CN116063865A - 一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116063865A
CN116063865A CN202310058063.1A CN202310058063A CN116063865A CN 116063865 A CN116063865 A CN 116063865A CN 202310058063 A CN202310058063 A CN 202310058063A CN 116063865 A CN116063865 A CN 116063865A
Authority
CN
China
Prior art keywords
functional filler
self
tin
coating
insulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310058063.1A
Other languages
English (en)
Inventor
韩建
任秀玲
孟扬
苏娟娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Original Assignee
Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Sci Tech University ZSTU filed Critical Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority to CN202310058063.1A priority Critical patent/CN116063865A/zh
Publication of CN116063865A publication Critical patent/CN116063865A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0096Compounds of antimony
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/18Arsenic, antimony or bismuth
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39Photocatalytic properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0081Composite particulate pigments or fillers, i.e. containing at least two solid phases, except those consisting of coated particles of one compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/006Combinations of treatments provided for in groups C09C3/04 - C09C3/12
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations
    • C09C3/041Grinding
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations
    • C09C3/043Drying, calcination
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/06Treatment with inorganic compounds
    • C09C3/063Coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/10Treatment with macromolecular organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D127/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D127/02Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D127/12Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C09D127/16Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/24Electrically-conducting paints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/16Anti-static materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明提供一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用。其中,制备方法采用共沉淀法制备得到核壳结构的埃洛石纳米管负载氧化锡锑,其中氧化锡锑纳米颗粒大小均匀且均匀包覆于埃洛石纳米管表面,埃洛石纳米管的引入不仅极大提高了氧化锡锑的光催化活性,还保持了其导电性能、透明性,以及隔热性能。将该功能性填料改性后应用于PVDF涂料中,能够使制得的涂层具有优异的光催化自清洁性能、良好的抗静电性能和隔热性能,同时该涂层还具有较高的可见光透过性;同时,功能性填料经过改性后能够在涂料中分布均匀,提高涂层的性能。

