專利名稱：一種環(huán)保型光催化水性涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料，特別涉及一種含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化水性涂料 及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，納米二氧化鈦因為其良好的光催化活性，已在有機(jī)污染物降解、污水處 理、空氣凈化等方面得到了長足的發(fā)展。二氧化鈦表面的空穴可以和吸附的水分子或羥基 發(fā)生反應(yīng)，生成具有極高反應(yīng)活性的羥基自由基。羥基自由基具有402. 8MJ/mol的反應(yīng)能， 高于有機(jī)化合物中的各類化學(xué)鍵能，因此可以引發(fā)絕大多數(shù)有機(jī)化合物分子發(fā)生氧化反 應(yīng)，并進(jìn)一步礦化生成CO2和H2O但二氧化鈦帶隙為3. 2ev,它只有在吸收光子能量大于禁帶 寬度時，價帶中的電子才能被激發(fā)到導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶中形成電子，同時相應(yīng)在價帶中形成一個 帶正電的空穴，即形成電子空穴對。因此，二氧化鈦只能響應(yīng)波長小于400nm的紫外光(約 占太陽光的4% )，而對可見光的響應(yīng)很弱，并且二氧化鈦因為光激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴很 容易復(fù)合，光催化效率很低。光催化條件苛刻和光催化效率低嚴(yán)重制約了二氧化鈦在光催 化降解有機(jī)物方面的應(yīng)用。另外，二氧化鈦光催化涂料因為其光催化作用，用于涂料的基體 樹脂會被逐漸分解破壞。這對二氧化鈦光催化涂料的基體樹脂也提出了剛性要求。為了克服二氧化鈦光催化效率低及其對可見光吸收少的缺陷，國內(nèi)外許多涂料專 家開展了對二氧化鈦進(jìn)行改性的研究。方法之一是進(jìn)行貴金屬淀積，利用貴金屬在二氧化 鈦表面進(jìn)行修飾可以改善其光催化活性。當(dāng)半導(dǎo)體表面和金屬接觸時，載流子重新分布，形 成肖特基勢壘，成為了電子俘獲陷阱，阻止電子與空穴的重新復(fù)合。淀積量對半導(dǎo)體活性有 很大影響，淀積量過大有可能使金屬成為電子和空穴快速復(fù)合的中心，不利光催化降解。而 且這種方法成本高，不易于工業(yè)推廣。方法之二是進(jìn)行過渡金屬離子摻雜。離子摻雜是一 種有效的改性方法，將離子引入二氧化鈦晶格中，可在其禁帶帶隙中引入雜質(zhì)能級和缺陷 能級，從而拓寬二氧化鈦光催化劑的光譜響應(yīng)范圍，更有效地利用太陽能。同時，離子摻雜 也可以改變結(jié)晶度，以此成為電子和空穴的陷阱，抑制兩者復(fù)合，延長其壽命，從而提高二 氧化鈦的光催化效率和量子產(chǎn)率。但離子摻雜的納米二氧化鈦的合成過程繁瑣，不適宜工 業(yè)化生產(chǎn)。自1977年日本化學(xué)家H.aiirakawa、美國化學(xué)家A.G.MacDiarmid和物理學(xué)家 A. J. Heeger三位科學(xué)家在美國發(fā)現(xiàn)碘摻雜的聚乙炔具有導(dǎo)電性以后，導(dǎo)電聚合的研究蓬勃 發(fā)展。在眾多導(dǎo)電聚合物材料中，聚吡咯由于原料價格低、合成簡單、導(dǎo)電率高、耐高溫及抗 氧化性好、環(huán)境穩(wěn)定性好等優(yōu)點，成為研究的熱點?？梢栽O(shè)想，將導(dǎo)電聚吡咯與二氧化鈦復(fù) 合，共軛聚合物強(qiáng)的供電子能力可以使得二氧化鈦的導(dǎo)帶即使在可見光下也可以被注入電 子，刺激電子空穴對的形成，從而顯著提高二氧化鈦的光催化效率。另外，在二氧化鈦表面 包覆一層有機(jī)聚合物，由于聚吡咯分子鏈的空間位阻作用，納米二氧化鈦的分散性可以顯 者提尚。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服納米二氧化鈦光催化效率低及其對可見光吸收少的缺陷， 合成出一種成本低，適宜工業(yè)化生產(chǎn)的新型環(huán)保型光催化水性涂料。在改性納米二氧化鈦 表面包覆一層聚吡咯，可以顯著提高納米二氧化鈦的光催化效率，并且實現(xiàn)二氧化鈦填料 的有機(jī)無機(jī)復(fù)合，獲得一種光催化效率高、成本低、綜合性能好的新型光催化劑，并以此為 填料，通過配方設(shè)計，制備出環(huán)保型光催化水性涂料。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種環(huán)保型光催化水性涂料，包括以下組分水性硅丙乳液、聚吡咯包覆的納米二 氧化鈦、水性潤濕分散劑、水性消泡劑、成膜助劑、水性流平劑、緩蝕劑。所述的環(huán)保型光催化水性涂料，聚吡咯包覆的納米二氧化鈦的重量占水性硅丙乳 液質(zhì)量的0.4 1.2%。所述的環(huán)保型光催化水性涂料，優(yōu)選各組分的質(zhì)量份比為水性硅丙乳液100份， 聚吡咯包覆的納米二氧化鈦0. 4 1. 2份，水性潤濕分散劑0. 1 0. 2份，水性消泡劑 0. 1 0. 5份，成膜助劑0. 2 0. 5份，水性流平劑0. 8 1份，緩蝕劑0. 4 1份。所述的水性硅丙乳液固含量30 40%，羥基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2 3%。
