用于金屬基材的自清潔防腐溶膠制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及溶膠制備技術，旨在提供一種用于金屬基材的自清潔防腐溶膠制備方法。該方法是：在攪拌件下，將正硅酸甲酯或正硅酸乙酯的氨氣的飽和醇溶劑中，然后加入水反應，經(jīng)旋轉蒸發(fā)去掉部分醇溶劑，獲得高固含量的粒子型納米二氧化硅溶膠；繼續(xù)加入Al(OH)3溶膠，陳化；繼續(xù)加入納米二氧化鈦粉體、玻璃珠，攪拌后溶膠過濾；繼續(xù)加入用于調節(jié)pH值的催化劑，逐滴加入有機硅氧烷，反應后制得產(chǎn)品。本發(fā)明在采用Al(OH)3溶膠原位包覆改性包覆二氧化硅溶膠的基礎上，引入銳鈦礦二氧化鈦納米粉體，通過研磨分散使其均勻分散在Al(OH)3溶膠原位包覆改性包覆二氧化硅溶膠中，使納米銳鈦礦二氧化鈦在制備的涂層中均勻分散，在涂層防腐的基材上，可有效提高涂層的自清潔性能。
【專利說明】用于金屬基材的自清潔防腐溶膠制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及溶膠制備技術，特別涉及用于用于金屬基材的自清潔防腐溶膠制備方 法。

【背景技術】
[0002] 無機陶瓷涂料是一種新型有機無機復合涂料，基于溶膠一凝膠技術的有機無機納 米復合涂層（無機瓷膜）通過有機基團的引入，使涂層不僅兼具有機涂層的柔韌性和無機 涂層的耐腐蝕特性，且施工方便，通過低溫（100?250°C )固化即可得到具有高硬度、耐腐 蝕、耐磨、耐熱、不燃、低污染、陶瓷質地的涂層，成為金屬涂層防腐領域的一種環(huán)保、清潔的 替代品，可廣泛應用于鋁、鐵等金屬或合金的大氣防腐領域內替代環(huán)境污染嚴重、對人體有 害的氧化鉻涂層的預處理涂層，具有廣闊的應用前景。另一方面涂覆涂層的金屬板材在室 外環(huán)境使用過程中，涂層表面容易積累灰塵、有機排放物等污垢而影響涂層的外觀。自清潔 功能是指材料表面能自動保持清潔狀態(tài)的性能。自清潔功能的涂層必須具有以下兩種功 能：1)涂層表面具有超親水性（較小的接觸角）使污垢很容易在雨水或自來水的沖刷下被 帶走；2)在自然光照條件下具有光催化性能，能自動清除油污。目前，材料表面的接觸角大 小是衡量涂層自清潔性能的主要指標。銳鈦礦型二氧化鈦是一種很好的光催化半導體材 料，具有優(yōu)良的自清潔性能。針對上述問題，本發(fā)明銳鈦礦型納米二氧化鈦具有很好的光催 化性能，本發(fā)明在前期基礎上，引入二氧化鈦納米粉體，使涂層在防腐的同時，具有更好的 自清潔性能，降低了涂層的維護成本。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種用于金屬基材的 自清潔防腐溶膠制備方法。
[0004] 本發(fā)明提供了一種用于金屬基材的自清潔防腐溶膠制備方法，包括如下步驟：
[0005] (1)在300r/min的攪拌條件下，將正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的一種或兩種的混 合物加入至1?5質量倍的氨氣的飽和醇溶劑中，然后加入水，并使水與硅元素的摩爾比為 6?10 : 1 ;在60°C下反應8h后，經(jīng)旋轉蒸發(fā)去掉所加入醇溶劑的30%質量，獲得高固含 量的粒子型納米二氧化硅溶膠；
[0006] (2)在800r/min的攪拌速率下，向粒子型納米二氧化娃溶膠中加入Al (OH)3溶膠， 保持Si : Al的摩爾比為5?I : 1 ;在50°C陳化24小時后，獲得Al (OH) 3溶膠原位改性 包覆的復合二氧化硅溶膠；
[0007] (3)在500r/min的攪拌速度下，向前述復合二氧化硅溶膠中加入納米二氧化 鈦粉體，再加入玻璃珠，使復合二氧化硅溶膠：納米二氧化鈦粉體：玻璃珠的質量比為 10 : 1 : 5;攪拌8h后，溶膠通過200目的濾網(wǎng)過濾得到二氧化鈦摻雜復合二氧化硅溶膠；
