CN108659581A - 一种制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，具体步骤如下：步骤一，将纳米二氧化硅、纳米氧化钛在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米钛瓷树脂；步骤二，将纳米钛瓷树脂中加入钛合金纤维、填料和颜料并且在高速分散机中分散，即可得到成品。本发明制备的超耐磨纳米钛瓷涂料其主要成膜物和粘结剂为纳米钛瓷树脂，纳米钛瓷树脂的主要成分为纳米二氧化硅，二氧化钛，具有超耐磨、高硬度、防污、防火、防水、耐老化、抗菌等特点，特别适宜用于公共建筑内外墙及地面。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体是一种制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法。
背景技术
涂料，在中国传统名称为油漆，是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。涂料在人们的生产和生活中应用很多，建筑用涂料就是其中常见的一类。
建筑用涂料是一类集装饰和功能于一身的涂料。建筑涂料又分内墙、外墙、和地面涂料。目前市场上现有建筑用涂料的主要成膜物和粘结剂多为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液或丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧树脂、氟碳树脂等，配以各种填料、颜料应用于建筑内外墙和地面以达到特定的功能和装饰效果。这些琳琅满目的建筑用涂料基本上都是有机涂料。由于其成膜物质和粘结剂为有机树脂，在很多方面存在不足，如耐磨性、硬度、防火性、耐久性、自洁性、耐老化性、抗菌性等不尽如人意，特别是其耐磨性极差，在地坪等领域给客户带来诸多困扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，具体步骤如下：
步骤一，将纳米二氧化硅、纳米二氧化钛在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米钛瓷树脂；
步骤二，将纳米钛瓷树脂中加入钛合金纤维、填料和颜料并且在高速分散机中分散，即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：纳米二氧化硅的粒径为1-100nm，纳米二氧化硅的比表面积为25-500m2/g，纳米二氧化硅包括但不限于沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、碱性溶胶二氧化硅和酸性溶胶二氧化硅。
作为本发明进一步的方案：纳米二氧化钛的粒径为1-100nm，纳米二氧化钛的比表面积为25-500m2/g，纳米二氧化钛包括但不限于沉淀法二氧化钛、气相法二氧化钛、碱性溶胶二氧化钛和酸性溶胶二氧化钛。
作为本发明进一步的方案：催化剂包括酸和碱，催化剂的添加量为纳米二氧化硅重量的1-1000000ppm。
作为本发明进一步的方案：酸包括但不限于有机酸和无机酸，有机酸包括但不限于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、酒石酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、戊酸、己酸、癸酸、硬脂酸、软脂酸和丙烯酸中的至少一种，无机酸包括但不限于盐酸、硝酸、硼酸、氢氰酸、氢氟(卤)酸、亚硝酸、 高卤酸、卤酸、亚卤酸、次卤酸和偏铝酸中的至少一种，碱包括但不限于有机碱和无机碱，无机碱包括但不限于烧碱、固体烧碱、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铅、氢氧化钴、氢氧化铬、氢氧化锆、氢氧化镍、氢氧化铵、纯碱、碳酸钠(一水、七水、十水)、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的至少一种，有机碱包括但不限于三乙胺、三乙烯二胺（DABCO）、DBU、DBN、DMAP、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、TMG叔丁醇钾/钠、正丁基锂、KHMDS、NaHMDS和LDA中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：硅烷的添加量为纳米二氧化硅重量的1-55%，硅烷包括但不限于甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基氢硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、N-(β-氨乙基)- γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（2-氨乙基）-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、环氧丙基三乙氧基硅烷、β-（3，4-环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、r-巯丙基三乙氧基硅烷、r-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、七甲基三硅氧烷、双- [3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：钛合金纤维的添加量为纳米钛瓷树脂重量的0.1-5%。