所述水性潤濕分散劑為H-IO。所述水性消泡劑為SKC水性消泡劑。所述成膜助劑為1，2-丙二醇。所述水性流平劑為BI-300。所述緩蝕劑為二甲基乙醇胺。所述的聚吡咯包覆的納米二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟(1)納米二氧化鈦的改性將納米二氧化鈦加入到硅烷偶聯(lián)劑(KH-570)、分散劑(六偏磷酸鈉)、水的混合液 中，調(diào)節(jié)混合液的PH值為7. 5，用分散機(jī)高速攪拌分散，將所得的混合液離心、洗滌、干燥， 得到改性納米二氧化鈦粉體備用；(2)吡咯包覆納米二氧化鈦的合成將吡咯單體、改性納米二氧化鈦加入到濃度為0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇 溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將過硫酸銨(APS)溶液滴加到濃度為0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中， 用鹽酸調(diào)節(jié)PH為酸性，攪拌均勻備用；將上述兩種制備好的混合液混合，劇烈攪拌(800 lOOOr/min以上)室溫下反應(yīng) M 32h;加入甲醇終止反應(yīng)，用甲醇、水反復(fù)洗滌，過濾、干燥，得到所需的聚吡咯包覆二 氧化鈦納米粒子。步驟⑴中所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-570，用量為納米二氧化鈦質(zhì)量的3 5%。分 散劑為六偏磷酸鈉，用量為納米二氧化鈦質(zhì)量的1 4%。水的用量為納米二氧化鈦質(zhì)量的 20 25倍。步驟(2)所述的吡咯單體與改性納米二氧化鈦的質(zhì)量比為0. 005 0. 04。所述的 CTAB的正己醇溶液的濃度為0. 1 0. 2mol/L。所述的過硫酸銨溶液中APS與吡咯單體的 物質(zhì)的量之比為0. 23 0. 25。
所述的環(huán)保型光催化水性涂料，其制備過程為在室溫下，將水性硅丙乳液、聚吡 咯包覆的納米二氧化鈦、水性潤濕分散劑、水性消泡劑、成膜助劑、水性流平劑、緩蝕劑混合 均勻，制得具有光催化作用的水性涂料。通過透射電鏡照片圖1(各圖片見附圖)，我們可以看到，改性前，納米二氧化鈦粉 體團(tuán)聚嚴(yán)重，粒徑分布不均勻，部分二氧化鈦粒子的粒徑甚至達(dá)到IOOOnm以上。改性后(圖 2)，納米二氧化鈦粒徑分布均勻，分散后納米二氧化鈦的粒徑大約在20 30nm，顆粒團(tuán)聚 現(xiàn)象明顯改善。聚吡咯包覆二氧化鈦后，其透射電鏡圖片如圖3，復(fù)合粒子的粒徑在30 40nm之間，分散性好，粒子成規(guī)則的球形，包覆層聚吡咯的顏色相比于內(nèi)核二氧化鈦的顏色 暗。觀察改性前后二氧化鈦的紅外光譜，如圖4，相對于改性前二氧化鈦的紅外曲線b，改性 后曲線a中，除了出現(xiàn)二氧化鈦在666CHT1處的特征峰外，還在HllcnT1處出現(xiàn)羰基的特征 吸收峰，2936CHT1處對應(yīng)亞甲基的特征吸收峰，這表明偶聯(lián)劑已經(jīng)成功的接枝在二氧化鈦表 面。圖5顯示的聚吡咯包覆二氧化鈦的紅外光譜，在666CHT1處是二氧化鈦的特征吸收峰， 在3402CHT1處是N-H鍵的伸縮震動，2925cm—1處是C-H的伸縮震動，1567cm—1處是吡咯環(huán)的 伸縮震動和C-N CnT1的自由伸縮震動，1485CHT1處是C-N的共軛震動。結(jié)合圖3和圖5，證 明聚吡咯已經(jīng)成功的包覆在二氧化鈦表面。圖6是聚吡咯包覆納米二氧化鈦復(fù)合粒子催化 降解甲基橙的時間-濃度曲線，吡咯單體與納米二氧化鈦的質(zhì)量比設(shè)定為0. 005 0. 04。 當(dāng)聚吡咯用量較少時，二氧化鈦納米粒子表面包覆聚吡咯的量較少，單位時間內(nèi)傳輸?shù)碾?子少，其光催化活性較不明顯；隨著吡咯與二氧化鈦摩爾比的增大，二氧化鈦納米粒子表面 包覆的聚吡咯增多，能夠更好的促進(jìn)電子-空穴對的分離，光催化活性增大。但當(dāng)Py用量 超過一定值時，大量PPy修飾占據(jù)了大部分TW2粒子的表面，一方面生成的空穴無法接觸 OH-和H2O而生成具有強(qiáng)氧化性的· 0H，從而導(dǎo)致其催化活性降低；另一方面使甲基橙分子 不能有效地與TiO2接觸，減少了催化劑表面與甲基橙分子直接接觸的活性位，從而降低了 甲基橙的光催化降解速率。本發(fā)明的光催化涂料，添加了聚吡咯包覆的納米二氧化鈦光催化劑，具有光催化 效率高、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點。根據(jù)“粒子設(shè)計”的概念，巧妙的構(gòu)思，對納米二氧化鈦表面改 性和分散，獲得納米改性二氧化鈦，分散后的納米二氧化鈦的直徑在20 30nm(圖1)。發(fā) 明人通過反膠束法在改性納米二氧化鈦表面成功包覆了一層聚吡咯(圖3)，粒徑在40 50nm，分散均勻。聚吡咯包覆層不僅可以為二氧化鈦光催化提供電子，其分子鏈還可以因為 空間位阻作用阻礙納米二氧化鈦的團(tuán)聚。以聚吡咯包覆二氧化鈦制備光催化劑，合成簡單、 成本低，還可以使得光催化填料獲得有機(jī)無機(jī)復(fù)合的綜合力學(xué)性能。本發(fā)明在制備光催化涂料時選用廣州市眾冠美貿(mào)易有限公司生產(chǎn)的CA-573硅丙 乳液。該硅丙乳液在丙烯酸樹脂合成中引入有機(jī)硅官能團(tuán)制成共聚物，利用有機(jī)硅中鏈能 大于3. 72X 105J/mol的Si-O鏈，以提高丙烯酸樹脂的耐熱性、韌性、高彈性、可塑性，并使 之具有優(yōu)良的耐候性、抗水性、絕緣性、耐寒性和耐腐蝕性等。特別指出，硅丙乳液相對于普 通基體樹脂耐候性好，不會被二氧化鈦光催化劑分解，是制備光催化涂料的理想樹脂基體。需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明制備的水性涂料所用樹脂和涂料助劑均為水性，大大減少 了有機(jī)溶劑的使用，降低了 VOC排放量，與溶劑型涂料相比，降低了生產(chǎn)成本，符合國家節(jié) 能環(huán)保的戰(zhàn)略要求。綜上所述，本發(fā)明制備的聚吡咯包覆納米二氧化鈦光催化水性涂料具有其它光催5化涂料無法比擬的優(yōu)勢，是一種真正綠色環(huán)保的高性價比的產(chǎn)品，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明 制備的光催化水性涂料節(jié)能環(huán)保、成本低、合成簡單、光催化效率高，市場應(yīng)用前景廣闊。


