专利名称：一种纳米TiO<sub>2</sub>-SnO<sub>2</sub>复合溶胶、涂层及其制备方法
技术领域：
本发明属于功能复合涂层材料技术领域，涉及纳米复合涂层的溶胶制备工艺，尤其涉及一种耐蚀性纳米SnO2-TiA复合涂层的制备工艺。
背景技术：
金属、玻璃或塑料的表面容易发生腐蚀、划伤或风化等损伤。保护这些材料的方法之一就是采用涂料涂层。由于纳米功能涂层具有光学、电学、磁学等优异性能，备受关注。TiO2来源丰富，产量大，无毒，化学性质稳定，可作为光催化剂涂层用于光解水和光降解有机物。SnA也可作为一种功能性涂层，在气敏，湿敏，光学技术等方面有着广泛应用。纳米化、复合化和掺杂化是提高涂层功能的重要途径。目前常见的纳米涂料是在涂料系统中加入纳米粉末，因为纳米粉末的无机特性和涂料系统的有机组分往往不匹配，容易造成纳米粒子在涂料中的局部团聚，这种不均勻分散的纳米粒子，不仅不能使其优良的功能在涂料中体现，反而会导致涂料涂覆在材料表面后，出现涂层开裂、剥落等缺陷。中国专利CN2006100837M. 2公开了一种用于建筑物表面的耐污防粘的纳米涂料制备方法，是先将纳米粒子分散，然后再加入到有机涂料体系中去。溶胶-凝胶法是20世纪60年代发展起来的涂层制备方法，本专利利用该方法制备纳米涂层，其基本步骤是先用金属无机盐或有机金属化合物在低温下液相合成为溶胶，然后采用刷、喷或浸涂法使溶液吸附在基材上，经胶化后成为凝胶纳米晶涂层。由于溶胶的前驱体可提纯且溶胶-凝胶过程在常温下液相成膜，设备简单，操作方便。
发明内容
本发明的目的是为了克服复合溶胶制备现有技术的不足，提供一种成本低廉、工艺简便的纳米TiO2-Sr^2复合溶胶及其涂层制备工艺。本发明的发明目的通过如下技术方案实现纳米TiO2-Sr^2复合溶胶的制备工艺，具体步骤包括将二氧化钛溶胶和二氧化锡溶胶混合，其混合体积比为1 1 1 3。制备方法包括将含钛的有机化合物溶解于无水乙醇中，加入乙酰丙酮作为抑制剂，搅拌下滴入盐酸与乙醇的混合液，85 95°C加热2 8小时。反应体系中，钛酸酯类化合物体积含量为3% 25%、乙酰丙酮体积含量为 2%;盐酸含量为0. 04 0. 15mol/ L0所述的二氧化锡溶胶中，制备方法包括将四氯化锡溶解于解于乙醇和水的混合物中，加入十六烷基三甲基溴化铵做为分散剂，搅拌3 10小时，超声10 50分钟。二氧化锡溶胶中，十六烷基三甲基溴化铵含量为0. 005 0. 02g/ml。上述方法所得到的纳米TiO2-Sr^2复合溶胶，其中Ti02、SnO2的粒径为纳米级别。
这种溶胶可用于制备纳米TiO2-Sr^2复合涂层将纳米TiO2-SnO2复合溶胶涂刷在基材上，干燥后以0. 5 3°C /min速度升温，加热到150 300°C后保温10分钟 1小时， 冷却后洗涤烘干。基材为陶瓷、玻璃或金属。本发明分别制备纳米TiA和SnA溶胶，然后按一定比例混合，通过溶胶凝胶法制备的均勻分散透明溶胶，是一种复合溶胶；所制备的涂层对基材有良好的结合力，能赋予基材表面优良的耐腐蚀性能。
具体实施例方式下面结合具体的实施例进一步说明本发明是如何实现的实施例1A、配胶(一)二氧化钛溶胶的配制采用钛酸正丁酯为原料，取钛酸正丁酯5ml，溶于95ml无水乙醇中，加入乙酰丙酮 1. 5ml作为抑制剂，然后在强烈搅拌下，滴入lOmol/L盐酸1. 5ml与无水乙醇7ml的混合液到溶液中，90°C恒温加热3小时，室温冷却即得到稳定的二氧化钛溶胶；(二)二氧化锡溶胶的配制采用五水四氯化锡40g为原料，溶于无水乙醇90ml中，加入IOml去离子水，然后加入Ig十六烷基三甲基溴化铵做分散剂，室温下磁力搅拌5小时，再将溶液置于超声波装置中超声振荡20分钟，得二氧化锡溶胶；B、混胶将上述二氧化钛溶胶和二氧化锡溶胶按1 1体积比混合即得复合溶胶。复合溶胶中二氧化钛和二氧化锡颗粒为纳米级。C、制备涂层将45号钢打磨、清洗、烘干。将上述复合溶胶采用刷涂方式涂于基材。