一种微孔型纳米涂料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种微孔型纳米涂料的制备方法，其特征在于微孔型纳米涂料包含以下组分：(1)多孔材料，所述多孔材料的含量为1-40%。(2)纳米粒子，含量为1-40%，所述纳米粒子的选自纳米氧化钛、纳米银，纳米铝或其组合物。(3)成膜物质，含量为5-80%，所述成膜物质为丙烯酸树脂。(4)添加剂，所述添加剂包括1-2%分散剂、1-2%消泡剂和1-3%的增稠剂，所述增稠剂选自，分子量为3-10万的羟乙基纤维素。(5)去离子水，所述去离子水的含量为5-15%。使涂膜内部的纳米粒子也可发挥吸附和催化的作用，同时也有利于抗菌物质的有序释放，从而使涂层具有长效吸附降解有害物质和长效抗菌的功效。
【专利说明】一种微孔型纳米涂料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料技术，具体涉及一种微孔型纳米涂料的制备方法。
【背景技术】
[0002]复合纳米材料即将不同功能的纳米材料整合到一起，从而获得单一材料物化性质外的协同效应，如表面更易功能化、更多的结合位点、更高的比表面积、更高介电常数、变化的吸收带隙和催化活性等。其中，金属与无机物的纳米复合结构因为综合了金属的高电导率和无机材料固有的物化性能，在能量储存、工业催化、功能陶瓷、生物制药等领域具有广阔的研究和应用前景(上海交通大学2009年博士论文；Desalination，2013，308:15~33)。而在各种纳米结构中，多孔材料由于具有较高的表面积、及利于气体溶液渗透的孔道等优点，而被广泛研究应用。因此，开发金属/无机材料的多孔纳米结构具有重要的研究意义和应用前景。
[0003]目前，纳米材料已开始在涂料中有了广泛的应用。由于纳米粒子具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因而展现出许多特殊的性质。当把这些材料加入传统的涂料之中，就能产生良好的效果，如长效抗菌性能，紫外屏蔽性能，光催化性能等，并同时增加涂料的一些固有性质，如涂膜柔韧性，涂层硬度，附着力，耐汽油性，抗碱性等性能等等。本发明的多孔材料为碳包覆铜/金属氧化物具有纳米尺寸的三维孔道结构，产物形貌均一、可控，且制备方法简单，成本低廉，环境友好，并将其作为一个组分加入涂料中，使纳米粒子可以容易被多孔物质吸附而不易相互吸附成团。多孔物质的存在，可在涂层内形成有效的微孔 通道，使涂膜内部的纳米粒子也可发挥吸附和催化的作用，同时也有利于抗菌物质的有序释放，从而使涂层具有长效吸附降解有害物质和长效抗菌的功效。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种微孔型纳米涂料的制备方法，其特征在于所述微孔型纳米涂料包含以下组分:
[0005](I)多孔材料，所述多孔材料的含量为1_40%。
[0006](2)纳米粒子，含量为1_40%，所述纳米粒子的选自纳米氧化钛、纳米银，纳米铝或其组合物。
[0007](3)成膜物质，含量为5-80%，所述成膜物质为丙烯酸树脂。
[0008](4)添加剂，所述添加剂包括1-2%分散剂、1-2%消泡剂和1-3%的增稠剂，所述增稠剂选自，分子量为3-10万的羟乙基纤维素。
[0009](5)去尚子水，所述去尚子水的含量为5_15%。
[0010]首先多孔材料的制备:
[0011]步骤一，选取纳米金属混合物
[0012]所述纳米金属混合物由纳米醋酸镉和纳米醋酸铜粉体组成，所述醋酸镉和醋酸铜的摩尔比为2:1。[0013]步骤二，第一溶液的制备
[0014]将步骤一的纳米金属混合物与表面活性剂和乙二醇溶液混合，质量比为:纳米金属混合物:表面活性剂:乙二醇溶液=(5-7): (3-5):300，将混合液在60-90°C油浴中以600-1000r/min的速率搅拌10-30分钟，自然冷却制得第一溶液。
[0015]步骤三:第二溶液的制备
[0016]将乙二醇和草酸于常温下混合，制得第二溶液，所述乙二醇和草酸的质量比为100:3。
[0017]步骤四:复合前驱体的制备
[0018]将步骤三所制得的第二溶液以3-10mL/min的滴速滴入步骤二所制得的第一溶液中，以600-1000r/min的速率60-100°C恒温搅拌8h ;反应结束后，将反应生成物分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，离心收集，于烘箱中80°C干燥6h，即得到复合前驱体。所述第二溶液和第一溶液的质量比为:1:3-4。
