CN113150622A - 一种具有保温性能的光触媒涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备保温性能的光触媒涂层及其制备方法，各组分原料如下，该光触媒涂料的原料按重量份包括：聚合物乳液15～30份，阳离子嵌段共聚物5～8份，醇类有机溶剂1～5份，纳米二氧化钛1～2份，纳米金0.1～0.5份，二氧化硅气凝胶1～3份，聚硅氧烷嵌段共聚物5～8份，湿润分散剂0.1～0.3份，重质碳酸钙18～20份，消泡剂0.2～0.4份，水10～20份，聚乙烯醇复合物粉末，相变材料。本发明的光触媒涂料是具有保温效果、较好的耐水性能、耐洗刷性能的环保涂料，长期暴露在空气中不开裂、不脱落，且具有较强的去除甲醛效果，适用于室内墙面，车内及车顶的的装饰装修。

Description

一种具有保温性能的光触媒涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及新涂料技术领域，具体为一种具有保温性能的光触媒涂层及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，全国人均拥有汽车量日益增加，治理大气污染成为了重中之重，国家在治理大气这块投了大量的资金。目前汽车是一个很大的移动群体，对环境产生了直接的影响，因此，汽车发展与环境保护成为即相互制约，又相互促进的两大因素。由于汽车的用途使其具有不断移动的特性，在不同温度条件下车内环境极易受到影响而汽车空调及内循环启动直至发生效用需要一定的缓冲时间导致驾驶或者乘坐不适，对于炎热寒冷的季节车内空调长时间运转对油的消耗量可观，长时间暴晒导致的高温，车内有害气体挥发速度加快影响人体健康，内墙涂料亦可用作顶棚涂料，它的主要功能是装饰及保护内墙墙面及顶棚，建立一个美观舒适的生活环境。内墙涂料应具有以下性能：色彩丰富、细腻、协调；耐碱、耐水性好，不易粉化；良好的透气性、吸湿排湿性；涂刷方便、重涂性好；无毒、无污染。但现有技术中的内墙涂料，不具有隔热保温的效果。
专利201710683055.0中采用：聚合物乳液15～30份，阳离子嵌段共聚物5～8份，醇类有机溶剂1～5份，纳米二氧化钛1～2份，纳米金0.1～0.5份，二氧化硅气凝胶1～3份，聚硅氧烷嵌段共聚物5～8份，湿润分散剂0.1～0.3份，重质碳酸钙18～20份，消泡剂0.2～0.4份，水10～20份。本发明的光触媒涂料是一种具有优异耐水性能、耐洗刷性能的环保涂料，长期暴露在空气中不开裂、不脱落，且具有较强的去除甲醛效果，适用于室内墙面的装饰装修；但这一种涂层材料并不具有隔热保温这一项，在各个地区保温隔热效果十分重要且有实际价值。
现有光触媒涂层存在的问题在于，如：没有考虑到二氧化硅气凝胶的加入是否使这种光触媒涂层具有保温效果，如若产生保温效果是，是否可以进一步提高其保温隔热的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有保温性能的光触媒涂层及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具备保温性能的光触媒涂层，按重量份数计，主要包括：15～30份聚合物乳液，5～8份阳离子嵌段共聚物，1～5份醇类有机溶剂，1～2份纳米二氧化钛，0.1～0.5份纳米金，1～3份二氧化硅气凝胶，5～8份聚硅氧烷嵌段共聚物，0.1～0.3份湿润分散剂，18～20份重质碳酸钙，0.2～0.4份消泡剂，10～20份水；其特征在于所述具备保温性能的光触媒涂层还包括以下重量份数的原料组分：20～30份聚乙烯醇复合物粉末，10～20份相变材料。
作为优化，所述聚乙烯醇复合物粉末由聚乙烯醇复合物溶液在改性聚氨酯薄膜上成膜后，再经揭膜、热压和粉碎后制得。
作为优化，所述聚乙烯醇复合物溶液由纳米金和由戊二醇交联后的聚乙烯醇制得；所述改性聚氨酯薄膜由褶皱层状物均匀喷涂与聚氨酯薄膜上制得。
作为优化，所述相变材料由石蜡和聚苯乙烯制得。
作为优化，所述的聚合物乳液为苯丙乳液；所述阳离子嵌段共聚物为含有甲基丙烯酸甲酯嵌段的阳离子嵌段共聚物中任意一种，优选为甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物；所述醇类有机溶剂为乙醇和/或甲醇；