Description

一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于高分子涂料技术领域,具体涉及一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用。
背景技术
近年来,如何促进节能环保,是形成绿色发展、循环发展、低碳发展的关键之一。研究发现,人类整个能源消耗中,约有30%~40%为建筑能耗,其中约45%为采暖和空调制冷造成的能耗,除此之外,汽车尾气、工厂排放废弃、油烟、静电积聚吸附的灰尘等都会附着在建筑物表面形成污垢,难以清理,大量的洗涤剂清洗造成二次污染和资源浪费。通过添加功能性纳米填料,构建具有像光催化自清洁、隔热等功能性涂层的技术已成为缓解能源危机、更好利用太阳能的热门技术。其中,聚偏氟乙烯(PVDF)因为具有良好的化学稳定性和耐候性常被用于建筑物进行表面涂敷,以提高膜材的表面性能。
氧化锡锑是一种具有高导电性、良好的可见光透过性、较高的红外反射率的半导体材料,然而,氧化锡锑在实际应用中逐渐暴露出一些问题:(ⅰ)氧化锡锑作为一种纳米材料,在生长过程中不易控制,导致粒径过大且容易团聚,从而影响光催化活性;(ⅱ)氧化锡锑需要相当大的添加量才能在涂层中形成导电通路,从而起到抗静电的作用,会造成资源浪费以及涂层性能的下降;(ⅲ)氧化锡锑在对近红外光阻隔率较高的情况下往往会导致可见光透过率的下降,而氧化锡锑还会促进热传导,这对于隔热材料无疑是不利的。
因此,提供一种基于氧化锡锑的功能性填料用于制备涂层,以实现建筑物自清洁、抗静电以及隔热性能的提高是有必要的。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法,该制备方法采用共沉淀法将氧化锡锑纳米颗粒成功包覆于埃洛石纳米管的表面,制备出具有核壳结构的功能性填料,该功能性填料不仅保持了氧化锡锑良好的光催化性能、导电性、透明性及红外阻隔率;同时埃洛石纳米管巨大的比表面积使得其具有良好的吸附性,并为氧化锡锑提供了更多的活性位点,进一步提高了氧化锡锑的光催化性能;而埃洛石纳米管空心管状结构进一步提高了功能性填料的隔热性能。
将上述功能性填料经小分子改性剂改性后应用于PVDF体系涂料中,不仅能够在体系中分散均匀,还能使该体系涂料的涂层具有高效的紫外光催化自清洁性、良好的抗静电性能、透明性和隔热性能。
一种自清洁抗静电隔热功能性填料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将埃洛石纳米管粉末和分散剂加入至水中,搅拌均匀,得埃洛石纳米管分散液;
(2)向盐酸溶液中加入四氯化锡、三氯化锑搅拌至固体全部溶解,得锡锑盐酸溶液;
(3)将埃洛石纳米管分散液加热后加入锡锑盐酸溶液进行反应,反应结束后,过滤将滤饼烘干磨碎后煅烧得所述自清洁抗静电隔热功能性填料。
上述步骤(1)中:
所用水优选为去离子水;埃洛石纳米管可通过市售获得。
作为优选,步骤(2)中四氯化锡以其五水合物的形式进行添加;
步骤(1)中添加的埃洛石纳米管粉末与步骤(2)中添加的五水四氯化锡的质量比为1:(1~3)。
作为进一步优选,埃洛石纳米管粉末与五水四氯化锡的质量比为1:(1.2~2.1)。
作为优选,所述分散剂为六偏磷酸钠或聚乙二醇。进一步优选为六偏磷酸钠。
作为优选,埃洛石纳米管粉末与分散剂的质量比为1:(0.2~0.5)。进一步优选为1:(0.3~0.4)。
作为优选,埃洛石纳米管粉末与水的质量比为1:(20~40)。进一步优选为1:(30~40)。更进一步优选为1:35。
上述步骤(2)中:
作为优选,三氯化锑与四氯化锡的摩尔比为1:(2~20)。进一步优选为1:(4~12)。
作为优选,盐酸溶液的浓度为1~3mol/L。进一步优选为1~2mol/L。更进一步优选为1.5mol/L。
作为优选,四氯化锡与盐酸溶液中氯化氢的摩尔比为(0.025~0.125):1。进一步优选为(0.075~0.1):1。
上述步骤(3)中:
作为优选,埃洛石纳米管分散液的加热温度为50~90℃。进一步优选为60~80℃。
作为优选,滤饼烘干磨碎后的煅烧温度为500~800℃,煅烧时间为1~2.5h。作为进一步优选,煅烧温度为600~700℃,煅烧时间为1.5~2h。
作为优选,煅烧可以在马弗炉中进行。
作为优选,埃洛石纳米管分散液加热后先调节pH至设定值,再边搅拌边滴加锡锑盐酸溶液,期间同时滴加碱液使反应液pH保持不变;锡锑盐酸溶液滴加完毕后,同时停止滴加碱液,并继续反应至反应液pH不再变化,反应结束。
作为进一步优选,pH设定值为1~5。更进一步优选为2~3。
作为进一步优选,所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水、尿素溶液中的一种或多种。更进一步优选为氨水。
