[发明专利]纳米二氧化钛氟碳涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米技术领域的涂料及其制备方法，具体的说，是涉及一种纳 米二氧化钛氟碳涂料及其制备方法。

背景技术

大气中的紫外线是导致涂料涂膜老化最主要的因素。紫外线是一种波长比可见 光短的电磁波，其波长在200～400nm之间。按波长长短可将紫外线分为短波 UVC(200～280nm)、中波UVB(280-320nm)、长波UVA(320～400nm)。通常情况下， 对材料造成老化的是中波紫外线，因为短波紫外线一般情况下达不到地球表面，但 随着地球臭氧层的不断破坏，短波紫外线也可以辐射地球表面，紫外线指数不断增 加而辐射到地球表面的紫外线其波长越短，能量越强，对人体和高分子材料危害性 和破坏性越大。

纳米TiO₂具有很强的紫外线吸收能力，大大降低了紫外线对高分子材料链的侵 袭，减少活性自由基的产生，保护了高分子链不被紫外线所降解。工业用金红石型 TiO₂具有一定的吸收紫外线能力，而纳米TiO₂的粒径极小，活性更高，吸收紫外线能 力更强。根据Rayleigh理论，纳米TiO₂可以透过可见光及散射波更短(200～400nm) 的紫外线，因此，纳米TiO₂既能吸收又能散射紫外线，其屏蔽紫外线的能力更强。 但是，纳米粒子的表面极性大，表面能高，粒径小，极易发生团聚而成为微米级粒 子，因而使涂料性能达不到理想的要求。为了提高纳米粒子在涂料体系中的分散性， 增大纳米粒子与其他组分的界面结合力，需要对纳米粒子进行表面改性，主要是降 低粒子的表面能，提高粒子与有机相的亲和力，减弱粒子的表面极性等。

经对现有技术的文献检索发现，徐惠等在《涂料工业》2008年4月第38卷第4期 上发表的《硅烷偶联剂对纳米TiO₂表面改性的研究》，该文中提出采用硅烷偶联剂 KH570对金红石型纳米TiO₂进行表面修饰，当硅烷偶联剂用量为10％、pH值为6.5、处 理时间为1.0-1.5h时，TiO₂的有机化表面改性效果最好，TiO₂在乙醇中达到纳米级的 分散。但是这种改性方法是液相法，它使用的硅烷偶联剂量比较大，1g偶联剂只能 处理10g TiO₂，对硅烷偶联剂的利用没有达到最大程度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种纳米二氧化钛氟碳涂料及其 制备方法，能有效改善纳米粒子在涂料中的分散性能，以及涂料的抗紫外光老化性 能。本发明采用的改性方法是固相法，1g偶联剂可以处理50-100g TiO₂，大大提高 了硅烷偶联剂的利用率，有利于工业生产中降低成本，实现大规模的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的纳米二氧化钛氟碳涂料，包含的组分及其重量百分比为：

纳米二氧化钛    2％-6％

氟碳基料        80％-90％

固化剂          5-10％

涂料稀释剂      2-10％。

所述纳米二氧化钛是经过表面改性的金红石型纳米二氧化钛颗粒，纳米粒子的 粒径范围在10-50nm之间。

所述氟碳基料是指以氟碳树脂为膜物的涂料。

所述固化剂是以甲苯二异氰酸酯为原料，经过部分单体聚合，再以己内酰胺/ 多元醇为封闭剂进行封闭反应制得的，主要成分为异氰酸酯。

所述涂料稀释剂含有甲苯，二甲苯，丙酮，乙酸乙酯等，它是用于溶解树脂和 调节涂料粘度的挥发性液体。

本发明所涉及纳米二氧化钛氟碳涂料制备方法，包括如下步骤：

第一步，按照重量百分比，称取2-6％纳米二氧化钛，加入到2-10％的涂料稀释剂 中，超生分散混合均匀；

第二步，加入80-90％氟碳基料，然后加入5-10％固化剂，搅拌均匀，制成涂料。

所述纳米二氧化钛采用硅烷偶联剂KH-570改性的纳米二氧化钛颗粒，其中改性 的纳米二氧化钛颗粒重量百分比为：

硅烷偶联剂KH-570    1-2％

纳米二氧化钛        80-90％

异丙醇或甲醇        8-16％