圖1為納米二氧化鈦(P-25粉體)在改性前的透射電鏡圖片；圖2為納米二氧化鈦改性后的透射電鏡圖片；圖3為聚吡咯包覆二氧化鈦的透射電鏡圖片；圖4為改性前后納米二氧化鈦的紅外光譜(a 改性后納米二氧化鈦的紅外曲線， b:改性后納米二氧化鈦的紅外曲線)；圖5為聚吡咯包覆納米二氧化鈦的紅外光譜；圖6為聚吡咯包覆二氧化鈦降解有機(jī)物甲基橙的曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)一步的說明實施例1 環(huán)保型光催化水性涂料，其制備步驟如下①納米二氧化鈦的改性
稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到200ml蒸餾水中，加入硅烷偶聯(lián)劑 KH-5700. 3g，分散劑六偏磷酸鈉0. Ig,調(diào)節(jié)PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、干燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 025g吡咯單體和5g上述制備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度 為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質(zhì)量是0. 0213g)溶液滴加到50ml濃度為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽 酸調(diào)節(jié)PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種制備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應(yīng) 24h ；加入甲醇終止反應(yīng)，用甲醇、水反復(fù)洗滌，離心、干燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化涂料的制備稱取水性硅丙乳液125g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤濕分散劑 H-100. 125g、水性消泡劑SKC 0. 125g、成膜助劑1，2-丙二醇0. 25g、水性流平劑肌K_3001g、 緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 5g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯包覆二氧化鈦光催化 水性涂料。實施例2 環(huán)保型光催化水性涂料，其制備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-25) IOg加入到250ml蒸餾水中，加入硅烷偶聯(lián)劑 KH-5700. 4g，分散劑六偏磷酸鈉0. 25g，調(diào)節(jié)PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、干燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成
稱取0. 1125g吡咯單體和5g上述制備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度 為0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質(zhì)量是0. 0957g)溶液滴加到50ml濃度為0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽 酸調(diào)節(jié)PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種制備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應(yīng) 24h ；加入甲醇終止反應(yīng)，用甲醇、水反復(fù)洗滌，離心、干燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化涂料的制備稱取水性硅丙乳液62. 5g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤濕分散 劑H-100. 0938g、水性消泡劑SKC 0. 1875g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 21875g、水性流平劑 BYK-3000. 5625g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 4375g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化鈦光催化水性涂料。實施例3 環(huán)保型光催化水性涂料，其制備步驟如下(1)納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到225ml蒸餾水中，加入硅烷偶聯(lián)劑 KH-5700. 5g，分散劑六偏磷酸鈉0. 4g，調(diào)節(jié)PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、干燥備用。(2)聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 2g吡咯單體和5g上述制備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度為 0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質(zhì)量是0. 17g)溶液滴加到50ml濃度為0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽酸 調(diào)節(jié)PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種制備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應(yīng) Mh;加入甲醇終止反應(yīng)，用甲醇、水反復(fù)洗滌，離心、干燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。