作为进一步优选,所述碱液的浓度为10~30%。更进一步优选为10~20%。
作为进一步优选,所述碱液为浓度为10~20%的氨水。
一种自清洁抗静电隔热功能性填料,由上述任一项所述的制备方法制备得到。
本发明的自清洁抗静电隔热功能性填料的制备方法,通过共沉淀法制备出具有核壳结构的功能性填料氧化锡锑包覆埃洛石纳米管,埃洛石纳米管的引入大大提高了功能性填料的光催化活性,氧化锡锑的包覆使得功能性填料具有良好的导电性和红外屏蔽能力。由于埃洛石表面存在羟基显负电性,会吸引锡离子和锑离子的水解产物(正电性),形成化学键,使得氧化锡锑纳米颗粒在埃洛石管表面的生长受到抑制,同时由于纳米管状结构的存在,氧化锡锑纳米颗粒在纳米管上的分布比较均匀,最终使得生成的氧化锡锑纳米颗粒均匀且不易团聚。
一种自清洁抗静电隔热PVDF涂料的制备方法,包括:
1)将上述功能性填料和改性剂加入至水中混匀,超声反应,得改性功能性填料;
2)将改性功能性填料分散于DMF溶液中,加入PVDF树脂混合均匀,即得所述自清洁抗静电隔热PVDF涂料。
上述自清洁抗静电隔热PVDF涂料的制备方法,采用改性剂(胺类)对上述功能性填料进行改性,胺类物质会与氧化锡锑表面之间形成具有很强的吸附键能的N-Sb键,而有机链段会在功能性填料之间提供空间排斥力,并且与有机溶剂有更好的相溶性,使改性功能性填料在PVDF中有更好的分散性。
上述步骤1)中:
作为优选,所述改性剂为三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺中的一种或多种。进一步优选为单乙醇胺。
作为优选,所述功能性填料与改性剂的质量比为1:(1~5)。进一步优选为1:(2~4)。
作为优选,功能性填料与水的质量比为1:(300~600)。进一步优选为1:(400~600)。
作为优选,超声反应时间为20~60min。进一步优选为20~40min。
上述步骤2)中:
作为优选,PVDF树脂与改性功能性填料的质量比为1:(0.05~0.4)。进一步优选为1:(0.06~0.3)。
作为优选,PVDF树脂与DMF溶液的质量比为1:(5~10)。进一步优选为1:(5~8)。
一种自清洁抗静电隔热PVDF涂料,由上述自清洁抗静电隔热PVDF涂料的制备方法制备得到。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明的功能性填料的制备方法,采用共沉淀法制备得到核壳结构的埃洛石纳米管负载氧化锡锑,其中氧化锡锑纳米颗粒大小均匀且均匀包覆于埃洛石纳米管表面,埃洛石纳米管的引入不仅极大提高了氧化锡锑的光催化活性,还保持了其导电性能、透明性,以及隔热性能。将该功能性填料改性后应用于PVDF涂料中,能够使制得的涂层具有优异的光催化自清洁性能、良好的抗静电性能和隔热性能,同时该涂层还具有较高的可见光透过性;同时,功能性填料经过改性后能够在涂料中分布均匀,提高涂层的性能。
附图说明
图1为对比例2中制备得到的氧化锡锑的SEM图;
图2为实施例2中制备得到的核壳结构的9#功能性填料的TEM图;
图3为实施例2中制得的9#填料改性前后在DMF中分散1.5h后的对比图;其中,(a)为改性前;(b)为改性后;
图4为实施例3中制备的13#自清洁抗静电隔热PVDF涂层的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:三氯化锑与五水四氯化锡摩尔比的选择
功能性填料的制备:
将1g埃洛石纳米管粉末和0.4g六偏磷酸钠加入35ml去离子水中,搅拌均匀得到埃洛石纳米管分散液,同时制备六份埃洛石纳米管分散液;
在40mL 1.5mol/L盐酸溶液中各加入五水四氯化锡1.74g,三氯化锑分别加入0.28g、0.19g、0.14g、0.11g、0.09g,搅拌至固体全部溶解,得到五种锡锑盐酸溶液;
分别将五份埃洛石纳米管分散液加热至65℃,调节PH为2,一边搅拌一边滴加一份锡锑盐酸溶液,同时滴加10%氨水溶液保持PH不变;锡锑盐酸溶液滴加完毕,停止滴加氨水,并继续反应至pH不再变化,反应结束;
将反应悬浮液过滤并用去离子水洗至滤液呈中性,将滤饼烘干磨碎后置于马弗炉中600℃下煅烧2h,得到五种功能性填料,分别记为1#、2#、3#、4#、5#填料。
PVDF涂料及涂层的制备:
将1g功能性填料(1#、2#、3#、4#、5#)和3g乙醇胺在450ml去离子水中混匀,超声反应后30min,得到对应的五种改性功能性填料;
分别将0.32g上述五种改性功能性填料一一分散于五份10g DMF溶液中,并向每一份中加入1.5g PVDF树脂均匀混合,即得自清洁抗静电隔热涂层浆料,将浆料刮涂于PVC膜表面得到PVDF涂层膜,分别对应标记为1#、2#、3#、4#、5#涂层。
对比例1
将1.5g PVDF树脂分散在10g DMF溶剂中,将浆料刮涂于PVC膜表面得到PVDF涂层膜,记为0#涂层。
对比例2
制备过程及添加物料与实施例1中2#涂层相同,不同点在于本对比例中不添加埃洛石纳米管,并将制得的PVDF涂层标记为6#涂层。
6#填料中氧化锡锑的SEM图如图1所示,由图1可以看出单独的氧化锡锑颗粒形状并不规则,粒径大小不一,并且团聚严重。
性能测试
自清洁性能