[0019]步骤五:碳包覆Cu/CdO复合多孔材料的制备
[0020]将步骤四所制得复合前驱体至于管式炉中，通以氢气体积含量为1-10%的X/H2气氛，以5°C /min的速率升温至200°C，恒温保持2h，然后以5°C /min升至450°C，恒温保持2h,即得碳包覆Cu/CdO复合多孔材料，所述X为纯度不小于99.9%的氮气、氩气、氦气中的一种，氢气的体积含量在1%-10%。
[0021]然后，按前述组分选取多孔材料、纳米粒子、成膜物质、添加剂和去离子水，并将多孔材料过800目的筛，混合至·容器中，采用机械搅拌混合均匀，形成稳定的涂料。
[0022]2.如权利要求1所述的微孔型纳米涂料的制备方法，其特征在于所述纳米醋酸镉和纳米醋酸铜粉体的粒径为l_50nm，所制得的的多孔材料的孔隙率为86%以上，孔洞的大小为 l-25nm。
[0023]3.如权利要求1所述的微孔型纳米涂料的制备方法，其特征在于所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、氯化三甲基十六烷基铵(CTAC)、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚合物(F127)中的一种或以任意比的混合物。
[0024]4.如权利要求1所述的微孔型纳米涂料的制备方法，其特征在于所述纳米粒子的粒径为l-10nm。
[0025]本发明的有益效果主要在于:
[0026]本发明的多孔材料为碳包覆铜/金属氧化物具有纳米尺寸的三维孔道结构，产物形貌均一、可控，且制备方法简单，成本低廉，环境友好，并将其作为一个组分加入涂料中，使纳米粒子可以容易被多孔物质吸附而不易相互吸附成团。多孔物质的存在，可在涂层内形成有效的微孔通道，使涂膜内部的纳米粒子也可发挥吸附和催化的作用，同时也有利于抗菌物质的有序释放，从而使涂层具有长效吸附降解有害物质和长效抗菌的功效.【具体实施方式】
[0027]一种微孔型纳米涂料的制备方法，其特征在于所述微孔型纳米涂料包含以下组分:
[0028](I)多孔材料，所述多孔材料的含量为1_40%。[0029](2)纳米粒子，含量为1_40%，所述纳米粒子的选自纳米氧化钛、纳米银，
[0030]纳米铝或其组合物。
[0031](3)成膜物质，含量为5_80%，所述成膜物质为丙烯酸树脂。
[0032](4)添加剂，所述添加剂包括1-2%分散剂、1-2%消泡剂和1_3%的增稠剂，所述增稠剂选自，分子量为3-10万的羟乙基纤维素。
[0033](5)去尚子水，所述去尚子水的含量为5_15%。
[0034]首先多孔 材料的制备:
[0035]步骤一，选取纳米金属混合物
[0036]所述纳米金属混合物由0.02mol纳米醋酸镉和0.02mol纳米醋酸铜粉体组成。
[0037]步骤二，第一溶液的制备
[0038]将步骤一的纳米金属混合物与4g表面活性剂和300mL乙二醇溶液混合，将混合液在80°C油浴中以800r/min的速率搅拌150分钟，自然冷却制得第一溶液。
[0039]步骤三:第二溶液的制备
[0040]将100乙二醇和0.03ml草酸于常温下混合，制得第二溶液。
[0041]步骤四:复合前驱体的制备
[0042]将步骤三所制得的第二溶液以5mL/min的滴速滴入步骤二所制得的第一溶液中，以800r/min的速率80°C恒温搅拌8h ;反应结束后，将反应生成物分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，离心收集，于烘箱中80°C干燥6h，即得到复合前驱体。
[0043]步骤五:碳包覆Cu/CdO复合多孔材料的制备
[0044]将步骤四所制得复合前驱体至于管式炉中，通以氢气体积含量为1-10%的X/H2气氛，以5°C /min的速率升温至200°C，恒温保持2h，然后以5°C /min升至450°C，恒温保持2h,即得碳包覆Cu/CdO复合多孔材料，所述X为纯度不小于99.9%的氮气、氩气、氦气中的一种，氢气的体积含量在1%-10%。
[0045]所述纳米醋酸镉和纳米醋酸铜粉体的粒径为l_50nm，所制得的的多孔材料的孔隙率为86%以上，孔洞的大小为l_25nm。
[0046]所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、氯化三甲基十六烷基铵(CTAC)、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚合物(F127)中的一种或以任意比的混合物。
