. 5°C)，保溫性好(熄火后烤房每小時降溫比對照烤房慢1. 5°C)，能減少煙葉烘烤能耗(每炕煙比對照烤房省煤80kg，電耗比對照減少0. 17KWh)，還能提高煙葉烘烤質量(上、中等煙比例比對照烤房提高6. 4個百分點)。
權利要求
1.一種納米功能涂料，其特征在于，由以下重量百分比的組分構成納米功能添加劑 6 18%，連接料18 25%，顏填料25 ；35%，助劑8 9%，水20 26% ；所述納米功能添加劑，由以下重量百分比經表面改性的納米顆粒材料構成=TW2 22 28%, Cr2O3 22 25%，Co08 10%，Fe2O3 31 36%，Ni2O3 0 5%，稀土轉光劑 0. 3 1% ；各組分百分含量之和為100% ；所述稀土轉光劑為紅光轉遠紅外的稀土轉光劑或/和近紅外中紅外轉微波的稀土轉光劑；所述連接料為成膜物質，選自苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液中的一種或兩種。
2.根據權利要求1所述的納米功能涂料，其特征在于，所述納米功能添加劑，由以下重量百分比經表面改性的納米顆粒材料構成26%, Cr2O3 25%，CoO 9%，Fe2O3 36%，Ni2O3 3%，稀土轉光劑1%。
3.根據權利要求1或2所述的納米功能涂料，其特征在于，紅光轉遠紅外的稀土轉光劑和近紅外中紅外轉微波的稀土轉光劑的混合物中，紅光轉遠紅外的稀土轉光劑與近紅外中紅外轉微波的稀土轉光劑的重量比為1:3。
4.根據權利要求1或2所述的納米功能涂料，其特征在于，所述表面改性的納米顆粒材料為表面包覆有Ce或/和Ag的納米顆粒材料，或為包覆有無定形SiO2-IiH2O的納米顆粒材料。
5.根據權利要求1或2所述的納米功能涂料，其特征在于，所述連接料為苯丙乳液和硅丙乳液兩種的混合乳液，所述混合乳液中，苯丙乳液與硅丙乳液的重量比=2 1。
6.根據權利要求1或2所述的納米功能涂料，其特征在于，所述顏填料，由以下重量百分比的無機非金屬材料粉體構成重鈣20 觀％，輕鈣10 18%，硅酸鋁6 12%，白炭黑 10 18%，電氣石15 20%，鈦白粉R215 20 25%。
7.根據權利要求6所述的納米功能涂料，其特征在于，所述顏填料，由以下重量百分比的的無機非金屬材料粉體構成重鈣23%，輕鈣14%，硅酸鋁10%，白炭黑15%，電氣石16%，鈦白粉 R215 22%。
8.根據權利要求1或2所述的納米功能涂料，其特征在于，所述助劑包括常規量的潤濕劑、分散劑、抗凍劑、消泡劑、成膜助劑、流變劑和殺菌劑。
全文摘要
一種納米功能涂料，其由以下重量百分比的組分構成納米功能添加劑6～18%，連接料18～25%，顏填料25～35%，助劑8～9%，水20～26%。使用本涂料之烤房烤煙，可使烤房升溫速度加快，均溫性能好，保溫性好，能減少煙葉烘烤能耗，提高煙葉烘烤質量。
文檔編號C09D133/04GK102391730SQ20111031392
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者羅井清, 肖春生, 肖漢乾, 胡日生, 鄧世雄, 鄧學鋒, 陸中山 申請人:中國煙草中南農業試驗站, 鄧學鋒