作为优化，所述纳米二氧化钛的粒径为20～40nm；所述纳米金的粒径为10～20nm；消泡剂为消泡剂CF-16；所述湿润分散剂为分散剂SN-5040；所述二氧化硅气凝胶的孔径尺寸为80～100nm，孔隙率为90％～94％，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m·K)；所述聚硅氧烷嵌段共聚物为聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物。
作为优化，一种具备保温性能的光触媒涂层的制备方法，主要包括以下制备步骤：
(1)将褶皱层状物分散液与乙醇混合，得褶皱层状物喷涂液，将聚氨酯薄膜固定于漏斗上，并将外侧密封，匀速向漏斗中吹入空气，待聚氨酯薄膜被吹鼓起一定高度时，用褶皱层状物喷涂液对鼓起的聚氨酯薄膜进行喷涂，喷涂后进行干燥，得改性聚氨酯薄膜；
(2)将具有光驱动性质的形状聚合物溶液按体积比3：1喷涂于改性聚氨酯薄膜上，常温下静置36h后，揭膜得聚乙烯醇复合物薄膜；
(3)将聚乙烯醇复合物薄膜在温度为80～100℃，压力为1～3MPa的条件下热压3～10min，形成改性聚乙烯醇复合物薄膜，将改性聚乙烯醇复合物薄膜粉碎得聚乙烯醇复合物粉末；
(4)按重量分数计，依次称取：15～30份聚合物乳液，5～8份阳离子嵌段共聚物，1～5份醇类有机溶剂，1～2份纳米二氧化钛，0.1～0.5份纳米金，1～3份二氧化硅气凝胶，5～8份聚硅氧烷嵌段共聚物，0.1～0.3份湿润分散剂，18～20份重质碳酸钙，0.2～0.4份消泡剂，10～20份水，20～30份聚乙烯醇复合物粉末，10～20份相变材料，在搅拌器中加入水、聚合物乳液、阳离子嵌段共聚物、聚硅氧烷嵌段共聚物、醇类有机溶剂、湿润分散剂、相变材料、聚乙烯醇复合物粉末，搅拌均匀后再加入纳米二氧化钛、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀得涂料；将涂料倾倒于聚四氟乙烯模具中，并在室温条件下固化36小时，制得厚度为1～2mm的具备保温性能的光触媒涂层。
作为优化，步骤(1)所述褶皱层状物分散液的制备方法为将二氢化钛粉末、铝粉和石墨粉按摩尔比3:1.1:2混合球磨，得混合粉末，将混合粉末置于氩气氛围中，温度为1400℃的条件下烧结2h后，得层状物，将盐酸与氟化理按质量比1:1～4:1混合于烧杯中，并向烧杯中加入盐酸质量0.2～0.8倍的层状物，于30℃的水浴条件下搅拌反应2h后，调节烧杯内物料的pH至中性，过滤，得褶皱层状物，将褶皱层状物与水按质量比1:5混合于烧瓶中，并向烧瓶中以5～15mL/min的速率通入氩气，于功率为150W的探头超声作用下，超声处理1h后，得褶皱层状物混合液，将褶皱层状物混合液于转速为3500～5000r/min的条件下离心分离5～10min后，取上层清液，得褶皱层状物分散液；步骤(1)所述聚氨酯薄膜厚度为0.5～0.8mm；
作为优化，步骤(2)所述具有光驱动性质的形状聚合物溶液的制备方法为：将100mL的质量分数为0.01％的氯金酸水溶液加入250mL圆底烧瓶中，在水浴环境下加热至95-100℃，快速搅拌，同时加入3.5mL的质量分数为1％的柠檬酸钠水溶液，继续加热搅拌15min-20min，停止加热，继续搅拌30min-35min，静置，最终得到酒红色的纳米金溶胶，室温自然冷却后得纳米金溶液，置于4℃环境中保存；按质量比1:14在聚乙烯醇粉体中加去离子水，水浴90-95℃溶胀2小时，得聚乙烯醇溶液；按体积比1:1将聚乙烯醇溶液与纳米金溶液混合，搅搅拌均匀后加10％盐酸调节PH至3.5～4之间，得混合液；并加入混合物体积0.007-0.008倍的浓度为50％的戊二醛交联剂，在室温下搅拌2h后，在真空条件下除去气泡，得到具有光驱动性质的形状聚合物溶液。
作为优化，步骤(4)所述相变材料为聚苯乙烯-石蜡相变微胶囊，所述聚苯乙烯-石蜡相变微胶囊的制备方法为：将石蜡、聚乙烯吡咯烷酮、去离子水、无水乙醇加入到三口烧瓶中，其中石蜡占14～44份，聚乙烯吡咯烷酮占5～8份，去离子水60～75份，无水乙醇15～20份，然后将三口烧瓶内物料加热到80℃，搅拌混合，得石蜡混合物，当石蜡混合物变为无色液体时加入石蜡混合物体积2％～5％的聚丙烯酰胺；10～30分钟后加入石蜡混合物体积9％的苯乙烯和石蜡混合物体积0.1％引发剂偶氮二异丁腈；将反应温度固定在80℃，反应进行22h后，得相变材料溶液，用去离子水洗涤相变材料溶液6～8次得相变材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在制备具有保温性能的光触媒涂层时使用聚乙烯醇复合物粉末和相变微囊微囊。
