一种纳米防污纤维涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子涂料技术领域，具体涉及一种纳米防污纤维涂料及其制备方法。本发明专利技术研制的产品中，包括低表面能涂料，和功能填料；所述功能填料为纳米二氧化钛和碳纳米管；其中，所述低表面能涂料选自有机硅防水涂料或有机氟防水涂料中的任意一种；所述纳米二氧化钛吸附于所述碳纳米管表面，并且，所述纳米二氧化钛为单分散纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛的粒径分布范围为5

【技术实现步骤摘要】
一种纳米防污纤维涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子涂料
更具体地，涉及一种纳米防污纤维涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]长久以来，释放型防污涂料仍然是持续不断地向环境中释放各种有毒有害物质，同时不可避免的引发进一步的环境问题。在一定程度上，其很可能影响生态环境，尤其是，目前主要的防污剂如氧化亚铜。
[0003]随着技术的发展，功能单一的防污涂料已经不能满足市场需求了，因此，有机结合了各种有效防务技术的新型涂料，例如导电防污、低表面能和结构仿生等，才能实现达到既高效又无毒节能的防污目标。但是由于导电和结构仿生防污涂料的防污技术在短期内难以取得突破，所以低表面能防污涂料目前得到了广泛的市场需求。
[0004]低表面能防污涂料是基于表面的物理作用，只要表面保持低表面能的状态，就会起到防污作用。并且不会释放毒性物质，对环境友好、安全无毒。因此，有关学者关注并开始研究低表面能防污涂料，至今，在国内外关于低表面能防污涂料的报道中，主要包含了有机硅和有机氟两大类。
[0005]然而，在实际应用过程中，专利技术人发现，随着涂料的使用，防污涂料表面能不断增大，最终导致防污失效，因此，如何有效延长有机硅和有机氟的树脂类低表面能涂料的使用寿命，是限制其广阔应用的核心技术难题之一。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是克服现有防污涂料在实际使用过程中，表面能不断增大，最终导致防污功能失效的缺陷和不足，提供一种纳米防污纤维涂料及其制备方法。
[0007]本专利技术的目的是提供一种纳米防污纤维涂料。
[0008]本专利技术另一目的是提供一种纳米防污纤维涂料的制备方法。
[0009]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0010]一种纳米防污纤维涂料，包括低表面能涂料，和功能填料；
[0011]所述功能填料为纳米二氧化钛和碳纳米管；
[0012]其中，所述低表面能涂料选自有机硅防水涂料或有机氟防水涂料中的任意一种；
[0013]所述纳米二氧化钛吸附于所述碳纳米管表面，并且，所述纳米二氧化钛为单分散纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛的粒径分布范围为5
‑
10nm，所述纳米二氧化钛至少部分为锐钛矿型二氧化钛。
[0014]专利技术人在实际研究过程中发现，在实际使用过程中，虽然有机硅或有机氟树脂涂料具有较低的表面能，普通的污染物难以在其表面附着，但是随着使用时间的延长，微生物在其分泌物的协助下，容易在该涂料表面逐渐附着，随着微生物附着量的增加，其附着直接产生的附着层将直接改变防污涂层的表面能，从而使得其他污物容易附着，另外，随着微生
物的不断生长，其一定程度上也会影响涂料的结构，即使微生物后续被清洗去除，也将引起涂层的表面能发生变化，导致防污性能下降；
[0015]上述技术方案通过在低表面能树脂体系中，引入功能填料，具体的，将纳米二氧化钛吸附固定于碳纳米管的表面，其中，在碳纳米管的作用下，其可以吸收光子，将电子引入到二氧化钛导带，从而使得涂料体系对于更宽范围内的波长光子进行利用，及时有效抵御微生物在涂料表面的附着；
[0016]另外，通过控制纳米二氧化钛的粒径分布范围，使之粒径分布区集中于5
‑
10nm的范围内，如此，粒径分布一致的纳米二氧化钛更容易侵入高分子树脂体系的固化后的树脂网络结构中，从而使得功能填料可以被树脂有效固定，避免功能填料大量的团聚导致漆膜中功能填料因为分布不均匀导致的局部抗菌失效。
[0017]进一步的，所述碳纳米管表面掺杂有杂元素，所述杂元素选自氮。
[0018]上述技术方案通过在碳纳米管表面掺杂氮元素，使得部分氮元素占据碳纳米管表面的部分原有元素的位置，使得碳纳米管在可见光区域即可协助二氧化钛被激发，提高二氧化钛的催化效果。
