環(huán)保型多功能納米改性涂料及噴涂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂料，特別涉及一種環(huán)保型多功能納米改性涂料及噴涂方法。
技術(shù)背景
[0002]多功能涂料是一種同時(shí)賦予基體表面多種特殊性能的功能型涂料。功能型涂料隨著現(xiàn)代科技和納米技術(shù)的發(fā)展，至今約有10年的發(fā)展歷史，但大多數(shù)產(chǎn)品僅局限于單一功能，如防污性(CN 102746788 A)、導(dǎo)電性(CN 102690582 A)、防火性(200610086951.0)、隔熱性(CN 102344731 A)等其中一種。而現(xiàn)在市場(chǎng)上涂料產(chǎn)品的功能性主要是由于添加了納米二氧化硅、納米銀粒子或中空粒子在其配方中，在涂料固化后，表面的納米材料會(huì)提供特殊功能，因此，配方中就需要添加大量的納米粒子，從而保證固化后有足夠的納米粒子在涂料表面，所以成本較高，而且由于配方中固體含量過高，其涂層在老化后容易形成裂紋，甚至與基體材料剝離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種成本低、耐老化的環(huán)保型多功能納米改性涂料，本發(fā)明還涉及該涂料的噴涂方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明環(huán)保型多功能納米改性涂料的重量組分有:納米二氧化鈦粒子漿料50-200、丙烯酸成膜劑30-100、分散劑5-30、增稠劑10-50、去泡劑5_10和適量水。或者由下列重量配比的原料制成納米二氧化鈦粒子漿料50-200、丙烯酸成膜劑30-100、分散劑5-30、增稠劑10-50、去泡劑5_10和適量水。所述分散劑、增稠劑和去泡劑都是丙烯酸涂料常用的分散劑、增稠劑和去泡劑。采用納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種基體材料的多功能化，并能結(jié)合新型噴涂固化技術(shù)從而大大提高了產(chǎn)品性能并減少了對(duì)環(huán)境的污染。具有成本低、耐老化的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]作為優(yōu)化，所述水重量配比為610-900 ;所述納米二氧化鈦粒子漿料的固含量6-15% ;所述納米二氧化鈦粒子衆(zhòng)料內(nèi)的納米二氧化鈦粒子是一種表面改性過的、具有光催化功能的、粒子直徑為10nm-50nm的銳鈦型二氧化鈦。即納米二氧化鈦粒子(T12)是一種表面改性過的銳鈦型T12，粒子直徑為10nm-50nm，具有光催化功能。其中固含量的單位為 W/V，即 g/ml。
[0006]作為優(yōu)化，所述表面改性過的銳鈦型二氧化鈦是利用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)其進(jìn)行表面改性。所述的表面改性過的銳鈦型納米T12，則是利用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)其進(jìn)行表面改性，以提高其表面官能團(tuán)數(shù)量及活性，從而與成膜材料形成共價(jià)鍵，增強(qiáng)其附著力和耐久力。
[0007]作為優(yōu)化，利用硅烷偶聯(lián)劑表面改性納米二氧化鈦粒子漿料由下列步驟制成:(I)將銳鈦型納米二氧化鈦加水，攪拌I小時(shí)至其均勻分散；(2)攪拌下緩慢加入硅烷偶聯(lián)劑；
(3)加熱至78-82°C，并且連續(xù)攪拌直至粒子表面接枝反應(yīng)完成，冷卻降溫；(4)調(diào)整懸浮液的pH至6.0-6.5，避光儲(chǔ)藏，待后續(xù)使用。
[0008]作為優(yōu)化，所述硅烷偶聯(lián)劑包括3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基娃燒、N- (β -氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧基娃燒、N- β (氨乙基)-γ -氨丙基二甲氧基娃燒、N- ( β -氛乙基)-Y _氛丙基甲基二乙氧基娃燒、N- ( β -氛乙基)-Y _氛丙基二乙氧基娃燒其中一種或多種的混合物；