室温放置 24小时后，置入马弗炉中随炉加热，加热速度为1. 5°C /min，加热到预定温度150°C后保温 0.5小时，然后关闭炉子，随炉冷却至室温，从马弗炉中取出用蒸馏水冲洗干净后烘干即制得本发明复合涂层。实施例2A、配胶( 一 ) 二氧化钛溶胶的配制采用钛酸正丁酯有机化合物为原料，取钛酸正丁酯20ml，溶于80ml无水乙醇中， 加入乙酰丙酮2ml作为抑制剂，然后在强烈搅拌下，滴入lOmol/L盐酸0. 5ml与无水乙醇 7. 5ml的混合液到溶液中，85°C恒温加热7小时，室温冷却即得到稳定的二氧化钛溶胶；( 二)二氧化锡溶胶的配制采用无水四氯化锡50g为原料，溶于无水乙醇90ml中，加入IOml去离子水，然后加入Ig十六烷基三甲基溴化铵做分散剂，室温下磁力搅拌9小时，再将溶液置于超声波装置中超声振荡40分钟，得二氧化锡溶胶；B、混胶将上述二氧化钛溶胶和二氧化锡溶胶按3 1体积比混合即得复合溶胶。复合溶胶中二氧化钛和二氧化锡颗粒为纳米级。
C、制备涂层将304不锈钢打磨、清洗、烘干。将上述复合溶胶采用刷、喷或浸等手段涂于基材。室温放置M小时后，置入马弗炉中随炉加热，加热速度为1. 5°C /min，加热到预定温度 250°C后保温0.5小时，然后关闭炉子，随炉冷却至室温，从马弗炉中取出用蒸馏水冲洗干净后烘干即制得本发明复合涂层。实施例1和2的涂层试样采用划线法试验，涂层与基材的结合力为0级。实施例1和2的涂层试样经中性盐雾腐蚀试验150小时无腐蚀变化。
权利要求
1.一种纳米TiO2-Sr^2复合溶胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤将二氧化钛溶胶和二氧化锡溶胶混合，其混合体积比为1 1 1 3;所述二氧化钛溶胶的制备方法包括将含钛的有机化合物溶解于无水乙醇中，加入乙酰丙酮，搅拌下滴入盐酸与乙醇的混合液，85 95°C加热2 8小时；所述二氧化锡溶胶的制备方法包括将氯化锡溶解于解于乙醇和水的混合物中，加入十六烷基三甲基溴化铵做为分散剂，搅拌3 10小时，超声10 50分钟，其中锡的含量为 1 L 6mol/L。
2.权利要求1所述纳米TiO2-Sr^2复合溶胶的制备方法，其特征在于，所述含钛的有机化合物为钛酸酯类化合物，二氧化钛溶胶的制备方法中，钛酸酯类化合物体积含量为3% 25%、乙酰丙酮体积含量为 2% ；盐酸含量为0. 04 0. 15mol/L。
3.权利要求1所述纳米TiO2-Sr^2复合溶胶的制备方法，其特征在于，所述二氧化锡溶胶中，十六烷基三甲基溴化铵含量为0. 005 0. 02g/ml。
4.一种纳米TiO2-Sr^2复合溶胶，其特征在于，通过权利要求1 4任一项所述的方法制备。
5.一种纳米TiO2-Sr^2复合涂层的制备方法，其特征在于，将权利要求4所述的纳米 TiO2-SnO2复合溶胶涂刷在基材上，干燥后以0. 5 3°C/min速度升温，加热到150 300°C 后保温10分钟 1小时。
6.权利要求5所述纳米TiO2-Sr^2复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的基材为陶瓷、玻璃或金属。
全文摘要
本发明公开了一种功能纳米TiO2-SnO2溶胶、涂层及其制备方法，纳米溶胶的制备方法包括分别制备纳米TiO2和SnO2溶胶，将二氧化钛溶胶和二氧化锡溶胶混合，其混合体积比为1∶1～1∶3。该溶胶可涂刷于基材上，加热到150～300℃后保温10分钟～1小时，所得到的涂层对基材有良好的结合力，涂层能赋予基材表面优良的耐腐蚀性能。
文档编号C03C17/23GK102443291SQ20111040723
公开日2012年5月9日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者刘继华, 唐翔, 董瑶, 钱士强 申请人:上海工程技术大学