[发明专利]一种改性纳米氧化锌-聚氨酯复合涂层的制备方法

说明书

本发明公开一种改性纳米氧化锌‑聚氨酯复合涂层的制备方法，包括：(1)向氧化锌粉体中加入无水乙醇中，超声分散0.5～1.5h，调节pH为9～10，加入改性剂和无水乙醇，于30～40℃磁力搅拌1～2h，过滤，洗涤，干燥，得到改性氧化锌粒子；(2)将上述改性氧化锌粒子加入无水乙醇中，球磨1～2h，在得到的氧化锌悬浮液中加入聚氨酯预聚体和固化剂，混合球磨1～2h，得到改性纳米氧化锌‑聚氨酯悬浮液；(3)将上述改性纳米氧化锌‑聚氨酯悬浮液均匀涂抹在圆形载玻片上，用旋涂机旋涂均匀，置于40～80℃的真空烘箱中，干燥1～2h，得到改性纳米氧化锌‑聚氨酯复合涂层。本发明制备工艺简单，采用本该方法制得复合涂层中，氧化锌能够在聚氨酯之间均匀地分散，从而有效改善了团聚现象。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种改性纳米氧化锌-聚氨酯复合涂层的制备方法。

背景技术

纳米ZnO作为一种N型半导体，其能带结构是不连续的，是由空的高能导带和充满电子的低能价带构成，其间再由禁带分开，ZnO的禁带宽度Eg为3.3ev，当用能量大于或等于3.3eV的光波辐照ZnO时，ZnO就会通过吸收光子，导致价带上的电子激发，并且越过禁带进入导带，同时在载价带上产生了相应的空穴h+，h+具有很强的氧化性，能在ZnO的表面形成氧化还原体系。当ZnO的表面处于水溶液中时，h+能把薄膜表面吸附的OH-、H2O分子氧化生成羟基自由基·OH，因此可以作为光引发剂。

为了制得性能良好的纳米复合材料，国内外进行了很多研究，大多是采用先对纳米材料进行改性，然后再使用纳米材料与聚氨酯反应。张祖亮适用硅烷偶联剂KH-550对制备的纳米ZnO进行改性，然后制备了纳米ZnO/水性聚氨酯复合涂料，制备的涂料在附着力、耐水性、耐磨性和抗紫外线等性能均有所改善(张祖亮.纳米氧化锌改性水性聚氨酯的研究[D].合肥工业大,2011)。胡津昕等采用原位法制备了聚氨酯-二氧化钛(PU-TiO2)水分散复合物，漆膜的摆杆硬度和耐冲击强度有较大程度的提高(胡津昕,刘德山,孙多先.水性聚氨酯-TiO2复合物的制备与研究[J].塑料工业,2004,32(5):16-19)。陈永军等采用沉淀和萃取相结合，硅烷偶联剂A-174包裹改性的方法，制备了改性的纳米二氧化硅的聚氧化丙烯二醇分散液，并以其直接作为原料制备了纳米SiO2粒子改性WPU材料，提高了产品的耐水性、硬度和热稳定性(陈永军,卿宁,赵燕,等.纳米二氧化硅改性水性聚氨酯分散液的制备与表征[J].涂料工业,2014,44(1):40-45)。

以上方法均是将纳米材料改性之后再使用，改性过程复杂，且改性剂成本高。

为此，有必要针对上述问题，提出一种改性纳米氧化锌-聚氨酯复合涂层的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性纳米氧化锌-聚氨酯复合涂层的制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种改性纳米氧化锌-聚氨酯复合涂层的制备方法，包括：

(1)向氧化锌粉体中加入无水乙醇中，超声分散0.5～1.5h，调节pH为9～10，加入改性剂和无水乙醇，于30～40℃磁力搅拌1～2h，过滤，洗涤，干燥，得到改性氧化锌粒子；

(2)将上述改性氧化锌粒子加入无水乙醇中，球磨1～2h，在得到的氧化锌悬浮液中加入聚氨酯预聚体和固化剂，混合球磨1～2h，得到改性纳米氧化锌-聚氨酯悬浮液；

(3)将上述改性纳米氧化锌-聚氨酯悬浮液均匀涂抹在圆形载玻片上，用旋涂机旋涂均匀，置于40～80℃的真空烘箱中，干燥1～2h，得到改性纳米氧化锌-聚氨酯复合涂层。

优选的，步骤(1)中，所述改性剂选自钛酸酯、硬脂酸、油酸中的一种。

优选的，步骤(2)中，所述聚氨酯预聚体与所述固化剂的质量之比为2～6:1。