本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，具體涉及一種抗老化外墻納米涂料的制備方法。

背景技術(shù)：

涂料在中國傳統(tǒng)名稱為油漆，是一種常用的表面裝飾材料。在車輛、裝飾、軍事、交通、建筑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其中建筑涂料是最常用的建材，在整個(gè)涂料市場中占據(jù)了大部分市場份額。涂料和油漆是同一概念。油漆是人們沿用已久的習(xí)慣名稱，引進(jìn)我國后，就一直利用在建筑行業(yè)。傳統(tǒng)的油漆通常由成膜物質(zhì)、顏填料、溶劑、助劑等組成。

中國涂料產(chǎn)業(yè)在建筑行業(yè)的推動(dòng)下日益壯大。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2011年中國建筑涂料總計(jì)產(chǎn)量約351.82萬噸，同比增長30％以上。由此可知，中國建筑涂料產(chǎn)業(yè)雖然經(jīng)歷了2008年全球性金融危機(jī)的影響、原材料價(jià)格上漲帶來的壓力，但其發(fā)展勢頭依然不減，且還保持著較高的增長率。

外墻直接暴露在大自然，經(jīng)受日曬的侵蝕。因此，外墻涂料最重要的一項(xiàng)指標(biāo)就是抗紫外線照射。真石漆是外墻涂料的一種，同樣會(huì)由于陽光中的高能紫外線長年累月的照射，傳統(tǒng)的外墻涂料容易出現(xiàn)粉化、脫色、開裂等現(xiàn)象，極大的降低了涂料的使用壽命和外形美觀。常見的方法是加入抗老化劑，如抗氧化劑、助抗氧化劑、光穩(wěn)定劑。抗氧化劑的實(shí)質(zhì)是游離基終止劑及鏈反應(yīng)的抑制劑；助抗氧化劑即過氧化氫的分解劑，用于含硫或者含磷的化合物與老化過程生成的過氧化氫物反應(yīng)而形成穩(wěn)定的羥基化合物，使反應(yīng)終止；光穩(wěn)定劑包括光屏蔽劑、紫外吸收劑、淬滅劑和受阻胺光穩(wěn)定劑。但是傳統(tǒng)的抗老化劑需要大量添加，并且可能與高分子材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其實(shí)際使用中，抗老化性能并不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種抗老化外墻納米涂料的制備方法，其目的在于降低紫外光對外墻納米涂料的侵蝕，提高外墻納米涂料的抗老化性能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種抗老化外墻納米涂料的制備方法，

配料按重量份數(shù)，具體包括以下步驟，

步驟1，A溶液，將8～10份鈦酸四丁酯溶解于5～10份乙醇和5～8份乙酸的混合溶液，然后加入0.8～2.16份的聚乙烯吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

B溶液，在攪拌條件下將2～6份乙酰丙酮、5～10份乙醇和5～7份乙酸混合，加入2.4～6.48份礦物油，5～6份碳量子點(diǎn)加入上述混合溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

步驟2，以1:1的比例混合A溶液和B溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)得到制備介孔TiO₂的前驅(qū)膠體溶液；

步驟3，將步驟2制得的前驅(qū)體溶液放入內(nèi)徑為1～1.2mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉(zhuǎn)動(dòng)直徑為100mm的鋁輥，接收距離為18～20cm，紡絲電壓為15～20kV，進(jìn)行靜電紡絲；

步驟4，將步驟3處理得到的紡絲產(chǎn)物立即冷卻，隨后取出置于馬弗爐中，以2～5℃/分鐘的升溫速率升至450～550℃并保溫焙燒1～3小時(shí)，得到螺旋型介孔二氧化鈦納米管；

步驟5，取步驟4制得的螺旋型介孔TiO₂納米管10～15份在攪拌條件下分散于200～300份水中，加入丙二醇8～15份、成膜助劑10～20份、潤濕劑1～3份、防腐劑1～3份、羥乙基纖維素1～3份、分散劑4～8份，在攪拌機(jī)中400～600轉(zhuǎn)/分鐘攪拌1～3小時(shí)；

