CN103897472B - 一种纳米粉体复合材料的制备方法 - Google Patents

一种纳米粉体复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纳米粉体复合材料的制备方法。步骤为：1）将凹凸棒石粉料进行酸化提纯；2）将陶瓷废料经过经过粉碎、球磨、干燥、筛分和造粒后制成细度为350～850目的粉料；3）将绿层硅铈钛矿材料进行乳化处理；4）将制得的凹凸棒石粉料和陶瓷废料粉体加入到制得的混合液中，同时加入偶联剂和纳米二氧化钛粉料，在120℃～150℃的恒温条件下，不断搅拌直至乳液破乳，最后加热至160℃～180℃，搅拌蒸发0.5h～1h。本发明的显著效果为：1）本发明的原料中添加了陶瓷废料，为陶瓷废料的处理提供了一条新途径，解决废陶瓷的环境污染问题，具有较好的经济效益和社会效益；2）加入本发明的粉体材料，可明显改善涂料的耐高低温性能和抗老化性能。

Description

一种纳米粉体复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于外墙涂料制备技术领域，具体涉及一种纳米粉体复合材料的制备方法。
背景技术
由于纳米分散相大的比表面积和强的界面相互作用产生量子效应和表明效应，使纳米材料不但表现出不同于一般宏观复合材料的性能，还可能具有原组分不具备的特殊性能和功能，用于制备高性能、多功能材料方面具有广阔前景。
目前市售的外墙涂料，如乳胶漆存在寿命短，耐候性差等问题，受夏季高温和冬季低温等气候的影响，涂层易老化、起皱、开裂、剥落等。因此，为了弥补传统外墙涂料的不足，提高外墙涂料的性能，必需改进配方。
具有特定功能的纳米粉体材料目前已经成为许多涂料配方中一种非常重要的助剂。
发明内容
本发明针对传统的外墙涂料存在的寿命短、耐候性差的问题而提供一种纳米粉体复合材料的制备方法，采用该粉体材料能够改善外墙涂料的耐候性，避免涂层开裂、起皱。
实现本发明目的的技术方案为：一种纳米粉体复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
1）将凹凸棒石粉料进行酸化提纯：将凹土棒石粉料以质量体积比1：50加到质量浓度1%～20%盐酸中浸泡，机械搅拌2h～8h，离心分离并清洗；
2）将陶瓷废料粉料经过粉碎、球磨、干燥、筛分和造粒后制成细度为350～850目的粉料；
3）将绿层硅铈钛矿材料进行乳化处理：将表面活性剂、稳定剂和水混合均匀，加热混合液至60℃～90℃，用酸碱调节剂调节混合液pH为2～6；加入绿层硅铈钛矿材料进行搅拌，加热至120℃～150℃，搅拌1h～3h；
4）将步骤1）制得的凹凸棒石粉料和步骤2）制得的陶瓷废料粉体加入到步骤3）制得的混合液中，同时加入偶联剂和纳米二氧化钛粉料，在120℃～150℃的恒温条件下，不断搅拌直至乳液破乳，最后加热至160℃～180℃，搅拌蒸发0.5h～1h。
在上述步骤1）所述的凹凸棒石粉料进行干燥挤压后，在280℃～350℃下活化0.5h～1h。
进一步地，按质量含量计，所述的凹凸棒石粉料10%～20%，陶瓷废料粉料 20%～30%，绿层硅铈钛矿材料40%～60%，偶联剂0.5%～2%，纳米二氧化钛粉料5%～10%，绿层硅铈钛矿材料与混合液的质量比为1：3～6，混合液中的表面活性剂、稳定剂和水三者质量比为5～15：0.5～5：200～600。
进一步地，所述的凹凸棒石粉料粒径为30μm～80μm。
在上述步骤3）所述的绿层硅铈钛矿材料主要成分为CeNa2Ca4Ti[Si4O15F3]，其长度为50～120μm，直径为10～20μm。
在上述步骤3）所述的表面活性剂为十八烷基三乙基氯化铵或十六烷基三乙基溴化铵，稳定剂为氯化镁或氯化钙，酸碱调节剂为盐酸或醋酸。
在上述步骤4）所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
本发明的优点在于：
1）本发明选用的绿层硅铈钛矿材料具有环保、耐高低温、耐化学腐蚀等优点。
2）本发明的原料中添加了陶瓷废料，为陶瓷废料的处理提供了一条新途径，解决废陶瓷的环境污染问题，具有较好的经济效益和社会效益。
3）对绿层硅铈钛矿材料进行乳化处理，可提高其在涂料中的分散性能和稳定性能。
4）本发明的原料中添加的凹凸棒石粉体，可提高涂料涂层的机械性能和粘结性能。
5）加入本发明的粉体材料，可明显改善涂料的耐高低温性能和抗老化性能。
具体实施方式
本发明外墙涂料用粉体材料，其工艺步骤为：
1、将凹凸棒石粉料进行酸化提纯：将凹土棒石粉料以质量体积比1：50加到质量浓度1%～20%盐酸中浸泡，机械搅拌2h～8h，离心分离并清洗。
2、将陶瓷废料粉料经过粉碎、球磨、干燥、筛分和造粒后制成细度为350～850目的粉料。
3、将绿层硅铈钛矿材料进行乳化处理：将表面活性剂、稳定剂和水混合均匀，加热混合液至60℃～90℃，调节混合液pH为2～6；加入绿层硅铈钛矿材料进行搅拌，加热至120℃～150℃，搅拌1h～3h。
4、将步骤1）制得的凹凸棒石粉料和步骤2）制得的陶瓷废料粉体加入到步骤3）制得的混合液中，同时加入偶联剂和纳米二氧化钛粉料，在120℃～150℃的恒温条件下，不断搅拌直至乳液破乳，最后加热至160℃～180℃，搅拌蒸发0.5h～1h。
按质量含量计，所述的凹凸棒石粉料10%～20%，陶瓷废料粉料 20%～30%，绿层硅铈钛矿材料40%～60%，偶联剂0.5%～2%，纳米二氧化钛粉料5%～10%，绿层硅铈钛矿材料与混合液的质量比为1：3～6，混合液中的表面活性剂、稳定剂和水三者质量比为5～15：0.5～5：200～600。
进一步地，所述的凹凸棒石粉料粒径为30μm～80μm。
在上述步骤3）所述的绿层硅铈钛矿材料主要成分为CeNa2Ca4Ti[Si4O15F3]，其长度为50～120μm，直径为10～20μm。
下面结合实施例对本发明作进一步地描述，本发明不限于这些实施例。
实施例1
将凹土棒石粉料20%加到质量分数20%盐酸中浸泡，机械搅拌2h，离心分离并清洗。将陶瓷废料粉料30%经过粉碎、球磨、干燥、筛分和造粒后制成细度为350目的粉料。将十八烷基三乙基氯化铵、氯化镁和水混合均匀，加热混合液至60℃，用盐酸调节混合液的pH为2；将制得的混合液移入搅拌罐，同时加入绿层硅铈钛矿粉料40%，启动乳化机进行搅拌，加热至120℃，搅拌1h。将硅烷偶联剂0.5%、纳米二氧化钛粉料 9.5%加入混合液中，混合液加热至160℃，进行搅拌蒸发1h。
实施例2
将凹土棒石粉料10%加到质量分数1%盐酸中浸泡，机械搅拌2h，离心分离并清洗。将陶瓷废料粉料23%经过粉碎、球磨、干燥、筛分和造粒后制成细度为850目的粉料。将十六烷基三乙基溴化铵、氯化钙和水混合均匀，加热混合液至90℃，用盐酸调节混合液的pH为6；将制得的混合液移入搅拌罐，同时加入绿层硅铈钛矿粉料60%，启动乳化机进行搅拌，加热至150℃，搅拌3h。将钛酸酯偶联剂2%、纳米二氧化钛粉料5%加入混合液中，混合液加热至180℃，进行搅拌蒸发0.5h。
实施例3
将凹土棒石粉料13%加到质量分数15%盐酸中浸泡，机械搅拌2h，离心分离并清洗。将陶瓷废料粉料20%经过粉碎、球磨、干燥、筛分和造粒后制成细度为500目的粉料。将十八烷基三乙基氯化铵、氯化钙和水混合均匀，加热混合液至80℃，用盐酸调节混合液的pH为4；将制得的混合液移入搅拌罐，同时加入绿层硅铈钛矿粉料55%，启动乳化机进行搅拌，加热至130℃，搅拌2h。将铝酸酯偶联剂2%、纳米二氧化钛粉料10%加入混合液中，混合液加热至170℃，进行搅拌蒸发1h。