作为本发明进一步的方案：填料的添加量为纳米钛瓷树脂重量的5-55%，填料包括但不限于碳酸钙（重钙、轻钙）、重晶石粉（硫酸钡）、滑石粉、高岭土（瓷土地）、多孔粉石英（二氧化硅）、白碳黑、沉淀硫酸钡、云母粉、硅灰石、膨润土各类彩砂和玻璃微珠中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：膨润土各类彩砂包括但不限于天然彩砂、烧结彩砂和染色彩砂，玻璃微珠包括但不限于空心玻璃微珠和实心玻璃微珠。
作为本发明进一步的方案：颜料包括无机颜料和有机颜料。
作为本发明进一步的方案：玻璃微珠包括但不限于彩色玻璃微珠和无色玻璃微珠。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的超耐磨纳米钛瓷涂料其主要成膜物和粘结剂为纳米钛瓷树脂，纳米钛瓷树脂的主要成分为纳米二氧化硅、纳米氧化钛，具有超耐磨、高硬度、防污、防火、防水、耐老化、抗菌等特点，特别适宜用于公共建筑。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
取纳米二氧化硅40份，纳米氧化钛5份，醋酸1份，二苯基二甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十六烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米钛瓷树脂。将纳米钛瓷树脂、钛合金纤维、320目硅微粉、甲基三甲氧基硅烷、80-100目彩砂、60目石英粉、80目石英粉、钛白粉、纳米二氧化硅和氧化铁红以45:0.5:2:10:20:30:15:2:5的质量比在高速分散机充分混合即得成品。
实施例2
取纳米二氧化硅40份，纳米氧化钛10份，醋酸1份，二苯基二甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十六烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米钛瓷树脂。将纳米钛瓷树脂、钛合金纤维、320目硅微粉、甲基三甲氧基硅烷、80-100目彩砂、60目石英粉、80目石英粉、硫酸钡、纳米二氧化硅和氧化铁黄以55:0.3:2:10:25:30:10:2:5的质量比在高速分散机充分混合即得成品。
实施例3
取纳米二氧化硅40份，纳米氧化钛15份，醋酸1份，二苯基二甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十六烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米钛瓷树脂。将纳米钛瓷树脂、钛合金纤维、320目硅微粉、甲基三甲氧基硅烷、80-100目彩砂、60目石英粉、80目石英粉、320目氧化铝和纳米二氧化硅以55:1:2:5:35:20:10:2的质量比在高速分散机充分混合即得成品。
实施例4
取纳米二氧化硅40份，纳米氧化钛3份，醋酸1份，二苯基二甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十六烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米钛瓷树脂。将纳米钛瓷树脂、钛合金纤维、1000目硅微粉、甲基三甲氧基硅烷、20-40目岩片、60目石英粉、80目石英粉、320目氧化铝和纳米二氧化硅以65:0.6:4:5:35:30:10:2的质量比在高速分散机充分混合即得成品。
超耐磨性：本发明揭示的方法制备的超耐磨纳米钛瓷涂料表面耐磨性高于一般涂料，可以大幅度延长客户的使用周期。
高硬度：目前市场上建筑涂料大多以有机树脂为成膜物，如PU、环氧、丙烯酸等，漆膜表面硬度不高。本发明揭示的方法制备的超耐磨纳米钛瓷涂料表面硬度可以达到5～9H，一般风霜雨雪和认为操作对的漆面没有伤害，这样可以大幅度延长客户的使用周期。
耐老化性：本发明揭示的方法制备的超耐磨纳米钛瓷涂料无论成膜物还是填料主要由无机材料组成，因此不会像以有机成膜物的其它类型的填料那样易被紫外线、酸雨、汽车废气、大气污染破坏而老化，属半永久性材料，特别适合用于室外。
优异的防火性能：本发明揭示的方法制备的超耐磨纳米钛瓷涂料拥有无机产品不燃烧的特性，能耐300℃高温，漆膜不会破坏、炭化和变色，达到A级防火要求。
优良的自洁性：本发明揭示的方法制备的超耐磨纳米钛瓷涂料不易粘附大多数污染物质，始终保持华丽的外观，用本发明揭示的方法制备的超耐磨纳米钛瓷涂料有很好自洁效果，如有表面脏污，经过自然雨水冲刷即可自行清洁，或使用任何洗涤品进行清洁，如洗衣粉、洗涤液等，不用担心漆面破坏。
高环保性：本发明揭示的方法制备的超耐磨纳米钛瓷涂料不同于有机涂料，不含有重金属，具有很好的环保性能，不易燃烧，高温燃烧后不会产生有害气体。
附着力：本发明揭示的方法制备的超耐磨纳米钛瓷涂料在成膜时和水泥基材间不仅有物理的“锚固”附着作用，同时纳米颗粒的表面羟基与地面水泥、沙粒等表面羟基进行化学缩合反应，更有纳米颗粒渗透至水泥内毛细管并与之产生化学键，因此涂膜和墙面等水泥基材的附着力更强。
抗菌性：本发明揭示的方法制备的超耐磨纳米钛瓷涂料含有纳米氧化钛，纳米氧化钛在紫外线的作用下具有一定的抗菌性。