步驟6，將步驟5制成的混合物轉(zhuǎn)入研磨機(jī)中，再加入鈦白粉150～300份、重鈣80～120份、高嶺土60～100份、滑石粉40～60份，在2000～4000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下研磨3～8小時(shí)；

步驟7，在步驟6制成的混合物中加入丙烯酸乳液400～500份、消泡劑1～3份、增稠劑10～15份、彩砂750份，在400～600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下均勻混合，經(jīng)過濾后得到最終的納米涂料產(chǎn)品。

本方案優(yōu)點(diǎn)在于：外墻在紫外光的照射下，涂料中加入的螺旋型二氧化鈦納米管吸收紫外光的能量，防止紫外光作用于涂料本身，減緩?fù)苛侠匣俣?，提高了涂料的使用壽命。并且螺旋型二氧化鈦納米管具有光催化性能，還能將空氣中有害的氮氧化物催化轉(zhuǎn)化為無害的氮?dú)夂脱鯕?。二氧化鈦納米管不易發(fā)生團(tuán)聚而破壞了其納米結(jié)構(gòu)，其螺旋型的微觀納米結(jié)構(gòu)不僅提高了比表面積，并且使其釘扎在涂料顆粒中，相比于普通的二氧化鈦納米管與涂料顆粒的結(jié)合更加緊密。

優(yōu)選方案一：作為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選方案，所述步驟5～7中潤濕劑為烷基酚聚氧乙烯醚；所述成膜助劑為聚氨酯乳液；所述消泡劑為聚硅氧烷類消泡劑；所述防腐劑為道維希爾-75；分散劑為十二烷基苯磺酸鈉；所述增稠劑為聚氨酯高分子化合物水溶液；發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用以上試劑得到的納米外墻涂料抗老化性能最佳。

優(yōu)選方案二：作為基礎(chǔ)的優(yōu)選方案：所述步驟4冷卻的方式為液氮冷卻；發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液氮冷卻得到的螺旋型納米二氧化鈦比表面積更大，納米外墻涂料的催化效率高。

優(yōu)選方案三：作為基礎(chǔ)方案、優(yōu)選方案一或優(yōu)選方案二中任一項(xiàng)的優(yōu)選方案：所述步驟4中馬弗爐升溫速度為2～5℃/分鐘，該升溫速率下螺旋型介孔二氧化鈦納米管的微觀結(jié)構(gòu)基本不會(huì)被破壞。

優(yōu)選方案四：作為優(yōu)選方案三的優(yōu)選方案：所述步驟4中馬弗爐升溫速度為3℃/分鐘，該升溫速率能夠完美的保存螺旋型介孔二氧化鈦納米管的微觀結(jié)構(gòu)，有利于提高納米外墻涂料的抗老化性能。

優(yōu)選方案五：作為基礎(chǔ)方案、優(yōu)選方案一或優(yōu)選方案二中任一項(xiàng)的優(yōu)選方案：所述步驟4中二氧化鈦納米管在馬弗爐中焙燒后，加入質(zhì)量份數(shù)為1.2份10％氫氟酸，然后用去離子水洗滌；發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加入氫氟酸后還可以進(jìn)一步提高涂料的抗老化性能。

優(yōu)選方案六：作為基礎(chǔ)方案、優(yōu)選方案一、優(yōu)選方案二或優(yōu)先方案五中任一項(xiàng)的優(yōu)選方案：所述步驟4中經(jīng)過洗滌之后的螺旋型二氧化鈦納米管干燥后，在同位素Cs-137下輻照18小時(shí)，提高納米管表面的缺陷密度，產(chǎn)生更多的點(diǎn)缺陷，提高其吸收紫外線的能力，從而提高涂料的抗老化性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例7中螺旋型二氧化鈦納米管的掃描電子顯微鏡圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例7中螺旋型二氧化鈦納米管的氮?dú)獾葴匚摳角€圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，