[0047]所述纳米粒子的粒径为l-10nm。
[0048]选取800目的40g前面制备的多孔材料，16g纳米氧化钛，4克纳米银粉，80g丙烯酸树脂，3g分散剂和3g消泡剂、4g羟乙基纤维素和30g去离子水至于容器中，采用机械搅拌混合均匀，形成稳定的涂料。所述涂料具有较多微孔通道，有长效吸附、催化降解有机有害气体和杀菌性能。所述涂料常温下水接触角大于120度。
[0049]GB/T1733-93的耐水实验测试结果为360小时无异样；
[0050]GB1727-79的耐醇性(60%乙醇溶液)测试结果为100小时无异样。
[0051]以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域的技术人员根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，均属本发明保护范围。
【权利要求】
1.一种微孔型纳米涂料的制备方法，其特征在于所述微孔型纳米涂料包含以下组分: (1)多孔材料，所述多孔材料的含量为1-40%。 (2)纳米粒子，含量为1_40%，所述纳米粒子的选自纳米氧化钛、纳米 银，纳米铝或其组合物。 (3)成膜物质，含量为5-80%，所述成膜物质为丙烯酸树脂。 (4)添加剂，所述添加剂包括1-2%分散剂、1-2%消泡剂和1-3%的增稠 剂，所述增稠剂选自，分子量为3-10万的羟乙基纤维素。 (5)去尚子水，所述去尚子水的含量为5_15%。 首先多孔材料的制备: 步骤一，选取纳米金属混合物 所述纳米金属混合物由纳米醋酸镉和纳米醋酸铜粉体组成，所述醋酸镉和醋酸铜的摩尔比为2:1。 步骤二，第一溶液的制备 将步骤一的纳米金属混合物与表面活性剂和乙二醇溶液混合，质量比为:纳米金属混合物:表面活性剂:乙二醇溶液=(5-7): (3-5):300，将混合液在60-90°C油浴中以600-1000r/min的速率搅拌10-30分钟，自然冷却制得第一溶液。 步骤三:第二溶液的制备 将乙二醇和草酸于常温下混合，制得第二溶液，所述乙二醇和草酸的质量比为100:3。 步骤四:复合前驱体的制备 将步骤三所制得的第二溶液以3-10mL/min的滴速滴入步骤二所制得的第一溶液中，以600-1000r/min的速率60-100°C恒温搅拌8h ;反应结束后，将反应生成物分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，离心收集，于烘箱中80°C干燥6h，即得到复合前驱体。所述第二溶液和第一溶液的质量比为:1:3-4。 步骤五:碳包覆Cu/CdO复合多孔材料的制备 将步骤四所制得复合前驱体至于管式炉中，通以氢气体积含量为1-10%的X/H2气氛，以5°C /min的速率升温至200°C，恒温保持2h，然后以5°C /min升至450°C，恒温保持2h，即得碳包覆Cu/CdO复合多孔材料，所述X为纯度不小于99.9%的氮气、氩气、氦气中的一种，氢气的体积含量在1%-10%。 然后，按前述组分选取多孔材料、纳米粒子、成膜物质、添加剂和去离子水，并将多孔材料过800目的筛，混合至容器中，采用机械搅拌混合均匀，形成稳定的涂料。
2.如权利要求1所述的微孔型纳米涂料的制备方法，其特征在于所述纳米醋酸镉和纳米醋酸铜粉体的粒径为l_50nm，所制得的的多孔材料的孔隙率为86%以上，孔洞的大小为l-25nm。
3.如权利要求1所述的微孔型纳米涂料的制备方法，其特征在于所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PV P)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、氯化三甲基十六烷基铵(CTAC)、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚合物(F127)中的一种或以任意比的混合物。
4.如权利要求1所述的微孔型纳米涂料的制备方法，其特征在于所述纳米粒子的粒径为 1-1Onm0
【文档编号】C09D133/00GK103740209SQ201410038612
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】李申, 李春涛, 申峰, 邱俊 申请人:南通广泰生化制品有限公司