[0008] (4)在300r/min的攪拌條件下，向二氧化鈦摻雜復合二氧化硅溶膠中加入用于調 節(jié)pH值的催化劑，使溶膠的pH值保持在1?5 ;攪拌0. 5h后，將有機硅氧烷逐滴加入上述 溶膠中，控制有機硅氧烷與復合二氧化硅溶膠的質量比為2 : 1?I : 2,在30°C下反應6h 后，制得適用于金屬基材的自清潔防腐溶膠。
[0009] 本發(fā)明中，步驟（1)氨氣的飽和醇溶劑中醇溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇其中一種或 其中幾種的組合。
[0010] 本發(fā)明中，步驟（3)納米二氧化鈦粉體為銳鈦礦型納米二氧化鈦的粉體，平均粒 度在 80nm ?100nm。
[0011] 本發(fā)明中，步驟（3)玻璃珠為研磨介質，直徑為6mm。
[0012] 本發(fā)明中，步驟（4)中催化劑為HC1、HNO3、甲酸其中一種或其中幾種的組合。
[0013] 本發(fā)明中，步驟（4)中有機硅氧烷為甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三 甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷其中一種或其中幾種的組合。
[0014] 與現(xiàn)有制備技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0015] 本發(fā)明在采用Al (OH)3溶膠原位包覆改性包覆二氧化硅溶膠的基礎上，引入銳鈦 礦二氧化鈦納米粉體，通過研磨分散使其均勻分散在Al (OH) 3溶膠原位包覆改性包覆二氧 化硅溶膠中，再經(jīng)與有機硅復合制備出具有自清潔性能的金屬基材防腐溶膠。使納米銳鈦 礦二氧化鈦在制備的涂層中均勻分散，在涂層防腐的基材上，可有效提高涂層的自清潔性 能。

【具體實施方式】
[0016] 以下通過實例進一步對本發(fā)明進行描述。
[0017] 本發(fā)明中用于金屬基材的自清潔防腐溶膠制備方法，包括如下幾個步驟：
[0018] (1)在300r/min的攪拌條件下，將正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的一種或兩種的混 合物加入至1?5質量倍的氨氣的飽和醇溶劑中，然后加入水，并使水與硅元素的摩爾比為 6?10 : 1 ;在60°C下反應8h后，經(jīng)旋轉蒸發(fā)去掉所加入醇溶劑的30%質量，獲得高固含 量的粒子型納米二氧化硅溶膠；
[0019] (2)在800r/min的攪拌速率下，向粒子型納米二氧化娃溶膠中加入Al (OH)3溶膠， 保持Si : Al的摩爾比為5?I : 1 ;在50°C陳化24小時后，獲得Al (OH) 3溶膠原位改性 包覆的復合二氧化硅溶膠；
[0020] (3)在500r/min的攪拌速度下，向前述復合二氧化硅溶膠中加入納米二氧化 鈦粉體，再加入玻璃珠，使復合二氧化硅溶膠：納米二氧化鈦粉體：玻璃珠的質量比為 10 : 1 : 5;攪拌8h后，溶膠通過200目的濾網(wǎng)過濾得到二氧化鈦摻雜復合二氧化硅溶膠；
[0021] (4)在300r/min的攪拌條件下，向二氧化鈦摻雜復合二氧化硅溶膠中加入用于調 節(jié)pH值的催化劑，使溶膠的pH值保持在1?5 ;攪拌0. 5h后，將有機硅氧烷逐滴加入上述 溶膠中，控制有機硅氧烷與復合二氧化硅溶膠的質量比為2 : 1?1 : 2,在30°C下反應6h 后，制得適用于金屬基材的自清潔防腐溶膠。
[0022] 本發(fā)明中用于金屬基材的自清潔防腐溶膠的使用方法：
[0023] 樣品溶膠通過噴涂方式在金屬鋁板表面涂覆，100°C表干IOmin后，在250°C熱處 理20min后形成3?5微米厚的自清潔防腐涂層。