对所有实施例以及对比例中PVDF涂层膜进行自清洁性能测试。使用罗丹明B(RhB)来模拟污染物,在紫外光下降解Rh B溶液(20.0mg/L),表征样品的自清洁性能。光源采用紫外灯(365nm),使用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计每小时测量一次Rh B溶液的吸光度。细节如下:
向50ml Rh B溶液中加入6*6cm的涂层样品。进行30min的暗反应后,在紫外光下照射1h、2h,分别取5ml反应溶液,离心后进行UV-Vis测试。
降解效率由下式计算:
Figure BDA0004060813410000071
式中,η为Rh B的降解效率,C0为Rh B的初始浓度,C为取样时刻Rh B的浓度。
按照上述方式对0#、1#、2#、3#、4#、5#、6#涂层分别进行测试,结果见表1。
表1不同涂层对Rh B的降解效率
Figure BDA0004060813410000072
如表1所示,在添加功能性填料的涂层中(1#~5#),随着锑(Sb)含量的增加,二氧化锡的晶格中掺杂的锑越多,功能性填料的禁带宽度降低,电子更容易跃迁,涂层表现出更好的光催化效果。其中,在2#涂层之后继续增加三氯化锑的比例,发现光催化效率增加的并不明显,这是因为在掺杂过程中,Sb存在两种氧化态Sb5+和Sb3+,当掺杂量较高时,处于Sb3+价态的Sb增多,减少了载流子的浓度,从而影响光催化效果。1#和2#的降解效率相差不大,因此2#确定三氯化锑与四氯化锡的摩尔比为1:6时为最优选添加比例。因此我们选择了2#涂层中三氯化锑与四氯化锡的比例来进行后续的实验。与2#涂层相比,不添加埃洛石纳米管的6#涂层由于在涂层中团聚严重,对光的利用率大幅下降,而2#涂层中埃洛石纳米管的存在为氧化锡锑提供了更多的活性位点进行光催化反应,同时埃洛石纳米管巨大的比表面积能够吸附大量的染料分子,加快了光催化反应的进程,因此2#涂层光催化效果优于6#涂层。
抗静电性能
分别对0#、1#、2#、3#、4#、5#、6#涂层进行电阻率测试,测试方法参照GB/T37977.23-2019《静电学,第2-3部分:防静电固体平面材料电阻和电阻率的测试方法》。测试结果见表2。
表2不同涂层的表面电阻率
Figure BDA0004060813410000081
如表2所示,没有添加任何填料的0#样品表面电阻率较高,而1#~5#涂层中,随着功能性填料中锑含量的增加,涂层的表面电阻率呈现先降低后增加的趋势;这是因为功能性填料的导电性能主要来自于Sb原子进入二氧化锡晶格中取代Sn原子使得氧化锡锑成为n型半导体,而Sb是变价元素,有Sb5+和Sb3+两种价态,当Sb的掺杂量较少时,大部分Sb3+会被氧化为Sb5+,Sb5+的半径小于二氧化锡中的Sn4+,会更容易取代Sn4+并且形成施主能级向导带提供载流子,功能性填料通过埃洛石纳米管较大的长径比在涂层内形成了三维网络,为电子的传输提供了条件,从而使得表面电阻率下降;但当Sb掺杂量过高时,Sb3+开始增多,Sb3+作为受主杂质,会与Sb5+之间形成补偿作用,减少了载流子浓度,导致了电阻率上升。而6#涂层中由于氧化锡锑的粒径较小,且在涂层内团聚严重,因此难以形成导电网络,因此,相比0#涂层,6#涂层的电阻率下降的并不明显。
隔热性能
分别通过UV-Vis-NIR测试0#、1#、2#、3#、4#、5#、6#涂层的最大红外阻隔率(700~2500nm)、最大可见光透过率(400~700nm)及热导率(导热系数)以及热常数分析仪测试涂层的导热系数。测试结果见表3。
表3不同涂层的隔热性能测试结果
Figure BDA0004060813410000082
Figure BDA0004060813410000091
表3中显示了0#~6#涂层的可见光透过率、红外阻隔率以及导热系数的变化。氧化锡锑作为一种常见的透明隔热材料,较大的禁带宽度使得其对太阳光中不同波段的光具有选择性,对可见光具有良好的透过性,同时对于红外光具有反射或吸收作用。由表3可以看出,与0#涂层相比,1#~5#涂层中埃洛石纳米管的引入有效降低了涂层的导热系数;而1#~5#涂层中,随着锑掺杂量的增加,红外阻隔率增加的同时伴随着可见光透过率的下降,同时导热系数也逐渐增加。因此,需要选择一个平衡点来实现涂层的透明隔热性能。除此之外,可以看出6#涂层尽管红外阻隔率较高,却具有较高的导热系数,这对于材料的隔热性能是不利的。
由表1~3中各性能参数可以得出,其他条件不变的情况下,三氯化锑与四氯化锡的摩尔比为1:6时制备得到的2#涂层具有最优的综合性能。
实施例2:埃洛石纳米管与四氯化锡质量比的选择
功能性填料的制备:
将1g埃洛石纳米管和0.4g六偏磷酸钠加入35ml去离子水中,搅拌均匀得到埃洛石纳米管分散液,同时制备四份埃洛石纳米管分散液;
分别在1.5mol/L盐酸溶液(四氯化锡与氯化氢的摩尔比为0.083:1)中加入五水四氯化锡(1.2g、1.5g、1.8g、2.1g)、三氯化锑(与四氯化锡的摩尔比均为1:6),搅拌至固体全部溶解,得到四种锡锑盐酸溶液;
分别将四份埃洛石纳米管分散液加热至65℃,调节PH为2,一边搅拌一边滴加锡锑盐酸溶液(四种锡锑盐酸溶液一一对应添加),同时滴加10%氨水溶液保持PH不变;锡锑盐酸溶液滴加完毕,同时停止滴加氨水,并继续反应至pH不再变化,反应结束;