聚乙烯醇复合物粉末由纳米金与聚乙烯醇交联后制得，纳米金具有提高分散力的作用，在加入产品中后，可提高纳米二氧化钛的分散性，从而使产品具备良好的甲醛吸附降解能力，并且在纳米金的作用下，聚乙烯醇复合物粉末也可以均匀分散于产品之中；聚乙烯醇复合物粉末在加入产品后，聚乙烯醇复合物粉末具有光驱动性，在产品接触光源时，可由片层结构转变为褶皱结构，从而在涂层内部产生空隙，进而提高产品的隔热保温性能，并且，聚乙烯醇复合物从片层转变为褶皱结构时可对产品内部其他组分产生挤压，从而提高产品的致密度，进而提高产品的耐冲击性；
在涂层的制作过程中加入相变微囊，相变微囊的加入可进一步提高产品的保温性能，并且随着聚乙烯醇复合粉末褶皱化，相变微囊的微囊被挤破，挤破之后微囊中的石蜡在光照条件下液化并进入褶皱形成的孔隙内形成保温层，提高产品的保温性能；同时石蜡液化被挤压进褶皱内形成的保温层可防止产品因孔隙率提高而产生撞击碎裂的情况，进一步使得产品的耐冲击性提高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的具有保温性能的光触媒涂层的各指标测试方法如下：
保温性能：按照GB/T10294标准，采用防护热板法进行测试各实施例所得具备保温性能的光触媒涂层与对比例产品的导热率。
耐冲击性：按照GB/T1732标准，《漆膜耐冲击测定方法》测定测试各实施例所得具备保温性能的光触媒涂层与对比例产品的耐冲击性能。
实施例1
一种具备保温性能的光触媒涂层，按重量份数计，主要包括：20份苯丙乳液，5份甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，3份乙醇，2份纳米二氧化钛，0.5份纳米金，3份二氧化硅气凝胶，8份聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，0.1份分散剂SN-5040，20份重质碳酸钙，0.4份消泡剂CF-16，20份水，25份聚乙烯醇复合物粉末，20份相变材料。
一种具备保温性能的光触媒涂层的制备方法，主要包括以下制备步骤：
(1)将褶皱层状物分散液与无水乙醇按体积比1:5混合，得褶皱层状物喷涂液，将聚氨酯薄膜固定于直径6cm的漏斗上，并将聚氨酯薄膜外侧密封，同时以8mL/min的速率匀速向漏斗中吹入空气，待聚氨酯薄膜被吹鼓起4cm时，用聚氨酯薄膜质量10倍的褶皱层状物喷涂液对鼓起的聚氨酯薄膜进行喷涂，控制喷涂速率为2mL/min，待喷涂完成后，得改性聚氨酯薄膜坯料，将改性聚氨酯薄膜坯料于温度为70℃的条件下干燥30min后，得改性聚氨酯薄膜；
(2)将具有光驱动性质的形状聚合物溶液按体积比3：1喷涂于改性聚氨酯薄膜上，常温下静置36h后，揭膜得聚乙烯醇复合物薄膜；
(3)将聚乙烯醇复合物薄膜在温度为90℃，压力为3MPa的条件下热压5min，形成改性聚乙烯醇复合物薄膜，将改性聚乙烯醇复合物薄膜粉碎得聚乙烯醇复合物粉末；
(4)按重量分数计，依次称取：20份苯丙乳液，5份甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，3份乙醇，2份纳米二氧化钛，0.5份纳米金，3份二氧化硅气凝胶，8份聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，0.1份分散剂SN-5040，20份重质碳酸钙，0.4份消泡剂CF-16，20份水，25份聚乙烯醇复合物粉末，20份相变材料，在搅拌器中加入水、聚合物乳液、阳离子嵌段共聚物、聚硅氧烷嵌段共聚物、醇类有机溶剂、湿润分散剂、相变材料、聚乙烯醇复合物粉末，搅拌均匀后再加入纳米二氧化钛、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀得涂料；将涂料倾倒于聚四氟乙烯模具中，并在室温条件下固化36小时，制得厚度为1mm的具备保温性能的光触媒涂层。
作为优化，步骤(1)所述褶皱层状物分散液的制备方法为将二氢化钛粉末、铝粉和石墨粉按摩尔比3:1.1:2混合球磨，得混合粉末，将混合粉末置于氩气氛围中，于温度为1400℃的条件下烧结2h后，得层状物，将盐酸与氟化理按质量比2:1混合于烧杯中，并向烧杯中加入盐酸质量0.6倍的层状物，于30℃的水浴条件下搅拌反应2h后，调节烧杯内物料的pH至中性，过滤，得褶皱层状物，将褶皱层状物与水按质量比1:5混合于烧瓶中，并向烧瓶中以8mL/min的速率通入氩气，于功率为150W的探头超声作用下，超声处理1h后，得褶皱层状物混合液，将褶皱层状物混合液于转速为4000r/min的条件下离心分离6min后，取上层清液，得褶皱层状物分散液；步骤(1)所述聚氨酯薄膜厚度为0.6mm。