[0009]銳鈦型納米二氧化鈦加水比例為:100重量份銳鈦型納米二氧化鈦加680-980重量份的水，攪拌至均勻分散是攪拌0.5-1.5小時(shí)至其均勻分散，所述硅烷偶聯(lián)劑加入量為8-12重量份，第(3)步加熱至80°C、并且連續(xù)攪拌3-7小時(shí)，所述攪拌下緩慢加入硅烷偶聯(lián)劑是攪拌下逐滴加入硅烷偶聯(lián)劑。
[0010]作為優(yōu)化，所述銳鈦型納米二氧化鈦加890重量份的水，攪拌至均勻分散是攪拌I小時(shí)至其均勻分散，所述硅烷偶聯(lián)劑加入量為10重量份，連續(xù)攪拌5小時(shí)。
[0011]作為優(yōu)化，依下列步驟制成:按上述的重量份稱取的丙烯酸成膜劑、增稠劑、分散齊U、去泡劑和水，再攪拌下滴加到制備好的納米漿料中，攪拌均勻，最后調(diào)整pH至6.0-6.5，即可得到成品。
[0012]作為優(yōu)化，所述稱取的丙烯酸成膜劑、增稠劑、分散劑、去泡劑和水先混合均勻，再攪拌下滴加到事先制備好的納米漿料中，攪拌0.6-1.5小時(shí)，優(yōu)選I小時(shí)；或者所述稱取的丙烯酸成膜劑、增稠劑、分散劑、去泡劑和水依次，在攪拌下滴加到事先制備好的納米漿料中，攪拌0.6-1.5小時(shí)，優(yōu)選I小時(shí)。
[0013]本發(fā)明所述改性涂料的噴涂方法是壓縮空氣的氣流霧化噴涂。
[0014]作為優(yōu)化，所述壓縮空氣的氣流霧化噴涂是借助于壓縮空氣的氣流把漆液霧化成霧狀，噴射于物體的表面，被噴涂的物體表面能形成薄而均勻的漆膜。還可結(jié)合輻射固化或熱固化的方法，進(jìn)一步提高本產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。所述噴涂為一層噴涂。
[0015]在技術(shù)方面，本發(fā)明主要含有三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。第一，通過硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米材料進(jìn)行表面改性與活化，使其與基體材料和成膜材料能夠生成化學(xué)共價(jià)鍵，從而提高了納米功能粒子的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。第二，通過對(duì)配方的研發(fā)和各種測(cè)試，本涂料可適用于各種基體材料，如木頭、紡織品、墻漆、水泥、塑料等，從而提供一層透明的功能涂層，使其在不影響基體原有的顏色及圖案的同時(shí)賦予特殊功能。第三，本涂料的粘度適合應(yīng)用于各種現(xiàn)代噴涂技術(shù)，相比傳統(tǒng)的刷涂和滾涂方法，大大的降低了產(chǎn)品用量和成本、提高了工作效率，涂層更均勻、平整、美觀，并且沒有任何有機(jī)小分子揮發(fā)物，健康、安全、環(huán)保；再有特殊應(yīng)用需求時(shí)，可結(jié)合輻射固化或熱固化的方法，進(jìn)一步提高本產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。
[0016]本發(fā)明中的多功能涂料具有以下有益效果:
[0017](I)本發(fā)明配方中所用的銳鈦型納米T12具有較強(qiáng)的光催化性能，在吸收可見光中的的紫外線輻射之后，便可產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，氧化有機(jī)污潰和空氣中的有機(jī)小分子，殺死細(xì)菌。作為納米材料，其具有很大的接觸面積，大大提高光化學(xué)反應(yīng)的效力，從而實(shí)現(xiàn)其功能型。另外，由于納米材料的自身特性，使其所覆蓋的表面具有很高的微觀粗糙度，形成“荷葉效應(yīng)”,從而大大提高了其表面的疏水性。
[0018](2)本發(fā)明中利用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)銳鈦型納米T12進(jìn)行表面改性，以提高其表面官能團(tuán)數(shù)量及活性，從而與成膜材料形成共價(jià)鍵，增強(qiáng)其附著力和耐久力。
[0019](3)本發(fā)明多功能涂料生產(chǎn)工藝科學(xué)，流程簡(jiǎn)單，并且沒有任何有機(jī)小分子揮發(fā)物，健康、安全、環(huán)保，適于規(guī)?；a(chǎn)加工。