将反应悬浮液过滤并用去离子水洗至滤液呈中性,将滤饼烘干磨碎后置于马弗炉中进行600℃下煅烧2h,得到四种功能性填料,分别标记为7#、8#、9#、10#填料。
PVDF涂料和涂层的制备:
将1g功能性填料(7#、8#、9#、10#)和3g乙醇胺在450ml去离子水中混匀,超声反应后30min,得到四种改性功能性填料;
分别将0.32g上述四种改性功能性填料一一分散于四份10g DMF溶液中,并加入1.5g PVDF树脂均匀混合,即得自清洁抗静电隔热涂层浆料,将浆料刮涂于PVC膜表面得到PVDF涂层膜,分别对应标记为7#、8#、9#、10#涂层。
上述制得的9#填料TEM图如图2所示,由图2可以看出氧化锡锑为大小均一的球状颗粒,粒径约为3~5nm,并且均匀的包覆在埃洛石纳米管表面,形成了表面致密的核壳结构。
9#填料改性前后在DMF中分散情况如图3所示,相比改性前(图3中(a))的上层清澈下层浑浊,改性后(图3中(b))的功能性填料在1.5h后仍能保持良好的分散性。
按照实施例1中的性能测试方法对本实施例中得到的7#、8#、9#、10#涂层进行性能测试,结果见表4。
表4不同涂层的性能测试结果
Figure BDA0004060813410000101
如表4所示,随着氧化锡锑在埃洛石纳米管表面包覆量的增加(五水四氯化锡含量的增加),涂层的光催化降解效率呈现出先增加后降低的现象,表面电阻率先下降后升高,涂层的可见光透过率不断下降,近红外阻隔率和导热系数则逐渐上升。原因是在氧化锡锑包覆量较少时,不能将埃洛石纳米管表面完全包覆,粒子之间无法相互接触,影响了载流子的传输,因此光催化效果较差,表面电阻率较高,近红外阻隔率较低,同时热量难以通过氧化锡锑传递,导热系数相应较低。而在10#样品中,由于氧化锡锑包覆量过多,会在埃洛石管表面形成堆叠,不利于染料(Rh B)的吸附,影响导电性,促进了热传导,因此氧化锡锑的包覆量不宜过大;综上,其他条件不变的情况下,埃洛石纳米管与五水四氯化锡的质量比例为1:1.8时,制备得到的9#样品具有最优的综合性能,并以该比例进行后续的实验。
实施例3:改性功能性填料与PVDF树脂质量比的选择
功能性填料的制备:
将1g埃洛石纳米管和0.4g六偏磷酸钠加入35ml去离子水中,搅拌均匀得到埃洛石纳米管分散液;
在41mL 1.5mol/L盐酸溶液中加入五水四氯化锡1.80g、三氯化锑0.195g,搅拌至固体全部溶解,得到锡锑盐酸溶液;
将埃洛石纳米管分散液加热至65℃,调节PH为2,一边搅拌一边滴加锡锑盐酸溶液,同时滴加10%氨水溶液保持PH不变;锡锑盐酸溶液滴加完毕,同时停止滴加氨水,并继续反应至pH不再变化,反应结束;
将反应悬浮液过滤并用去离子水洗至滤液呈中性,将滤饼烘干磨碎后置于马弗炉中600℃下煅烧2h,得到功能性填料;
PVDF涂料和涂层的制备:
将1g功能性填料和3g乙醇胺在450ml去离子水中混匀,超声反应后30min得到改性功能性填料;
将改性功能性填料0.09g、0.18、0.27、0.36分别分散于四份10g DMF溶液中,并加入1.5g PVDF树脂均匀混合,即得自清洁抗静电隔热涂层浆料,将浆料刮涂于PVC膜表面得到五种PVDF涂层膜,分别标记为11#、12#、13#、14#涂层。
13#涂层的SEM图如图4所示,由图4可以看出改性填料均匀的分布在PVDF涂层内,填料之间相互搭接形成了三维网络,有利于促进电子在涂层内的传递,从而更好的实现涂层的自清洁抗静电隔热性能。
按照实施例1中的性能测试方法对本实施例中得到的11#、12#、13#、14#涂层进行性能测试,结果见表5。
表5不同涂层的性能测试结果
Figure BDA0004060813410000111
Figure BDA0004060813410000121
如表5所示,显示了11#~14#涂层的光催化降解效率、表面电阻率和隔热性能。由表5可以看出,当改性功能性填料的添加量较少时,改性功能性填料在涂层内部不能相互接触,无法形成导电通路输送电荷,对光的利用率也不高,并且不能更多的反射近红外光,因此样品的光催化效率较低,表面电阻率较高,不能达到抗静电效果,对于红外的阻隔率较低,而由于填料之间不接触,阻断了ATO的热传导,加之埃洛石纳米管的隔热作用,因此导热系数较低。随着添加量的不断增加,填料在涂层内部相互搭接形成三维网络,样品的光催化降解效率随之提高,表面电阻率下降,对近红外光的阻隔能力逐渐提高,然而对可见光的透过率却有所下降,导热系数也变大。在改性功能性填料与PVDF的比例为0.18:1时(13#),光催化降解效率在2h内已经达到93.84%,表面电阻率达到1.25×107,已满足国标中对于抗静电固体表面带电的要求,可见光透过率为70.20%,适用于透明建筑物。
综上实验结果表明,采用本发明的制备方法所得到的自清洁抗静电隔热PVDF涂层,不仅具有高效的紫外光催化自清洁性能,还具有良好的抗静电性能和隔热性能。因此,这种自清洁抗静电隔热PVDF涂层拓宽了传统涂料的应用范围,具有良好的发展前景。

Claims (10)

1.一种自清洁抗静电隔热功能性填料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将埃洛石纳米管粉末和分散剂加入至水中,搅拌均匀,得埃洛石纳米管分散液;