作为优化，步骤(2)所述具有光驱动性质的形状聚合物溶液的制备方法为：将100mL的质量分数为0.01％的氯金酸水溶液加入250mL圆底烧瓶中，在水浴环境下加热至98℃，快速搅拌，同时加入3.5mL的质量分数为1％的柠檬酸钠水溶液，继续加热搅拌18min，停止加热，继续搅拌32min，静置，最终得到酒红色的纳米金溶胶，室温自然冷却后得纳米金溶液，置于4℃环境中保存；按质量比1:14在聚乙烯醇粉体中加去离子水，水浴92℃溶胀2小时，得聚乙烯醇溶液；按体积比1:1将聚乙烯醇溶液与纳米金溶液混合，搅搅拌均匀后加10％盐酸调节PH至3.8之间，得混合液；并加入混合物体积0.008倍的浓度为50％的戊二醛交联剂，在室温下搅拌2h后，在真空条件下除去气泡，得到具有光驱动性质的形状聚合物溶液。
作为优化，步骤(4)所述相变材料为聚苯乙烯-石蜡相变微胶囊，所述聚苯乙烯-石蜡相变微胶囊的制备方法为将石蜡、聚乙烯吡咯烷酮、去离子水、无水乙醇加入到三口烧瓶中，其中石蜡占15份，聚乙烯吡咯烷酮占6份，去离子水64份，无水乙醇15份，然后将三口烧瓶内物料加热到80℃，搅拌混合，得石蜡混合物，当石蜡混合物变为无色液体时加入石蜡混合物体积2％的聚丙烯酰胺；20分钟后加入石蜡混合物体积9％的苯乙烯和石蜡混合物体积0.1％引发剂偶氮二异丁腈；将反应温度固定在80℃，反应进行22h后，得相变材料溶液，用去离子水洗涤相变材料溶液8次得相变材料。
实施例2
一种具备保温性能的光触媒涂层，按重量份数计，主要包括：20份苯丙乳液，5份甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，3份乙醇，2份纳米二氧化钛，0.5份纳米金，3份二氧化硅气凝胶，8份聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，0.1份分散剂SN-5040，20份重质碳酸钙，0.4份消泡剂CF-16，20份水，25份聚乙烯醇复合物粉末。
一种具备保温性能的光触媒涂层的制备方法，主要包括以下制备步骤：
(1)将褶皱层状物分散液与无水乙醇按体积比1:5混合，得褶皱层状物喷涂液，将聚氨酯薄膜固定于直径6cm的漏斗上，并将聚氨酯薄膜外侧密封，同时以8mL/min的速率匀速向漏斗中吹入空气，待聚氨酯薄膜被吹鼓起4cm时，用聚氨酯薄膜质量10倍的褶皱层状物喷涂液对鼓起的聚氨酯薄膜进行喷涂，控制喷涂速率为2mL/min，待喷涂完成后，得改性聚氨酯薄膜坯料，将改性聚氨酯薄膜坯料于温度为70℃的条件下干燥30min后，得改性聚氨酯薄膜；
(2)将具有光驱动性质的形状聚合物溶液按体积比3：1喷涂于改性聚氨酯薄膜上，常温下静置36h后，揭膜得聚乙烯醇复合物薄膜；
(3)将聚乙烯醇复合物薄膜在温度为90℃，压力为3MPa的条件下热压5min，形成改性聚乙烯醇复合物薄膜，将改性聚乙烯醇复合物薄膜粉碎得聚乙烯醇复合物粉末；
(4)按重量分数计，依次称取：20份苯丙乳液，5份甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，3份乙醇，2份纳米二氧化钛，0.5份纳米金，3份二氧化硅气凝胶，8份聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，0.1份分散剂SN-5040，20份重质碳酸钙，0.4份消泡剂CF-16，20份水，25份聚乙烯醇复合物粉末，在搅拌器中加入水、聚合物乳液、阳离子嵌段共聚物、聚硅氧烷嵌段共聚物、醇类有机溶剂、湿润分散剂、聚乙烯醇复合物粉末，搅拌均匀后再加入纳米二氧化钛、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀得涂料；将涂料倾倒于聚四氟乙烯模具中，并在室温条件下固化36小时，制得厚度为1mm的具备保温性能的光触媒涂层。