實(shí)施例1：

抗老化外墻納米涂料的制備方法，配料按重量份數(shù)，具體包括以下步驟，

步驟1，A溶液，將8份鈦酸四丁酯溶解于5份乙醇和5份乙酸的混合溶液，然后加入0.8份的聚乙烯吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；B溶液，在攪拌條件下將2份乙酰丙酮、5份乙醇和5份乙酸混合，加入2.4份礦物油，5份碳量子點(diǎn)加入上述混合溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

步驟2，以1:1的比例混合A溶液和B溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)得到制備介孔TiO₂的前驅(qū)膠體溶液；

步驟3，將上述前驅(qū)體溶液放入內(nèi)徑為1mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉(zhuǎn)動(dòng)直徑為100mm的鋁輥，接收距離為18cm，紡絲電壓為15kV，進(jìn)行靜電紡絲；

步驟4，得到的紡絲產(chǎn)物立即進(jìn)行液氮冷卻，隨后取出置于馬弗爐中，以2℃/分鐘的升溫速率升至450℃并保溫焙燒1小時(shí)，得到螺旋型介孔二氧化鈦納米管；

步驟5，取上述螺旋型介孔TiO₂納米管10份在攪拌條件下分散于200份水中，加入丙二醇8份，聚氨酯乳液10份，烷基酚聚氧乙烯醚1份，道維希爾-751份，羥乙基纖維素1份，十二烷基苯磺酸鈉4份，在攪拌機(jī)中400轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?小時(shí)；

步驟6，將步驟5制成的混合物轉(zhuǎn)入研磨機(jī)中，再加入鈦白粉150份，重鈣80份，高嶺土60份，滑石粉40份，在2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下研磨3小時(shí)；

步驟7，將步驟6制得的混合物加入丙烯酸乳液400份，聚硅氧烷類消泡劑1份，聚氨酯高分子化合物水溶液10份、彩砂750份，在400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下均勻混合，經(jīng)過濾后得到最終的納米涂料產(chǎn)品。

實(shí)施例2：

抗老化外墻納米涂料的制備方法，配料按重量份數(shù)，具體包括以下步驟，

步驟1：A溶液：將10份鈦酸四丁酯溶解于10份乙醇和8份乙酸的混合溶液，然后加入2.16份的聚乙烯吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；B溶液：在攪拌條件下將6份乙酰丙酮、10份乙醇和7份乙酸混合，加入6.48份礦物油，6份碳量子點(diǎn)加入上述混合溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

步驟2：以1:1的比例混合A溶液和B溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)得到制備介孔TiO₂的前驅(qū)膠體溶液；

步驟3：將步驟2制得的前驅(qū)體溶液放入內(nèi)徑為1.2mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉(zhuǎn)動(dòng)直徑為100mm的鋁輥，接收距離為20cm，紡絲電壓為20kV，進(jìn)行靜電紡絲；

步驟4：將步驟3處理得到的紡絲產(chǎn)物立即進(jìn)行液氮冷卻，隨后取出置于馬弗爐中，以5℃/分鐘的升溫速率升至550℃并保溫焙燒3小時(shí)，得到螺旋型介孔二氧化鈦納米管。

步驟5：取步驟4制得的螺旋型介孔TiO₂納米管15份在攪拌條件下分散于300份水中，加入丙二醇15份，聚氨酯乳液20份，烷基酚聚氧乙烯醚3份，道維希爾-753份，羥乙基纖維素3份，十二烷基苯磺酸鈉8份，在攪拌機(jī)中600轉(zhuǎn)/分鐘攪拌3小時(shí)；

步驟6：將步驟5制得的混合物轉(zhuǎn)入研磨機(jī)中，再加入鈦白粉300份，重鈣120份，高嶺土100份，滑石粉60份，在4000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下研磨8小時(shí)；