(2)向盐酸溶液中加入四氯化锡、三氯化锑搅拌至固体全部溶解,得锡锑盐酸溶液;
(3)将埃洛石纳米管分散液加热后加入锡锑盐酸溶液进行反应,反应结束后,过滤将滤饼烘干磨碎后煅烧得所述自清洁抗静电隔热功能性填料。
2.根据权利要求1所述的自清洁抗静电隔热功能性填料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中四氯化锡以其五水合物的形式进行添加;
步骤(1)中添加的埃洛石纳米管粉末与步骤(2)中添加的五水四氯化锡的质量比为1:(1~3);
所述分散剂为六偏磷酸钠或聚乙二醇。
3.根据权利要求1所述的自清洁抗静电隔热功能性填料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,三氯化锑与四氯化锡的摩尔比为1:(2~20)。
4.根据权利要求1所述的自清洁抗静电隔热功能性填料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,埃洛石纳米管分散液的加热温度为50~90℃;
滤饼烘干磨碎后的煅烧温度为500~800℃,煅烧时间为1~2.5h。
5.根据权利要求1所述的自清洁抗静电隔热功能性填料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,埃洛石纳米管分散液加热后先调节pH至设定值,再边搅拌边滴加锡锑盐酸溶液,期间同时滴加碱液使反应液pH保持不变;锡锑盐酸溶液滴加完毕后,同时停止滴加碱液,并继续反应至反应液pH不再变化,反应结束。
6.根据权利要求5所述的自清洁抗静电隔热功能性填料的制备方法,其特征在于,所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水、尿素溶液中的一种或多种。
7.一种自清洁抗静电隔热功能性填料,其特征在于,由权利要求1~6中任一项所述的制备方法制备得到。
8.一种自清洁抗静电隔热PVDF涂料的制备方法,其特征在于,包括:
1)将权利要求7中所述的功能性填料和改性剂加入至水中混匀,超声反应,得改性功能性填料;
2)将改性功能性填料分散于DMF溶液中,加入PVDF树脂混合均匀,即得所述自清洁抗静电隔热PVDF涂料。
9.根据权利要求8所述的自清洁抗静电隔热PVDF涂料的制备方法,其特征在于,所述改性剂为三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺中的一种或多种;
所述功能性填料与改性剂的质量比为1:(1~5);
PVDF树脂与改性功能性填料的质量比为1:(0.05~0.4)。
10.一种自清洁抗静电隔热PVDF涂料,其特征在于,由权利要求8或9中所述的制备方法制备得到。
CN202310058063.1A 2023-01-18 2023-01-18 一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用 Pending CN116063865A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310058063.1A CN116063865A (zh) 2023-01-18 2023-01-18 一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310058063.1A CN116063865A (zh) 2023-01-18 2023-01-18 一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116063865A true CN116063865A (zh) 2023-05-05

Family

ID=86179760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310058063.1A Pending CN116063865A (zh) 2023-01-18 2023-01-18 一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116063865A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118006205A (zh) * 2024-02-28 2024-05-10 安徽大汗建设有限责任公司 一种红外隐身涂料及其制备方法

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101022948A (zh) * 2004-09-24 2007-08-22 阿科玛股份有限公司 挤出热塑性基材的涂布方法和由此形成的物体
JP2007257904A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Tomoegawa Paper Co Ltd 電子部品用セパレータおよび電子部品
WO2008118543A2 (en) * 2007-02-06 2008-10-02 Nanodynamics, Inc. Articles having interpenetrating polymer networks and methods of treating articles