[0020]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明環(huán)保型多功能納米改性涂料及噴涂方法可以實(shí)現(xiàn)在各種基體材料上噴涂一層透明涂層，在不影響基體原有的顏色及圖案的同時(shí)賦予特殊功能，如超疏水性、抗紫外線、抗細(xì)菌、自清潔和空氣凈化等，并且保證其特殊功能在經(jīng)過長(zhǎng)期光照或多次洗滌后仍具有較強(qiáng)的功能性和穩(wěn)定性，成本低、耐老化性能優(yōu)異。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明(其中固含量的單位為W/V，即g/ml):
[0022]實(shí)施例一，本發(fā)明環(huán)保型多功能納米改性涂料是按照重量分?jǐn)?shù)計(jì)量稱取以下組分:表面改性過的納米二氧化鈦粒子漿料200公斤，丙烯酸成膜劑100公斤，分散劑30公斤，增稠劑10公斤，去泡劑10公斤，水650公斤。將丙烯酸成膜劑、分散劑、增稠劑、去泡劑和水溫混勻后滴加到事先加有表面改性過的納米級(jí)二氧化鈦粒子漿料的攪拌機(jī)中，400rpm轉(zhuǎn)速下攪拌I小時(shí)至均勻，最后調(diào)整PH至6.0-6.5，即可得到成品。
[0023]表面改性的納米二氧化鈦粒子漿的制備方法，其步驟為:(I)將銳鈦型納米T1210公斤加入890公斤的水，攪拌I小時(shí)至其均勻分散；⑵逐滴加入10公斤硅烷偶聯(lián)齊Li，包括3-氨基丙基二甲氧基娃燒、3-氨基丙基二乙氧基娃燒、N- (β -氨乙基-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-β (氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基娃燒、Ν-(β -氨乙基)-γ -氨丙基二乙氧基娃燒其中一種；(3)加熱至80°C，并且連續(xù)攪拌5小時(shí)，直至粒子表面接枝反應(yīng)完成，冷卻降溫；(4)調(diào)整懸浮液的pH至6.0-6.5，避光儲(chǔ)藏，待后續(xù)使用。
[0024]噴涂方法是借助于壓縮空氣的氣流把漆液霧化成霧狀，噴射于物體的表面，被噴涂的物體表面能形成薄而均勻的透明漆膜。
[0025]將產(chǎn)品噴涂至滌綸布料表面并固化，經(jīng)測(cè)試，其表面水接觸角大于120度，紫外線遮蔽率大于99.5 %，在紫外燈照射8小時(shí)后其表面的茶潰會(huì)被完全去除，在日光下照射3小時(shí)后其表面的金黃色葡萄球菌含量下降了 92%。
[0026]實(shí)施例二，本發(fā)明環(huán)保型多功能納米改性涂料是按照重量分?jǐn)?shù)計(jì)稱取以下組分:表面改性過的納米二氧化鈦粒子衆(zhòng)料50公斤,丙烯酸成膜劑50公斤,分散劑10公斤,增稠劑40公斤，去泡劑10公斤，水840公斤。將丙烯酸成膜劑、分散劑、增稠劑、去泡劑和水依次滴加到事先加有表面改性過的納米級(jí)二氧化鈦粒子衆(zhòng)料的攪拌機(jī)中，400rpm轉(zhuǎn)速下攪拌I小時(shí)至均勻，最后調(diào)整pH至6.0-6.5，即可得到成品。
[0027]其中表面改性的納米二氧化鈦粒子漿的制備方法，其步驟為:(1)將銳鈦型納米T1210公斤加入890公斤的水，攪拌I小時(shí)只其均勻分散；⑵逐滴加入10公斤硅烷偶聯(lián)齊Li，包括3-氨基丙基二甲氧基娃燒、3-氨基丙基二乙氧基娃燒、N- (β -氨乙基-氨丙基甲基二甲氧基娃燒、N- β (氨乙基)-Y -氨丙基二甲氧基娃燒、N- (β -氨乙基)-Y -氨丙基甲基二乙氧基硅烷、Ν-( β -氨乙基)-Y -氨丙基三乙氧基硅烷其中的任意多種混合物；
(3)加熱至80°C，并且連續(xù)攪拌5小時(shí)，直至粒子表面接枝反應(yīng)完成，冷卻降溫；(4)調(diào)整懸浮液的PH至6.0-6.5，避光儲(chǔ)藏，待后續(xù)使用。
[0028]噴涂方法是借助于壓縮空氣的氣流把漆液霧化成霧狀，噴射于物體的表面，被噴涂的物體表面能形成薄而均勻的透明漆膜。
[0029]將產(chǎn)品噴涂至滌綸布料表面并固化，經(jīng)測(cè)試，其表面水接觸角大于120度，紫外線遮蔽率大于98%，在紫外燈照射15小時(shí)后其表面的茶潰會(huì)被完全去除，在日光下照射3小時(shí)后其表面的金黃色葡萄球菌含量下降額了 81%。
[0030]實(shí)施例三，本發(fā)明環(huán)保型多功能納米改性涂料是將丙烯酸成膜劑30公斤、分散劑5公斤、增稠劑10公斤、去泡劑5公斤和水610公斤混勻后攪拌下滴入事先