(3)含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化涂料的制備稱取水性硅丙乳液41. 67g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤濕分 散劑H-100. 0833g、水性消泡劑SKC 0. 208g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 2084g、水性流平劑 BYK-3000. 4167g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 4167g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化鈦光催化水性涂料。實施例4 環(huán)保型光催化水性涂料，其制備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到200ml蒸餾水中，加入硅烷偶聯(lián)劑 KH-5700. 3g，分散劑六偏磷酸鈉0. 25g，調(diào)節(jié)PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、干燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 025g吡咯單體和5g上述制備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度 為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質(zhì)量是0. 0213g)溶液滴加到50ml濃度為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種制備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應(yīng) Mh;加入甲醇終止反應(yīng)，用甲醇、水反復(fù)洗滌，離心、干燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化涂料的制備稱取水性硅丙乳液62. 5g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤濕分 散劑H-100. 0938g、水性消泡劑SKC 0. 1875g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 125g、水性流平劑 BYK-3000. 5625g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 25g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯包 覆二氧化鈦光催化水性涂料。實施例5 環(huán)保型光催化水性涂料，其制備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-25) IOg加入到200ml蒸餾水中，加入硅烷偶聯(lián)劑 KH-5700. 4g，分散劑六偏磷酸鈉0. Ig,調(diào)節(jié)PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、干燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 1125g吡咯單體和5g上述制備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃 度為0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨 (APS) (APS的質(zhì)量是0. 0957g)溶液滴加到50ml濃度為0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液 中，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種制備好的混合液混合，劇烈攪拌室 溫下反應(yīng)Mi;加入甲醇終止反應(yīng)，用甲醇、水反復(fù)洗滌，離心、干燥，得到鹽酸摻雜的聚吡 咯包覆二氧化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化涂料的制備稱取水性硅丙乳液125g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤濕分散 劑H-100. 1875g、水性消泡劑SKC 0. 125g、成膜助劑1，2-丙二醇0. 4375g、水性流平劑 BUOOlg、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 875g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯包覆二 氧化鈦光催化水性涂料。實施例6 環(huán)保型光催化水性涂料，其制備步驟如下①納米二氧化鈦的改性
稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到250ml蒸餾水中，加入硅烷偶聯(lián)劑 KH-5700. 3g，分散劑六偏磷酸鈉0. 4g，調(diào)節(jié)PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、干燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 025g吡咯單體和5g上述制備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度 為0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質(zhì)量是0. 0213g)溶液滴加到50ml濃度為0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽 酸調(diào)節(jié)PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種制備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應(yīng) 24h ；加入甲醇終止反應(yīng)，用甲醇、水反復(fù)洗滌，離心、干燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。
③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化涂料的制備稱取水性硅丙乳液41. 67g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤濕分 散劑H-100. 0417g、水性消泡劑SKC 0. 2084g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 0833g、水性流平劑 BI-3000.4167g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 1667g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化鈦光催化水性涂料。實施例7 環(huán)保型光催化水性涂料，其制備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到200ml蒸餾水中，加入硅烷偶聯(lián)劑 KH-5700. 5g，分散劑六偏磷酸鈉0. Ig,調(diào)節(jié)PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、干燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 2g吡咯單體和5g上述制備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度為 0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質(zhì)量是0. 17g)溶液滴加到50ml濃度為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽酸 調(diào)節(jié)PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種制備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應(yīng) Mh;加入甲醇終止反應(yīng)，用甲醇、水反復(fù)洗滌，離心、干燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化涂料的制備稱取水性硅丙乳液125g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤濕分散劑 H-100. 25g、水性消泡劑SKC 0. 125g、成膜助劑1，2_丙二醇0. 625g、水性流平劑肌K_3001g、 緩蝕劑二甲基乙醇胺1. 25g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯包覆二氧化鈦光催化 水性涂料。實施例8 環(huán)保型光催化水性涂料，其制備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-2Q IOg加入到200ml蒸餾水中，加入硅烷偶聯(lián)劑 KH-5700. 4g，分散劑六偏磷酸鈉0. 4g，調(diào)節(jié)PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、干燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 1125g吡咯單體和5g上述制備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度 為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質(zhì)量是0. 0957g)溶液滴加到50ml濃度為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽 酸調(diào)節(jié)PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種制備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應(yīng) 24h ；加入甲醇終止反應(yīng)，用甲醇、水反復(fù)洗滌，離心、干燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化涂料的制備稱取水性硅丙乳液41. 67g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤濕分 散劑H-100. 0625g、水性消泡劑SKC 0. 2084g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 1458g、水性流平劑9BYK-3000. 4167g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 2917g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化鈦光催化水性涂料。實施例9:環(huán)保型光催化水性涂料，其制備步驟如下①納米二氧化鈦的改性稱取納米二氧化鈦(P-20 IOg加入到200ml蒸餾水中，加入硅烷偶聯(lián)劑 KH-5700. 