作为优化，步骤(1)所述褶皱层状物分散液的制备方法为将二氢化钛粉末、铝粉和石墨粉按摩尔比3:1.1:2混合球磨，得混合粉末，将混合粉末置于氩气氛围中，于温度为1400℃的条件下烧结2h后，得层状物，将盐酸与氟化理按质量比2:1混合于烧杯中，并向烧杯中加入盐酸质量0.6倍的层状物，于30℃的水浴条件下搅拌反应2h后，调节烧杯内物料的pH至中性，过滤，得褶皱层状物，将褶皱层状物与水按质量比1:5混合于烧瓶中，并向烧瓶中以8mL/min的速率通入氩气，于功率为150W的探头超声作用下，超声处理1h后，得褶皱层状物混合液，将褶皱层状物混合液于转速为4000r/min的条件下离心分离6min后，取上层清液，得褶皱层状物分散液；步骤(1)所述聚氨酯薄膜厚度为0.6mm。
作为优化，步骤(2)所述具有光驱动性质的形状聚合物溶液的制备方法为：将100mL的质量分数为0.01％的氯金酸水溶液加入250mL圆底烧瓶中，在水浴环境下加热至98℃，快速搅拌，同时加入3.5mL的质量分数为1％的柠檬酸钠水溶液，继续加热搅拌18min，停止加热，继续搅拌32min，静置，最终得到酒红色的纳米金溶胶，室温自然冷却后得纳米金溶液，置于4℃环境中保存；按质量比1:14在聚乙烯醇粉体中加去离子水，水浴92℃溶胀2小时，得聚乙烯醇溶液；按体积比1:1将聚乙烯醇溶液与纳米金溶液混合，搅搅拌均匀后加10％盐酸调节PH至3.8之间，得混合液；并加入混合物体积0.008倍的浓度为50％的戊二醛交联剂，在室温下搅拌2h后，在真空条件下除去气泡，得到具有光驱动性质的形状聚合物溶液。
实施例3
一种具备保温性能的光触媒涂层，按重量份数计，主要包括：20份苯丙乳液，5份甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，3份乙醇，2份纳米二氧化钛，0.5份纳米金，3份二氧化硅气凝胶，8份聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，0.1份分散剂SN-5040，20份重质碳酸钙，0.4份消泡剂CF-16，20份水，20份相变材料。
一种具备保温性能的光触媒涂层的制备方法，主要包括以下制备步骤：
(1)按重量分数计，依次称取：20份苯丙乳液，5份甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，3份乙醇，2份纳米二氧化钛，0.5份纳米金，3份二氧化硅气凝胶，8份聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，0.1份分散剂SN-5040，20份重质碳酸钙，0.4份消泡剂CF-16，20份水，20份相变材料，在搅拌器中加入水、聚合物乳液、阳离子嵌段共聚物、聚硅氧烷嵌段共聚物、醇类有机溶剂、湿润分散剂、相变材料、聚乙烯醇复合物粉末，搅拌均匀后再加入纳米二氧化钛、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀得涂料；将涂料倾倒于聚四氟乙烯模具中，并在室温条件下固化36小时，制得厚度为1mm的具备保温性能的光触媒涂层。
作为优化，步骤(1)所述相变材料为聚苯乙烯-石蜡相变微胶囊，所述聚苯乙烯-石蜡相变微胶囊的制备方法为将石蜡、聚乙烯吡咯烷酮、去离子水、无水乙醇加入到三口烧瓶中，其中石蜡占15份，聚乙烯吡咯烷酮占6份，去离子水64份，无水乙醇15份，然后将三口烧瓶内物料加热到80℃，搅拌混合，得石蜡混合物，当石蜡混合物变为无色液体时加入石蜡混合物体积2％的聚丙烯酰胺；20分钟后加入石蜡混合物体积9％的苯乙烯和石蜡混合物体积0.1％引发剂偶氮二异丁腈；将反应温度固定在80℃，反应进行22h后，得相变材料溶液，用去离子水洗涤相变材料溶液8次得相变材料。
实施例4
一种具备保温性能的光触媒涂层，按重量份数计，主要包括：20份苯丙乳液，5份甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，3份乙醇，2份纳米二氧化钛，0.5份纳米金，3份二氧化硅气凝胶，8份聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，0.1份分散剂SN-5040，20份重质碳酸钙，0.4份消泡剂CF-16，20份水，25份聚乙烯醇复合物粉末，20份相变材料。
一种具备保温性能的光触媒涂层的制备方法，主要包括以下制备步骤：