[0024] 各實施例中的試驗數(shù)據(jù)見下表：從表中可以看出，加入納米二氧化鈦的樣品溶膠 (序號1到9)制備的涂層接觸角均在10度以內，具有較好的自清潔性能，而未加納米二氧 化鈦的實例樣品溶膠制備的涂層接觸角較大（67度）。涂層的其他性能如：鉛筆硬度、耐腐 蝕性能（中性鹽霧試驗）等未發(fā)生明顯變化?？梢姡{米二氧化鈦的加入在不影響涂層其 他性能的前提下較大程度地提高了涂層的自清潔性能。
[0025] 涂層采用以下標準測試各方面性能：
[0026] 1)涂層鉛筆硬度采用美國材料學會ASTM3363標準測試；
[0027] 2)涂層接觸角用德國KRUSS接觸角測定儀測試；
[0028] 3)涂層中性鹽霧試驗采用漆膜性能測試國家標準GB-T1771-1991測試。
[0029]

【權利要求】
1. 用于金屬基材的自清潔防腐溶膠制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 在300r/min的攪拌條件下，將正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的一種或兩種的混合物 加入至1?5質量倍的氨氣的飽和醇溶劑中，然后加入水，并使水與硅元素的摩爾比為6? 10 : 1;在60°C下反應8h后，經(jīng)旋轉蒸發(fā)去掉所加入醇溶劑的30%質量，獲得高固含量的 粒子型納米二氧化硅溶膠； (2) 在800r/min的攪拌速率下，向粒子型納米二氧化娃溶膠中加入A1 (OH)3溶膠，保持 Si : A1的摩爾比為5?1 : 1 ;在50°C陳化24小時后，獲得A1 (OH) 3溶膠原位改性包覆的 復合二氧化硅溶膠； (3) 在500r/min的攪拌速度下，向前述復合二氧化娃溶膠中加入納米二氧化鈦粉體， 再加入玻璃珠，使復合二氧化硅溶膠：納米二氧化鈦粉體：玻璃珠的質量比為10 : 1 : 5 ; 攪拌8h后，溶膠通過200目的濾網(wǎng)過濾得到二氧化鈦摻雜復合二氧化硅溶膠； (4) 在300r/min的攪拌條件下，向二氧化鈦摻雜復合二氧化硅溶膠中加入用于調節(jié)pH 值的催化劑，使溶膠的pH值保持在1?5 ;攪拌0. 5h后，將有機硅氧烷逐滴加入上述溶膠 中，控制有機硅氧烷與復合二氧化硅溶膠的質量比為2 : 1?1 : 2,在30°C下反應6h后， 制得適用于金屬基材的自清潔防腐溶膠。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（1)氨氣的飽和醇溶劑中醇溶劑為甲 醇、乙醇、異丙醇其中一種或其中幾種的組合。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3)納米二氧化鈦粉體為銳鈦礦型納 米二氧化鈦的粉體，平均粒度在80nm?100nm。
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3)玻璃珠為研磨介質，直徑為6mm。
5. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（4)中催化劑為HC1、HN0 3、甲酸其中 一種或其中幾種的組合。
6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（4)中有機硅氧烷為甲基三甲氧基硅 烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷其中一種或其中幾種的組合。
【文檔編號】C09D5/08GK104497647SQ201410722695
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權日:2014年12月3日
【發(fā)明者】吳春春, 汪海風, 楊輝, 申乾宏, 闕永生 申請人:浙江大學