步驟7：在步驟6制得的混合物中加入丙烯酸乳液500份，聚硅氧烷類消泡劑3份，聚氨酯高分子化合物水溶液15份、彩砂750份，在600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下均勻混合，經(jīng)過濾后得到最終的納米涂料產(chǎn)品。

實(shí)施例3：

抗老化外墻納米涂料的制備方法，配料按重量份數(shù)，具體包括以下步驟，

步驟1，A溶液，將9份鈦酸四丁酯溶解于7.5份乙醇和6.5份乙酸的混合溶液，然后加入1.48份的聚乙烯吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；B溶液，在攪拌條件下將4份乙酰丙酮、7.5份乙醇和6.5份乙酸混合，加入4.44份礦物油，將5.5份碳量子點(diǎn)加入上述混合溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

步驟2，以1:1的比例混合A溶液和B溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)得到制備介孔TiO₂的前驅(qū)膠體溶液；

步驟3，將步驟2制得的前驅(qū)體溶液放入內(nèi)徑為1.2mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉(zhuǎn)動(dòng)直徑為100mm的鋁輥，接收距離為19cm，紡絲電壓為18kV，進(jìn)行靜電紡絲；

步驟4，將步驟3處理得到的紡絲產(chǎn)物立即進(jìn)行液氮冷卻，隨后取出置于馬弗爐中，以2℃/分鐘的升溫速率升至500℃并保溫焙燒2小時(shí)，得到螺旋型介孔二氧化鈦納米管。

步驟5，取步驟4得到的螺旋型介孔TiO₂納米管12份在攪拌條件下分散于250份水中，加入丙二醇12份，聚氨酯乳液15份，烷基酚聚氧乙烯醚2份，道維希爾-752份，羥乙基纖維素2份，十二烷基苯磺酸鈉6份，在攪拌機(jī)中500轉(zhuǎn)/分鐘攪拌2小時(shí)；

步驟6，將步驟5制得的混合物轉(zhuǎn)入高速研磨機(jī)中，再加入鈦白粉230份，重鈣100份，高嶺土80份，滑石粉50份，在3000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下研磨5小時(shí)后；

步驟7，在步驟5制得的混合物中加入丙烯酸乳液450份，聚硅氧烷類消泡劑2份，聚氨酯高分子化合物水溶液12份、彩砂750份，在500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下均勻混合，經(jīng)過濾后得到最終的納米涂料產(chǎn)品。

實(shí)施例4：

基本步驟與實(shí)施例3相同，不同之處在于步驟4中經(jīng)過電紡絲的二氧化鈦納米管立即在干冰中冷卻。

實(shí)施例5：

基本步驟與實(shí)施例3相同，不同之處在于步驟4中馬弗爐的升溫速度為3℃/分鐘。

實(shí)施例6：

基本步驟與實(shí)施例3相同，不同之處在于步驟4中在馬弗爐中焙燒后的二氧化鈦納米管中加入1.2份10％的氫氟酸溶液，然后用去離子水洗滌之后干燥。

實(shí)施例7

基本步驟與實(shí)施例3相同，不同之處在于步驟4干燥之后的螺旋型介孔二氧化鈦納米管在同位素Cs-137的輻射下輻照18小時(shí)。

如圖1、圖2可以得到，實(shí)施例5可以知道螺旋型二氧化鈦納米管具有介孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)計(jì)算，其比表面積為18.6m²。

按照GB/T 1865-2009的標(biāo)準(zhǔn)分別對實(shí)施例1-7中制備得到的抗老化外墻納米涂料的抗老化能力進(jìn)行了檢測。得到的結(jié)果如表1所示：

表1

如表1實(shí)施例7中經(jīng)過氟化氫處理后的螺旋形二氧化鈦納米管加入納米涂料中，納米涂料抗老化性明顯提高。對比實(shí)施例3、實(shí)施例4可以得知，經(jīng)過液氮冷卻的螺旋形二氧化鈦納米管添加進(jìn)入涂料中獲得的抗老化性能明顯優(yōu)于干冰冷卻的螺旋形二氧化鈦納米管。