施工性：本发明的方法施工简易。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (11)
1.一种制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将纳米二氧化硅、纳米氧化钛在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米钛瓷树脂；
步骤二，将纳米钛瓷树脂中加入钛合金纤维、填料和颜料并且在高速分散机中分散，即可得到成品。
2.根据权利要求1所述的制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为1-100nm，纳米二氧化硅的比表面积为25-500m2/g，纳米二氧化硅包括但不限于沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、碱性溶胶二氧化硅和酸性溶胶二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，其特征在于，所述纳米二氧化钛的粒径为1-100nm，纳米二氧化钛的比表面积为25-500m2/g，纳米二氧化钛包括但不限于沉淀法二氧化钛、气相法二氧化钛、碱性溶胶二氧化钛和酸性溶胶二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，其特征在于，所述催化剂包括酸和碱，催化剂的添加量为纳米二氧化硅重量的1-1000000ppm。
5.根据权利要求3所述的制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，其特征在于，所述酸包括但不限于有机酸和无机酸，有机酸包括但不限于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、酒石酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、戊酸、己酸、癸酸、硬脂酸、软脂酸和丙烯酸中的至少一种，无机酸包括但不限于盐酸、硝酸、硼酸、氢氰酸、氢氟(卤)酸、亚硝酸、 高卤酸、卤酸、亚卤酸、次卤酸和偏铝酸中的至少一种，碱包括但不限于有机碱和无机碱，无机碱包括但不限于烧碱、固体烧碱、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铅、氢氧化钴、氢氧化铬、氢氧化锆、氢氧化镍、氢氧化铵、纯碱、碳酸钠(一水、七水、十水)、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的至少一种，有机碱包括但不限于三乙胺、三乙烯二胺（DABCO）、DBU、DBN、DMAP、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、TMG叔丁醇钾/钠、正丁基锂、KHMDS、NaHMDS和LDA中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，其特征在于，所述硅烷的添加量为纳米二氧化硅重量的1-55%，硅烷包括但不限于甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基氢硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、N-(β-氨乙基)- γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（2-氨乙基）-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、环氧丙基三乙氧基硅烷、β-（3，4-环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、r-巯丙基三乙氧基硅烷、r-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、七甲基三硅氧烷、双- [3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，其特征在于，所述钛合金纤维的添加量为0.1%-5%。
8.根据权利要求1所述的制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，其特征在于，所述填料的添加量为纳米钛瓷树脂重量的5-55%，填料包括但不限于碳酸钙（重钙、轻钙）、重晶石粉（硫酸钡）、滑石粉、高岭土（瓷土地）、多孔粉石英（二氧化硅）、白碳黑、沉淀硫酸钡、云母粉、硅灰石、膨润土各类彩砂和玻璃微珠中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，其特征在于，所述膨润土各类彩砂包括但不限于天然彩砂、烧结彩砂和染色彩砂，玻璃微珠包括但不限于空心玻璃微珠和实心玻璃微珠。
10.根据权利要求1所述的制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，其特征在于，所述颜料包括无机颜料和有机颜料。
11.根据权利要求6所述的制备超耐磨纳米钛瓷涂料的方法，其特征在于，所述玻璃微珠包括但不限于彩色玻璃微珠和无色玻璃微珠。
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