一种C制造技术

本发明专利技术提供的是一种C

A kind of C

【技术实现步骤摘要】
一种C3N4光催化自抛光树脂基复合涂层材料的制备方法
本专利技术涉及的是一种防污涂层的制备方法，具体地说是一种光催化自抛光树脂基复合涂层的制备方法。
技术介绍
单一的防污策略在复杂的海洋环境中很难具有很好的防污性能，光催化剂与自抛光树脂的复合可起到二者协同防污的效应，光催化剂的光催化作用弥补了自抛光树脂在静态海域中因自抛光速度慢而导致防污性能差的缺点；自抛光树脂的自抛光作用可以在光催化作用较弱时使附着在表面的污损生物随抛光的涂层表面发生脱附，起到协同防污的作用。然而光催化剂与自抛光树脂在复合过程中存在以下技术难题：1、光催化剂纳米粒子表面富含亲水性羟基基团，自抛光树脂基体引入光催化剂纳米粒子后，涂层亲水性增强，抛光速度加快，从而导致涂层寿命减少；2、自抛光树脂在使用过程中会随着自抛光作用发生涂层表面层层剥落抛光，涂层逐渐变薄，树脂基体内部的光催化纳米粒子随着自抛光作用逐渐减少直至消耗殆尽，导致光催化防污作用减弱；3、光催化剂仅出现在自抛光树脂的表面，与外界接触面积较小，无法与水分子和溶解氧产生足够的具有防污作用的羟基自由基和超氧根。因此，制备一种抛光速度可控、光催化剂损耗低以及光催化效率高的光催化自抛光防污涂层具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抛光速度可控、光催化剂损耗低以及光催化效率高的C3N4光催化自抛光树脂基复合涂层材料的制备方法。本专利技术的目的是这样实现的：步骤一：利用硅烷偶联剂KH-570对C3N4改性，得产物a；步骤二：将产物a与含氟丙烯酸酯单体、丙烯酸类单体和丙烯酸酯类单体通过自由基溶液聚合制备C3N4光催化自抛光树脂混合物，得产物b；步骤三：将所制备的产物b进行超声分散处理，得到复合涂层材料。本专利技术还可以包括：1.所得到的复合涂层材料采用旋涂的方式，在300～700rpm范围的转速下旋涂在底材上，室温下干燥至恒重得到复合涂层。2.所述步骤二具体包括：按照比例混合物总重的0.5％～15wt％的产物a加入到二甲苯中，通氮气并在90℃下滴加含氟丙烯酸酯单体、丙烯酸类单体和丙烯酸酯类单体的混合溶液，4小时内滴完，同时进行磁力搅拌，滴加完毕后，加入质量比分别为1:9～15:60～85的过氧化苯甲酰、二甲苯和吡啶三苯基硼烷的混合溶液继续反应5小时，即得到C3N4光催化自抛光树脂混合物即产物b。3.所述的利用硅烷偶联剂KH-570对C3N4改性的具体方法为：将1～5gC3N4放入100mL无水乙醇溶液中，并向乙醇溶液中加入1.0～7.0mL的硅烷偶联剂KH-570，45℃下水浴加热5.5h，反应结束后用甲苯洗涤，并置于60℃下真空干燥。4.所述的含氟丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸六氟丁酯。5.所述的丙烯酸类单体为丙烯酸。6.所述的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯的一种或两种。7.含氟丙烯酸酯单体、丙烯酸类单体和丙烯酸酯类单体的重量比为15～45：10～40：20～60。8.步骤三中所述的超声分散处理的处理时间为180s。9.复合涂层的厚度为90～150μm。10.产物a的最优添加量为树脂混合物总重的1％～9wt％。11.旋涂的转速最优为400～600rpm。12.硅烷偶联剂KH570的用量最优范围为3.0～5.5mL。为了解决已有技术难题，本专利技术提供了一种C3N4光催化自抛光树脂基复合涂层的制备方法。本专利技术以KH570改性的C3N4为光催化剂，并将该催化剂与可调节水解速率的含氟丙烯酸酯类单体、丙烯酸类单体在不同条件下合成C3N4光催化自抛光树脂混合物，将上述得到的混合物超声处理后，通过旋涂方式涂布在底材上即可制备C3N4光催化自抛光树脂基复合涂层。本专利技术的方法可以归纳为如下四个步骤：步骤一：将1～5gC3N4放入100mL无水乙醇溶液中，并向乙醇溶液中加入1.0～7.0mL的硅烷偶联剂KH-570，45℃下水浴加热5.5h，反应结束后用甲苯洗涤，并置于60℃下真空干燥，得产物a。步骤一的技术要点为：常规技术中硅烷偶联剂对纳米粒子处理后，通过物理共混加入到树脂基体，仅依靠无机纳米粒子表面的硅烷偶联剂增加其与有机树脂基体的相互作用力而使其均匀分布在树脂基体内部，无明显共价键产生，分散效果不明显，仍会造成小部分区域团聚而使纳米粒子受光面积减少，光催化性能下降。本专利技术通过KH-570的烷氧键与C3N4表面的羟基进行反应将KH-570接枝到C3N4表面，另一端的碳碳双键则可与丙烯酸酯类单体进行反应从而参与合成树脂的自由基聚合。与常规技术相比，通过通过自由基聚合而引入树脂基体的纳米粒子催化剂可以实现在基体内部良好的分散性，避免了纳米粒子因团聚使受光面积减少而导致的光催化作用下降。步骤二：将产物a与含氟丙烯酸酯单体，丙烯酸类单体以及丙烯酸酯类单体通过自由基溶液聚合制备C3N4光催化自抛光树脂混合物，得产物b。步骤二的技术要点为：常规技术中的自抛光树脂的自抛光速度仅靠水解单体的加入量来调节，自抛光过程中树脂内的光催化剂容易随脱落的涂层表面发生损耗流失；自抛光过程后，涂层表面光滑平整，涂层内部的光催化剂纳米粒子无法与外界接触，光照下产生的光生电子和电子空穴无法与外界接触产生具有防污作用的羟基自由基OH·以及超氧根离子O2-，仅凭借抛光后裸露在涂层表面的光催化剂无法发挥很好的光催化防污效果，光催化效率低。本专利技术引入的含氟丙烯酸酯单体由于其侧链含有较长的疏水侧链，在聚合后形成疏水相，可显著降低自抛光速度。丙烯酸类单体作为功能性水解单体，在自抛光过程后提供亲水性的羧酸钠，形成亲水相，亲水相和疏水相共同调节树脂基体的酸值和自抛光速度，保证了涂层的使用寿命；同时疏水相的存在不仅可以降低光催化剂的流失消耗，还可以通过其自抛光后形成的孔洞结构，增加光催化剂与外界的接触，从而使光生电子和电子空穴与水分子和溶解氧生成具有防污性的羟基自由基和超氧根。步骤三：将所制备的产物b进行超声分散处理180s。步骤三的技术要点为：产物b中的纳米粒子通过超声分散可实现在树脂基体内部更好的分散。当超声时间低于180s，光催化剂纳米粒子加入量较多时分散效果不明显。步骤四：采用旋涂的方式在300～700rpm范围的转速下将产物b旋涂在底材上。将制备的样片置于室温下干燥至恒重。步骤四的技术要点为：常规技术中的刷涂或辊涂等方式易使片状C3N4纳米粒子在涂布过程中受到的外力而发生破坏，破损后的C3N4纳米粒子不仅受光面积下降而且极易发生团聚。常规技术中的浸涂方式在涂层成膜过程中，虽然树脂基体内片状纳米粒子受外力较小，但是纳米粒子取向无规则排布，影响了涂层的光催化性。本专利技术选择旋涂的方式，达到一定转速后，旋涂还可将片状C3N4纳米粒子的取向平行于涂层表面，相对于无规取向的片状C3N4纳米粒子增加了受光面积，从而提高了光催化效率。常规技术中为了缩短涂层干燥成膜时间，常采用高温加热或真空干燥，但高温加热或真空干燥过程中，涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种C