[0019]进一步的，所述纳米防污纤维涂料中，所述低表面能涂料和所述功能填料的质量比为8：1
‑
10：1。
[0020]进一步的，所述碳纳米管呈收缩卷曲状态，将所述碳纳米管舒展拉直后的长度与收缩状态的长度比为1.5：1
‑
1.8：1。
[0021]上述技术方案进一步选用呈收缩卷曲状态的碳纳米管，如此，其可以在不同角度强化对光的反射或折射，从而强化催化效果，并且，卷曲状态下，容易与树脂的分子链形成缠绕，避免在存放或使用过程中发生沉降或团聚，使得功能填料可以稳定且均匀的在涂料体系中分散。
[0022]一种纳米防污纤维涂料的制备方法，具体制备步骤包括：
[0023]功能填料的制备：
[0024]将碳纳米管分散于乙醇中，并加入柠檬酸，以及钛酸四丁酯，加热回流反应，调控加热回流反应的工艺参数为：反应温度82
‑
88℃，反应时间为45
‑
60min；
[0025]待回流反应结束后，过滤，洗涤后，将所得滤饼于惰性气氛氛围内，于温度为550
‑
600℃条件下煅烧，即得功能填料；
[0026]涂料的制备：
[0027]将低表面能涂料和功能填料混合分散均匀，即得产品。
[0028]进一步的，所述碳纳米管为预处理碳纳米管；
[0029]所述预处理碳纳米管的制备步骤包括：
[0030]将碳纳米管分散于多巴胺溶液中，搅拌反应后，过滤，得预处理碳纳米管。
[0031]利用多巴胺进行预处理，使得碳纳米管表面吸附一层多巴胺，在回流反应过程中，在多巴胺的协助下，水解产生的二氧化钛前驱体可以有效被吸附固定，并且，在高温煅烧过程中，部分未吸附二氧化钛前驱体的部位和吸附有二氧化钛前驱体的部位受热产生的应力不同，从而使得纤维状的钛纳米管发生收缩卷曲。
[0032]进一步的，所述碳纳米管选自单壁碳纳米管，所述单笔碳纳米管在进行所述预处理前，先进行氮元素掺杂，所述氮元素掺杂包括：
[0033]将单壁碳纳米管于1350
‑
1400℃条件下，采用氧化硼蒸汽和氮气对单壁碳纳米管进行热处理，以得到掺杂有氮元素的单壁碳纳米管。
具体实施方式
[0034]以下结合具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。
[0035]除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
[0036]实施例1
[0037]单壁碳纳米管的掺杂：
[0038]将单壁碳纳米管转入炭化炉中，以10mL/min速率向炉内通入混合蒸汽，其中混合蒸汽是由氧化硼蒸汽和氮气混合而成，于温度为1350℃条件下，高温热处理3h后，随炉冷却至室温，出料，得掺杂有氮元素的单壁碳纳米管；
[0039]掺杂后的单壁碳纳米管预处理：
[0040]将掺杂有氮元素的单壁碳纳米管导入质量浓度为3g/L的多巴胺溶液中，其中，单壁碳纳米管和多巴胺溶液的质量比为1：10，于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米防污纤维涂料，其特征在于，包括低表面能涂料，和功能填料；所述功能填料为纳米二氧化钛和碳纳米管；其中，所述低表面能涂料选自有机硅防水涂料或有机氟防水涂料中的任意一种；所述纳米二氧化钛吸附于所述碳纳米管表面，并且，所述纳米二氧化钛为单分散纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛的粒径分布范围为5
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10nm，所述纳米二氧化钛至少部分为锐钛矿型二氧化钛。2.根据权利要求1所述的一种纳米防污纤维涂料，其特征在于，所述碳纳米管表面掺杂有杂元素，所述杂元素选自氮。3.根据权利要求1所述的一种纳米防污纤维涂料，其特征在于，所述纳米防污纤维涂料中，所述低表面能涂料和所述功能填料的质量比为8：1
‑
10：1。4.根据权利要求1所述的一种纳米防污纤维涂料，其特征在于，所述碳纳米管呈收缩卷曲状态，将所述碳纳米管舒展拉直后的长度与收缩状态的长度比为1.5：1
‑
1.8：1。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的纳米防污纤维涂料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤包...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄燕妹，
申请(专利权)人：黄燕妹，
类型：发明
国别省市：