(1)将褶皱层状物分散液与无水乙醇按体积比1:5混合，得褶皱层状物喷涂液，将聚氨酯薄膜固定于直径6cm的漏斗上，并将聚氨酯薄膜外侧密封，同时以8mL/min的速率匀速向漏斗中吹入空气，待聚氨酯薄膜被吹鼓起4cm时，用聚氨酯薄膜质量10倍的褶皱层状物喷涂液对鼓起的聚氨酯薄膜进行喷涂，控制喷涂速率为2mL/min，待喷涂完成后，得改性聚氨酯薄膜坯料，将改性聚氨酯薄膜坯料于温度为70℃的条件下干燥30min后，得改性聚氨酯薄膜；
(2)将具有光驱动性质的形状聚合物溶液按体积比3：1喷涂于改性聚氨酯薄膜上，常温下静置36h后，揭膜得聚乙烯醇复合物薄膜，将聚乙烯醇复合物薄膜粉碎得聚乙烯醇复合物粉末；
(3)按重量分数计，依次称取：20份苯丙乳液，5份甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，3份乙醇，2份纳米二氧化钛，0.5份纳米金，3份二氧化硅气凝胶，8份聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，0.1份分散剂SN-5040，20份重质碳酸钙，0.4份消泡剂CF-16，20份水，25份聚乙烯醇复合物粉末，20份相变材料，在搅拌器中加入水、聚合物乳液、阳离子嵌段共聚物、聚硅氧烷嵌段共聚物、醇类有机溶剂、湿润分散剂、相变材料、聚乙烯醇复合物粉末，搅拌均匀后再加入纳米二氧化钛、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀得涂料；将涂料倾倒于聚四氟乙烯模具中，并在室温条件下固化36小时，制得厚度为1mm的具备保温性能的光触媒涂层。
作为优化，步骤(1)所述褶皱层状物分散液的制备方法为将二氢化钛粉末、铝粉和石墨粉按摩尔比3:1.1:2混合球磨，得混合粉末，将混合粉末置于氩气氛围中，于温度为1400℃的条件下烧结2h后，得层状物，将盐酸与氟化理按质量比2:1混合于烧杯中，并向烧杯中加入盐酸质量0.6倍的层状物，于30℃的水浴条件下搅拌反应2h后，调节烧杯内物料的pH至中性，过滤，得褶皱层状物，将褶皱层状物与水按质量比1:5混合于烧瓶中，并向烧瓶中以8mL/min的速率通入氩气，于功率为150W的探头超声作用下，超声处理1h后，得褶皱层状物混合液，将褶皱层状物混合液于转速为4000r/min的条件下离心分离6min后，取上层清液，得褶皱层状物分散液；步骤(1)所述聚氨酯薄膜厚度为0.6mm。
作为优化，步骤(2)所述具有光驱动性质的形状聚合物溶液的制备方法为：将100mL的质量分数为0.01％的氯金酸水溶液加入250mL圆底烧瓶中，在水浴环境下加热至98℃，快速搅拌，同时加入3.5mL的质量分数为1％的柠檬酸钠水溶液，继续加热搅拌18min，停止加热，继续搅拌32min，静置，最终得到酒红色的纳米金溶胶，室温自然冷却后得纳米金溶液，置于4℃环境中保存；按质量比1:14在聚乙烯醇粉体中加去离子水，水浴92℃溶胀2小时，得聚乙烯醇溶液；按体积比1:1将聚乙烯醇溶液与纳米金溶液混合，搅搅拌均匀后加10％盐酸调节PH至3.8之间，得混合液；并加入混合物体积0.008倍的浓度为50％的戊二醛交联剂，在室温下搅拌2h后，在真空条件下除去气泡，得到具有光驱动性质的形状聚合物溶液。
作为优化，步骤(3)所述相变材料为聚苯乙烯-石蜡相变微胶囊，所述聚苯乙烯-石蜡相变微胶囊的制备方法为将石蜡、聚乙烯吡咯烷酮、去离子水、无水乙醇加入到三口烧瓶中，其中石蜡占15份，聚乙烯吡咯烷酮占6份，去离子水64份，无水乙醇15份，然后将三口烧瓶内物料加热到80℃，搅拌混合，得石蜡混合物，当石蜡混合物变为无色液体时加入石蜡混合物体积2％的聚丙烯酰胺；20分钟后加入石蜡混合物体积9％的苯乙烯和石蜡混合物体积0.1％引发剂偶氮二异丁腈；将反应温度固定在80℃，反应进行22h后，得相变材料溶液，用去离子水洗涤相变材料溶液8次得相变材料。
对比例
一种具备保温性能的光触媒涂层，按重量份数计，主要包括：20份苯丙乳液，5份甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，3份乙醇，2份纳米二氧化钛，0.5份纳米金，3份二氧化硅气凝胶，8份聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，0.1份分散剂SN-5040，20份重质碳酸钙，0.4份消泡剂CF-16，20份水。
一种具备保温性能的光触媒涂层的制备方法，主要包括以下制备步骤：