Claims (6)

1.一种纳米粉体复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
1）将凹凸棒石粉料进行酸化提纯：将凹凸棒石粉料加到质量浓度1%～20%盐酸溶液中浸泡，机械搅拌2h～8h，离心分离并清洗，其中所述的凹凸棒石粉料与盐酸溶液的质量体积比为1：50；
2）将陶瓷废料经过粉碎、球磨、干燥、筛分和造粒后制成细度为350～850目的粉料；
3）将绿层硅铈钛矿材料进行乳化处理：将表面活性剂、稳定剂和水混合均匀，制得混合溶液，加热混合溶液至60℃～90℃，用酸碱调节剂调节混合溶液pH为2～6；加入绿层硅铈钛矿材料进行搅拌，加热至120℃～150℃，搅拌1h～3h，制得混合液；
4）将步骤1）制得的凹凸棒石粉料和步骤2）制得的陶瓷废料粉体加入到步骤3）制得的混合液中，同时加入偶联剂和纳米二氧化钛粉料，在120℃～150℃的恒温条件下，不断搅拌直至乳液破乳，最后加热至160℃～180℃，搅拌蒸发0.5h～1h。
2.根据权利要求1所述的一种纳米粉体复合材料的制备方法，其特征在于：按质量含量计，所述的凹凸棒石粉料10%～20%，陶瓷废料粉料 20%～30%，绿层硅铈钛矿材料40%～60%，偶联剂0.5%～2%，纳米二氧化钛粉料5%～10%，绿层硅铈钛矿材料与混合溶液的质量比为1：3～6，混合溶液中的表面活性剂、稳定剂和水三者质量比为5～15：0.5～5：200～600。
3.根据权利要求1或2所述的一种纳米粉体复合材料的制备方法，其特征在于：所述的凹凸棒石粉料粒径为30μm～80μm。
4.根据权利要求1或2所述的一种纳米粉体复合材料的制备方法，其特征在于：所述的绿层硅铈钛矿材料主要成分为CeNa2Ca4Ti[Si4O15F3]，其长度为50～120μm，直径为10～20μm。
5.根据权利要求1或2所述的一种纳米粉体复合材料的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为十八烷基三乙基氯化铵或十六烷基三乙基溴化铵，稳定剂为氯化镁或氯化钙，酸碱调节剂为盐酸或醋酸。
6.根据权利要求1或2所述的一种纳米粉体复合材料的制备方法，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
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