一種具有光催化能力的耐磨涂層的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有光催化能力的耐磨涂層的制備方法，包括納米粉體的親油改性，油性分散液制備，功能涂層的制備；將油性分散液均勻涂覆于玻璃上，置于馬弗爐中烘烤，烘烤溫度500℃，烘烤時長2小時。用特定的濕法研磨分散工藝將兩種粉體分散到二甲基硅油中，形成均一的油性分散液，然后制成具有光催化能力的耐磨薄膜涂層，既實現了光催化功能，又不損涂層的壽命，工藝簡單環保。
【專利說明】
一種具有光催化能力的耐磨涂層的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種具有光催化能力的耐磨涂層的制備方法。將無毒無味、穩定性強、紫外屏蔽和可見光透過性好、光催化能力優異的銳鈦型納米二氧化鈦同納米二氧化硅一同均勻分散到二甲基硅油中，形成均一的油性分散液，然后均勻涂覆于玻璃上，經過高溫烘烤在玻璃表面制成具有光催化能力的耐磨薄膜涂層。
【背景技術】
[0002]銳鈦型納米二氧化鈦無毒無味、穩定性強、紫外屏蔽和可見光透過性好、光催化能力優異，在粘合劑黏附作用下將其應用于紡織、涂料、建筑、化妝品等領域，可賦予目標對象持續穩定的紫外屏蔽、殺菌抑菌和自清潔等功效。但近年來越來越多的研究表明，銳鈦型二氧化鈦光催化所產生的高能自由基具有很強的反應活性，其對各種以C-C鍵為主鏈的高分子付載體有很強的老化損害。這在很大程度上限制了銳鈦型二氧化鈦在有機質集體中的應用。
[0003]聚硅氧烷以S1-O鍵為主鏈骨架，對上述自由基具有較強的抵抗能力。因而將聚硅氧烷作為有機載體，成為當前銳鈦型二氧化鈦涂層應用研究的一個重要方向。二甲基硅油具有優異的特性，如不溶于水、無毒、無嗅、無色、透明等，廣泛用于各種生產環節中，是一種理想的樹脂基材。納米二氧化娃又稱白炭黑，可改善涂料的懸浮穩定性、觸變性、耐候性、耐洗刷性等，使涂膜的結合強度大幅提高，涂膜硬度增加，表面自潔能力也獲得改善。
[0004]同時無機粉體包括納米二氧化鈦和二氧化硅的表面性質與有機聚合物的表面性質相差較遠，顆粒與有機聚合物的相容性較差。在復合材料中，材料的復合是通過界面直接接觸實現的，界面的微觀結構和性質將直接影響其結合力性質、黏合強度和復合材料的力學性能及物理功能，增加微納顆粒與聚合物的界面結合力，可以提高復合材料的性能。此夕卜，納米粉體在介質中的分散程度決定其優異性能的發揮，由此必須對納米粉體進行表面修飾或改性來改善納米粉體在介質中的相容性和分散性。
[0005]通過偶聯劑改性提高納米二氧化鈦和納米二氧化硅粉體的親油性，再利用濕法研磨進行粉體解聚和粒度細化，最終實現功能粉體在二甲基硅油中達到微納尺度的均一化分散，進而涂覆成膜。
【發明內容】
[0006]為克服現有技術多大幫助，本發明涉及一種具有光催化能力的耐磨涂層的制備方法。
[0007]—種具有光催化能力的耐磨涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(I)納米粉體的親油改性:
稱取一定量的偶聯劑加入到去離子水中攪拌均勻，然后加入納米粉體作預攪拌得到漿料，偶聯劑和納米粉體的質量比為0.5-2:100，納米粉體和去離子水的質量比為1: 2-20;使用高速剪切設備對前述漿料進行改性處理，剪切速度為10000-40(KK)rpm，溫度保持在35°C-80 °C，處理10-45分鐘；將漿料置于鼓風烘箱中烘干，烘箱溫度60 0C -80 V ;將得到的干粉塊進行機械粗粉碎，經80目篩網過篩得到改性細粉；