(1)按重量分数计，依次称取：20份苯丙乳液，5份甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，3份乙醇，2份纳米二氧化钛，0.5份纳米金，3份二氧化硅气凝胶，8份聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，0.1份分散剂SN-5040，20份重质碳酸钙，0.4份消泡剂CF-16，20份水，在搅拌器中加入水、聚合物乳液、阳离子嵌段共聚物、聚硅氧烷嵌段共聚物、醇类有机溶剂、湿润分散剂、相变材料、聚乙烯醇复合物粉末，搅拌均匀后再加入纳米二氧化钛、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀得涂料；将涂料倾倒于聚四氟乙烯模具中，并在室温条件下固化36小时，制得厚度为1mm的具备保温性能的光触媒涂层。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至4与对比例的具备保温性能的光触媒涂层的性能分析结果。
表1
Figure BDA0003033073520000111
从表1中实施例1与对比例的实验数据比较可发现，在制备具有保温性能的光触媒涂层时加入热压后制得的聚乙烯醇复合物粉末、相变材料时可有效提高产品的耐冲击性和保温性能；从实施例1与实施例2的实验数据比较，在制备具有保温性能的光触媒涂层时，不加入相变材料，产品的隔热性能降低，且因为聚乙烯醇复合物粉末形成的层状化合物受光照后形成孔径，使涂层内部孔径增多，从而耐冲击性降低，从实施例1与实施例3的实验数据比较可发现，在制备具有保温性能的光触媒涂层时，不加入聚乙烯醇复合物粉末，涂层不具备聚乙烯醇复合物产生的层状结构，导致涂层孔径减少，相变微囊的结合力减弱，从而降低产品的耐冲击性和保温性，从实施例1与实施例4的实验数据比较可发现，制备具有保温性能的光触媒涂层时加入未经过热压的聚乙烯醇复合物粉末和相变材料，聚乙烯醇复合物粉末和相变材料没有经过挤压的过程结合力降低，耐冲击性和导热系数也有降低。
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。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种具备保温性能的光触媒涂层，按重量份数计，主要包括：15～30份聚合物乳液，5～8份阳离子嵌段共聚物，1～5份醇类有机溶剂，1～2份纳米二氧化钛，0.1～0.5份纳米金，1～3份二氧化硅气凝胶，5～8份聚硅氧烷嵌段共聚物，0.1～0.3份湿润分散剂，18～20份重质碳酸钙，0.2～0.4份消泡剂，10～20份水；其特征在于，所述具备保温性能的光触媒涂层还包括以下重量份数的原料组分：20～30份聚乙烯醇复合物粉末，10～20份相变材料。
2.根据权利要求1所述的一种具备保温性能的光触媒涂层，其特征在于，所述聚乙烯醇复合物粉末由聚乙烯醇复合物溶液在改性聚氨酯薄膜上成膜后，再经揭膜、热压和粉碎后制得。
3.根据权利要求2所述的一种具备保温性能的光触媒涂层，其特征在于，所述聚乙烯醇复合物溶液由纳米金和由戊二醇交联后的聚乙烯醇制得；所述改性聚氨酯薄膜由褶皱层状物均匀喷涂与聚氨酯薄膜上制得。
4.根据权利要求3所述的一种具备保温性能的光触媒涂层，其特征在于，所述相变材料由石蜡和聚苯乙烯制得。
5.根据权利要求4所述的一种具备保温性能的光触媒涂层，其特征在于，所述的聚合物乳液为苯丙乳液；所述阳离子嵌段共聚物为含有甲基丙烯酸甲酯嵌段的阳离子嵌段共聚物中任意一种，优选为甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物；所述醇类有机溶剂为乙醇和/或甲醇。
6.根据权利要求5所述的一种具备保温性能的光触媒涂层，其特征在于，所述纳米二氧化钛的粒径为20～40nm；所述纳米金的粒径为10～20nm；消泡剂为消泡剂CF-16；所述湿润分散剂为分散剂SN-5040；所述二氧化硅气凝胶的孔径尺寸为80～100nm，孔隙率为90％～94％，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m·K)；所述聚硅氧烷嵌段共聚物为聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物。
7.一种具备保温性能的光触媒涂层的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：