5g，分散劑六偏磷酸鈉0. 25g，調(diào)節(jié)PH值為7. 5，高速攪拌分散，將所得的混合液離 心、洗滌、干燥備用。②聚吡咯包覆納米二氧化鈦的合成稱取0. 2g吡咯單體和5g上述制備的改性二氧化鈦粉體加入到裝有50ml濃度為 0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將2. 5ml過硫酸銨(APS) (APS的質(zhì)量是0. 17g)溶液滴加到50ml濃度為0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽酸 調(diào)節(jié)PH值為4. 7，攪拌均勻備用。將上述兩種制備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應(yīng) Mh;加入甲醇終止反應(yīng)，用甲醇、水反復(fù)洗滌，離心、干燥，得到鹽酸摻雜的聚吡咯包覆二氧 化鈦納米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化鈦的光催化涂料的制備稱取水性硅丙乳液62. 5g、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦粉體0. 5g、水性潤濕分 散劑H-100. 125g、水性消泡劑SKC 0. 1875g、成膜助劑1,2-丙二醇0. 3125g、水性流平劑 BYK-3000. 5625g、緩蝕劑二甲基乙醇胺0. 625g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯包 覆二氧化鈦光催化水性涂料。
權(quán)利要求
1 一種環(huán)保型光催化水性涂料，其特征是，包括以下組分水性硅丙乳液、聚吡咯包覆 的納米二氧化鈦、水性潤濕分散劑、水性消泡劑、成膜助劑、水性流平劑、緩蝕劑。
2.按照權(quán)利要求1所述的環(huán)保型光催化水性涂料，其特征是，聚吡咯包覆的納米二氧 化鈦的重量占水性硅丙乳液質(zhì)量的0. 4 1. 2%。
3.按照權(quán)利要求2所述的環(huán)保型光催化水性涂料，其特征是，各組分的質(zhì)量份比為水 性硅丙乳液100份，聚吡咯包覆的納米二氧化鈦0. 4 1. 2份，水性潤濕分散劑0. 1 0. 2 份，水性消泡劑0. 1 0. 5份，成膜助劑0. 2 0. 5份，水性流平劑0. 8 1份，緩蝕劑0. 4 1份。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的環(huán)保型光催化水性涂料，其特征是，所述水性潤濕分散劑 為H-10，所述水性消泡劑為SKC水性消泡劑。
5.按照權(quán)利要求1或3所述的環(huán)保型光催化水性涂料，其特征是，所述成膜助劑為1， 2-丙二醇，所述水性流平劑為BI-300，所述緩蝕劑為二甲基乙醇胺。
6.按照權(quán)利要求1所述的環(huán)保型光催化水性涂料，其特征是，所述的聚吡咯包覆的納 米二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟(1)納米二氧化鈦的改性將納米二氧化鈦加入到硅烷偶聯(lián)劑、分散劑、水的混合液中，調(diào)節(jié)混合液的PH值為 7. 5，用分散機(jī)高速攪拌分散，將所得的混合液離心、洗滌、干燥，得到改性納米二氧化鈦粉 體備用；(2)吡咯包覆納米二氧化鈦的合成將吡咯單體、改性納米二氧化鈦加入到濃度為0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液 中，攪拌至溶液澄清透明，備用；將過硫酸銨溶液滴加到濃度為0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用鹽酸調(diào)節(jié) PH為酸性，攪拌均勻備用；將上述兩種制備好的混合液混合，劇烈攪拌室溫下反應(yīng)M 32h ；加入甲醇終止反應(yīng)， 用甲醇、水反復(fù)洗滌，過濾、干燥，得到所需的聚吡咯包覆二氧化鈦納米粒子。
7.按照權(quán)利要求6所述的環(huán)保型光催化水性涂料，其特征是，步驟(1)中所述的硅烷偶 聯(lián)劑用量為納米二氧化鈦質(zhì)量的3 5 %，分散劑用量為納米二氧化鈦質(zhì)量的1 4%，水 的用量為納米二氧化鈦質(zhì)量的20 25倍。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的環(huán)保型光催化水性涂料，其特征是，步驟(1)中所述的硅 烷偶聯(lián)劑為KH-570，分散劑為六偏磷酸鈉。
9.按照權(quán)利要求6所述的環(huán)保型光催化水性涂料，其特征是，步驟( 所述的吡咯單體 與改性納米二氧化鈦的質(zhì)量比為0. 005 0. 04，所述的CTAB的正己醇溶液的濃度為0. 1 0. 2mol/L。所述的過硫酸銨溶液中APS與吡咯單體的物質(zhì)的量之比為0. 23 0. 25。
10.權(quán)利要求1所述的環(huán)保型光催化水性涂料的制備方法，其特征是，在室溫下，將水 性硅丙乳液、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦、水性潤濕分散劑、水性消泡劑、成膜助劑、水性流 平劑、緩蝕劑混合均勻制得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保型光催化水性涂料及其制備方法，該種涂料包括水性硅丙乳液、聚吡咯包覆的納米二氧化鈦、水性潤濕分散劑、水性消泡劑、成膜助劑、水性流平劑、緩蝕劑。本發(fā)明制備的光催化水性涂料節(jié)能環(huán)保、成本低、合成簡單、光催化效率高，市場應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號C09D133/04GK102051098SQ20101056100
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者劉鋒, 孫立波, 王穎, 石元昌 申請人:山東大學(xué)