【技术特征摘要】
1.一种C3N4光催化自抛光树脂基复合涂层材料的制备方法，其特征是：
步骤一：利用硅烷偶联剂KH-570对C3N4改性，得产物a；
步骤二：将产物a与含氟丙烯酸酯单体、丙烯酸类单体和丙烯酸酯类单体通过自由基溶液聚合制备C3N4光催化自抛光树脂混合物，得产物b；
步骤三：将所制备的产物b进行超声分散处理，得到复合涂层材料。


2.根据权利要求1所述的C3N4光催化自抛光树脂基复合涂层材料的制备方法，其特征是：所得到的复合涂层材料采用旋涂的方式，在300～700rpm范围的转速下旋涂在底材上，室温下干燥至恒重得到复合涂层。


3.根据权利要求2所述的C3N4光催化自抛光树脂基复合涂层材料的制备方法，其特征是所述步骤二具体包括：按照比例混合物总重的0.5％～15wt％的产物a加入到二甲苯中，通氮气并在90℃下滴加含氟丙烯酸酯单体、丙烯酸类单体和丙烯酸酯类单体的混合溶液，4小时内滴完，同时进行磁力搅拌，滴加完毕后，加入质量比分别为1:9～15:60～85的过氧化苯甲酰、二甲苯和吡啶三苯基硼烷的混合溶液继续反应5小时，即得到C3N4光催化自抛光树脂混合物即产物b。


4.根据权利要求3所述的C3N4光催化自抛光树脂基复合涂层材料的制备方法，其特征是所述的利用硅烷偶联剂KH-570对...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君，李亚坤，陈蓉蓉，张宏森，刘琦，于静，刘婧媛，宋大雷，周锴文，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23