(2)油性分散液制備:
將(I)中所得改性細粉加入二甲基硅油中，經預攪拌后栗入濕法研磨腔內，進行濕法研磨，得到油性分散液;改性細粉和二甲基硅油的質量比為0.5-5:100，濕法研磨的磨介為二氧化錯實心微球，研磨轉速為800-4000rpm，研磨時間0.5-10小時；
(3)功能涂層的制備:
將(2)所得油性分散液均勻涂覆于玻璃上，置于馬弗爐中烘烤，烘烤溫度400-500°C，烘烤時長2-4小時。
[0008]所述的偶聯劑是γ -氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ-550)。
[0009]所述的納米粉體是粉體粒徑范圍在0.05-0.Ιμπι，成分為二氧化娃和銳鈦型二氧化鈦粉體的混合物，二氧化硅和二氧化鈦的質量比為I: 1-3。
[0010]所述的濕法研磨用磨介微球的直徑介于0.1-0.4_。
[0011]所述的油性分散液中的固相顆粒尺寸為0.05-0.2μπι。
[0012]本發明的目的在于利用以S1-O鍵為主鏈的二甲基硅油作為涂層樹脂，來回避銳鈦型納米二氧化鈦對有機樹脂的光老化，并通過簡單環保的濕法研磨工藝將功能粉體分散到二甲基硅油中，形成均一的油性分散液，然后制成具有光催化能力的耐磨薄膜涂層，既實現了光催化功能，又不損涂層的壽命。
[0013]銳鈦型納米二氧化鈦無毒無味、穩定性強、紫外屏蔽和可見光透過性好、光催化能力優異，但在涂料中使用時容易減損樹脂的壽命，而二甲基硅油以S1-O鍵為主鏈的特性則可以避免這個問題，且具有不溶于水、無毒、無嗅、無色、透明等特點，適宜作為成膜基材，再輔以納米二氧化硅，用特定的濕法研磨分散工藝將兩種粉體分散到二甲基硅油中，形成均一的油性分散液，然后制成具有光催化能力的耐磨薄膜涂層，既實現了光催化功能，又不損涂層的壽命，工藝簡單環保。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例進一步說明本發明，但本發明不限于以下實施例具體明示內容。
[0015]實施例1:
(I)納米粉體的親油改性
稱取1.5克偶聯劑ΚΗ-550加入到1000克去離子水中攪拌均勻，然后加入50克氧化硅粉體和50克氧化鋅作預攪拌得到漿料。使用高速剪切設備對前述漿料進行改性處理，剪切速度為40000rpm，溫度保持在70°C，處理30分鐘。將漿料置于鼓風烘箱中烘干，烘箱溫度80°C。將得到的干粉塊進行機械粗粉碎，經80目篩網過篩得到改性細粉。
[0016](2)油性分散液制備
將(I)中所得改性細粉取20克加入到2000克二甲基硅油中，經預攪拌后栗入濕法研磨腔內，進行濕法研磨，得到油性分散液。磨介二氧化錯微球直徑0.2_，研磨轉速為3000rpm，研磨時間6小時。
[0017](3)功能涂層的制備
將(2)所得油性分散液均勻涂覆于玻璃上，置于馬弗爐中烘烤，烘烤溫度450°C，烘烤時長4小時。
[0018]實施例2:
(I)納米粉體的親油改性
稱取0.5克偶聯劑KH-550加入到500克去離子水中攪拌均勻，然后加入25克氧化硅粉體和75克氧化鋅作預攪拌得到漿料。使用高速剪切設備對前述漿料進行改性處理，剪切速度為1000rpm，溫度保持在60 °C，處理45分鐘。將漿料置于鼓風烘箱中烘干，烘箱溫度70 °C。將得到的干粉塊進行機械粗粉碎，經80目篩網過篩得到改性細粉。
[0019](2)油性分散液制備
將(I)中所得改性細粉取40克加入到2000克二甲基硅油中，經預攪拌后栗入濕法研磨腔內，進行濕法研磨，得到油性分散液。磨介二氧化錯微球直徑0.4mm，研磨轉速為2500rpm，研磨時間3小時。