(1)将褶皱层状物分散液与乙醇混合，得褶皱层状物喷涂液，将聚氨酯薄膜固定于漏斗上，并将外侧密封，匀速向漏斗中吹入空气，待聚氨酯薄膜被吹鼓起一定高度时，用褶皱层状物喷涂液对鼓起的聚氨酯薄膜进行喷涂，喷涂后进行干燥，得改性聚氨酯薄膜；
(2)将具有光驱动性质的形状聚合物溶液按体积比3：1喷涂于改性聚氨酯薄膜上，常温下静置36h后，揭膜得聚乙烯醇复合物薄膜；
(3)将聚乙烯醇复合物薄膜在温度为80～100℃，压力为1～3MPa的条件下热压3～10min，形成改性聚乙烯醇复合物薄膜，将改性聚乙烯醇复合物薄膜粉碎得聚乙烯醇复合物粉末；
(4)按重量分数计，依次称取：15～30份聚合物乳液，5～8份阳离子嵌段共聚物，1～5份醇类有机溶剂，1～2份纳米二氧化钛，0.1～0.5份纳米金，1～3份二氧化硅气凝胶，5～8份聚硅氧烷嵌段共聚物，0.1～0.3份湿润分散剂，18～20份重质碳酸钙，0.2～0.4份消泡剂，10～20份水，20～30份聚乙烯醇复合物粉末，10～20份相变材料，在搅拌器中加入水、聚合物乳液、阳离子嵌段共聚物、聚硅氧烷嵌段共聚物、醇类有机溶剂、湿润分散剂、相变材料、聚乙烯醇复合物粉末，搅拌均匀后再加入纳米二氧化钛、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀得涂料；将涂料倾倒于聚四氟乙烯模具中，并在室温条件下固化36小时，制得厚度为1～2mm的具备保温性能的光触媒涂层。
8.根据权利要求7所述的一种具备保温性能的光触媒涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述褶皱层状物分散液的制备方法为将二氢化钛粉末、铝粉和石墨粉按摩尔比3:1.1:2混合球磨，得混合粉末，将混合粉末置于氩气氛围中，于温度为1400℃的条件下烧结2h后，得层状物，将盐酸与氟化理按质量比1:1～4:1混合于烧杯中，并向烧杯中加入盐酸质量0.2～0.8倍的层状物，于30℃的水浴条件下搅拌反应2h后，调节烧杯内物料的pH至中性，过滤，得褶皱层状物，将褶皱层状物与水按质量比1:5混合于烧瓶中，并向烧瓶中以5～15mL/min的速率通入氩气，于功率为150W的探头超声作用下，超声处理1h后，得褶皱层状物混合液，将褶皱层状物混合液于转速为3500～5000r/min的条件下离心分离5～10min后，取上层清液，得褶皱层状物分散液；步骤(1)所述聚氨酯薄膜厚度为0.5～0.8mm。
9.据权利要求7所述的一种具备保温性能的光触媒涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述具有光驱动性质的形状聚合物溶液制备方法为：将100mL的质量分数为0.01％的氯金酸水溶液加入250mL圆底烧瓶中，在水浴环境下加热至95-100℃，快速搅拌，同时加入3.5mL的质量分数为1％的柠檬酸钠水溶液，继续加热搅拌15min-20min，停止加热，继续搅拌30min-35min，静置，最终得到酒红色的纳米金溶胶，室温自然冷却后得纳米金溶液，置于4℃环境中保存；按质量比1:14在聚乙烯醇粉体中加去离子水，水浴90-95℃溶胀2小时，得聚乙烯醇溶液；按体积比1:1将聚乙烯醇溶液与纳米金溶液混合，搅搅拌均匀后加10％盐酸调节PH至3.5～4之间，得混合液；并加入混合物体积0.007-0.008倍的浓度为50％的戊二醛交联剂，在室温下搅拌2h后，在真空条件下除去气泡，得到具有光驱动性质的形状聚合物溶液。
10.根据权利要求7所述的一种具备保温性能的光触媒涂层的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述相变材料为聚苯乙烯-石蜡相变微胶囊，所述聚苯乙烯-石蜡相变微胶囊的制备方法为：将石蜡、聚乙烯吡咯烷酮、去离子水、无水乙醇加入到三口烧瓶中，其中按重量份数计石蜡占14～44份，聚乙烯吡咯烷酮占5～8份，去离子水60～75份，无水乙醇15～20份，然后将三口烧瓶内物料加热到80℃，搅拌混合，得石蜡混合物，当石蜡混合物变为无色液体时加入石蜡混合物体积2％～5％的聚丙烯酰胺；10～30分钟后加入石蜡混合物体积9％的苯乙烯和石蜡混合物体积0.1％引发剂偶氮二异丁腈；将反应温度固定在80℃，反应进行22h后，得相变材料溶液，用去离子水洗涤相变材料溶液6～8次得相变材料。
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