CN101372338A (zh) * 2008-09-25 2009-02-25 河南省科学院 纳米二氧化锡颗粒原位填充埃洛石纳米管复合粉体及其制备方法
CN101372620A (zh) * 2008-09-25 2009-02-25 河南省科学院 一种埃洛石负载五氧化二锑纳米复合物及其制备方法
CN101460558A (zh) * 2006-04-14 2009-06-17 阿克马法国公司 基于聚偏氟乙烯的导电组合物
CN102329533A (zh) * 2011-09-28 2012-01-25 山东科技大学 一种复合氧化锡锑隔热材料及其制备方法
US20130055927A1 (en) * 2010-05-14 2013-03-07 Kri, Inc. Modified metal oxide sol
CN105712428A (zh) * 2016-02-01 2016-06-29 南京理工大学 一种掺锑二氧化锡-碳纳米管复合吸附性电极及其制备方法
CN107057549A (zh) * 2017-05-27 2017-08-18 新疆新光保环保科技有限公司 一种超亲水自清洁的高透明玻璃隔热涂料的制备方法
CN110801847A (zh) * 2018-08-06 2020-02-18 泰兴金江化学工业有限公司 一种黏土基固体酸制备乙酸酯的方法
CN111205587A (zh) * 2019-08-02 2020-05-29 杭州金州高分子科技有限公司 一种防静电高强度abs改性材料及其制备方法
CN114249394A (zh) * 2021-12-24 2022-03-29 盐城工学院 一种掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的制备方法
CN115073979A (zh) * 2022-05-27 2022-09-20 广东安拓普聚合物科技有限公司 一种抗静电电缆线的制备方法及其制得的电缆线
CN115368763A (zh) * 2022-08-22 2022-11-22 浙江大学杭州国际科创中心 一种用于制备透明保温隔热薄膜的改性硅溶胶的制备方法
CN115466560A (zh) * 2021-06-11 2022-12-13 上海朗亿功能材料有限公司 导电钛白粉及其涂料、含导电或抗静电涂层的材料及应用

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101022948A (zh) * 2004-09-24 2007-08-22 阿科玛股份有限公司 挤出热塑性基材的涂布方法和由此形成的物体
JP2007257904A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Tomoegawa Paper Co Ltd 電子部品用セパレータおよび電子部品
CN101460558A (zh) * 2006-04-14 2009-06-17 阿克马法国公司 基于聚偏氟乙烯的导电组合物
WO2008118543A2 (en) * 2007-02-06 2008-10-02 Nanodynamics, Inc. Articles having interpenetrating polymer networks and methods of treating articles
CN101372338A (zh) * 2008-09-25 2009-02-25 河南省科学院 纳米二氧化锡颗粒原位填充埃洛石纳米管复合粉体及其制备方法
CN101372620A (zh) * 2008-09-25 2009-02-25 河南省科学院 一种埃洛石负载五氧化二锑纳米复合物及其制备方法
US20130055927A1 (en) * 2010-05-14 2013-03-07 Kri, Inc. Modified metal oxide sol
CN102329533A (zh) * 2011-09-28 2012-01-25 山东科技大学 一种复合氧化锡锑隔热材料及其制备方法
CN105712428A (zh) * 2016-02-01 2016-06-29 南京理工大学 一种掺锑二氧化锡-碳纳米管复合吸附性电极及其制备方法
CN107057549A (zh) * 2017-05-27 2017-08-18 新疆新光保环保科技有限公司 一种超亲水自清洁的高透明玻璃隔热涂料的制备方法
CN110801847A (zh) * 2018-08-06 2020-02-18 泰兴金江化学工业有限公司 一种黏土基固体酸制备乙酸酯的方法
CN111205587A (zh) * 2019-08-02 2020-05-29 杭州金州高分子科技有限公司 一种防静电高强度abs改性材料及其制备方法
CN115466560A (zh) * 2021-06-11 2022-12-13 上海朗亿功能材料有限公司 导电钛白粉及其涂料、含导电或抗静电涂层的材料及应用
CN114249394A (zh) * 2021-12-24 2022-03-29 盐城工学院 一种掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的制备方法