[0020](3)功能涂層的制備
將(2)所得油性分散液均勻涂覆于玻璃上，置于馬弗爐中烘烤，烘烤溫度400°C，烘烤時長3小時。
[0021]實施例3:
(I)納米粉體的親油改性
稱取1.8克偶聯劑KH-550加入到1800克去離子水中攪拌均勻，然后加入30克氧化硅粉體和60克氧化鋅作預攪拌得到漿料。使用高速剪切設備對前述漿料進行改性處理，剪切速度為30000rpm，溫度保持在35 °C，處理45分鐘。將漿料置于鼓風烘箱中烘干，烘箱溫度60 °C。將得到的干粉塊進行機械粗粉碎，經80目篩網過篩得到改性細粉。
[0022](2)油性分散液制備
將(I)中所得改性細粉取40克加入到800克二甲基硅油中，經預攪拌后栗入濕法研磨腔內，進行濕法研磨，得到油性分散液O磨介二氧化錯微球直徑0.1mm，研磨轉速為800rpm，研磨時間10小時。
[0023](3)功能涂層的制備
將(2)所得油性分散液均勻涂覆于玻璃上，置于馬弗爐中烘烤，烘烤溫度500°C，烘烤時長2小時。
【主權項】
1.一種具有光催化能力的耐磨涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)納米粉體的親油改性: 稱取一定量的偶聯劑加入到去離子水中攪拌均勻，然后加入納米粉體作預攪拌得到漿料，偶聯劑和納米粉體的質量比為0.5-2:100，納米粉體和去離子水的質量比為1: 2-20;使用高速剪切設備對前述漿料進行改性處理，剪切速度為10000-40(KK)rpm，溫度保持在35°C-80 °C，處理10-45分鐘；將漿料置于鼓風烘箱中烘干，烘箱溫度60 0C -80 V ;將得到的干粉塊進行機械粗粉碎，經80目篩網過篩得到改性細粉； (2)油性分散液制備: 將(I)中所得改性細粉加入二甲基硅油中，經預攪拌后栗入濕法研磨腔內，進行濕法研磨，得到油性分散液;改性細粉和二甲基硅油的質量比為0.5-5:100，濕法研磨的磨介為二氧化錯實心微球，研磨轉速為800-4000rpm，研磨時間0.5-10小時； (3)功能涂層的制備: 將(2)所得油性分散液均勻涂覆于玻璃上，置于馬弗爐中烘烤，烘烤溫度400-500°C，烘烤時長2-4小時。2.根據權利要求1所述一種具有光催化能力的耐磨涂層的制備方法，其特征在于，所述的偶聯劑是γ -氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ-550)。3.根據權利要求1所述一種具有光催化能力的耐磨涂層的制備方法，其特征在于，所述的納米粉體是粉體粒徑范圍在0.05-0.Ιμ??，成分為二氧化娃和銳鈦型二氧化鈦粉體的混合物，二氧化硅和二氧化鈦的質量比為1:1-3。4.根據權利要求1所述一種具有光催化能力的耐磨涂層的制備方法，其特征在于，所述的濕法研磨用磨介微球的直徑介于0.1-0.4mm。5.根據權利要求1所述一種具有光催化能力的耐磨涂層的制備方法，其特征在于，所述的油性分散液中的固相顆粒尺寸為0.05-0.2μπι。
【文檔編號】C09D7/12GK106010230SQ201610553406
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月14日
【發明人】何丹農, 陳超, 林琳, 張春明, 金彩虹
【申請人】上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司