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

本发明专利技术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。提高涂层的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于高分子涂料
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术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。
[0006]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。
[0007]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：
[0008](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；
[0009](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；
[0010](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。
[0011]上述步骤(1)中：
[0012]所用水优选为去离子水；埃洛石纳米管可通过市售获得。
[0013]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；
[0014]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)。
[0015]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)。
[0016]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。
[0017]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)。
[0018]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。
[0019]上述步骤(2)中：
[0020]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)。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]上述步骤(3)中：
[0024]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℃。
[0025]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。
[0026]作为优选，煅烧可以在马弗炉中进行。
[0027]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。
[0028]作为进一步优选，pH设定值为1～5。更进一步优选为2～3。
[0029]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。
[0030]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％。
[0031]作为进一步优选，所述碱液为浓度为10～20％的氨水。
[0032]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。
[0033]本专利技术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。
[0034]一种自清洁抗静电隔热PVDF涂料的制备方法，包括：
[0035]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；
[0036]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。
[0037]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。
[0038]上述步骤1)中：
[0039]作为优选，所述改性剂为三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩建，任秀玲，孟扬，苏娟娟，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：