CN115073979A (zh) * 2022-05-27 2022-09-20 广东安拓普聚合物科技有限公司 一种抗静电电缆线的制备方法及其制得的电缆线
CN115368763A (zh) * 2022-08-22 2022-11-22 浙江大学杭州国际科创中心 一种用于制备透明保温隔热薄膜的改性硅溶胶的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUILIN LUN,ET AL.: "Fabrication and Conductive Performance of Antimony-Doped Tin Oxide-Coated Halloysite Nanotubes", 《NANO》, 10 June 2015 (2015-06-10), pages 1 - 9 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118006205A (zh) * 2024-02-28 2024-05-10 安徽大汗建设有限责任公司 一种红外隐身涂料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ji et al. Oxygen vacancies modulated Bi-rich bismuth oxyiodide microspheres with tunable valence band position to boost the photocatalytic activity
CN109317179A (zh) 二维氮掺杂碳基二氧化钛复合材料及其制备方法与在降解去除水中有机污染物中的应用
CN116063865A (zh) 一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用
CN103474245B (zh) 一种染料敏化太阳能电池用氧化锡薄膜电极材料及其制备方法
Wang et al. 3D network-like rGO-MoSe2 modified g-C3N4 nanosheets with Z-scheme heterojunction: Morphology control, heterojunction construct, and boosted photocatalytic performances
CN103173208A (zh) 一种热致变色复合纳米粉体及其制备方法和用途
CN103449526A (zh) 一种钨、氧晶格点位存在替代式杂原子的钨青铜及其制备方法和应用
CN105797700A (zh) 一种椰壳活性炭负载TiO2的光催化剂的制备方法
CN110801856A (zh) 一种石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成及其应用
CN113145134B (zh) 一种基于矿物复合材料的可见光催化剂及其制备方法
CN100593019C (zh) 一种锑掺杂二氧化锡纳米粉体及其制备方法
CN112239605A (zh) 二氧化钒-硫化锌核壳结构纳米材料的制备方法及隔热涂料
CN109529872A (zh) 非晶态纳米二氧化钛可见光催化剂复合物及其制备方法
Zhou et al. Modification of BiOBr with cellulose nanocrystals to improve the photocatalytic performance under visible light
CN105694615A (zh) 一种高性能二氧化钒基热致变色复合材料
Ren et al. Preparation of polyvinylidene fluoride coating modified by well-dispersed MEA-ATO@ HNTs and its photocatalytic, antistatic and thermal insulation properties
CN111992202A (zh) 一种石墨烯-WO3/TiO2复合微球的制备方法
CN108755103B (zh) 一种光催化自清洁防紫外织物的制备方法
CN109517217B (zh) 一种钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物及其制备方法与应用
CN114671457B (zh) 一种硫化铟锌表面用氯离子修饰改性的方法
CN116139902A (zh) 一种复合光催化剂的制备方法、产品及应用
CN115739147B (zh) 一种长余辉/红磷复合材料及其制备方法与其在孔雀石绿降解中应用
CN108117277B (zh) 一种复合电致变色薄膜及其制备方法
CN111036252A (zh) 一种钨酸铋量子点/磁性纳米洋葱碳磁性复合材料光催化剂及其制备方法和应用
CN109046386A (zh) 锰掺杂硫化锌/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination