专利名称：一种环保型光催化水性涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种涂料，特别涉及一种含有聚吡咯包覆二氧化钛的光催化水性涂料 及其制备方法。
背景技术：
近年来，纳米二氧化钛因为其良好的光催化活性，已在有机污染物降解、污水处 理、空气净化等方面得到了长足的发展。二氧化钛表面的空穴可以和吸附的水分子或羟基 发生反应，生成具有极高反应活性的羟基自由基。羟基自由基具有402. 8MJ/mol的反应能， 高于有机化合物中的各类化学键能，因此可以引发绝大多数有机化合物分子发生氧化反 应，并进一步矿化生成CO2和H2O但二氧化钛带隙为3. 2ev,它只有在吸收光子能量大于禁带 宽度时，价带中的电子才能被激发到导带，在导带中形成电子，同时相应在价带中形成一个 带正电的空穴，即形成电子空穴对。因此，二氧化钛只能响应波长小于400nm的紫外光(约 占太阳光的4% )，而对可见光的响应很弱，并且二氧化钛因为光激发产生的电子和空穴很 容易复合，光催化效率很低。光催化条件苛刻和光催化效率低严重制约了二氧化钛在光催 化降解有机物方面的应用。另外，二氧化钛光催化涂料因为其光催化作用，用于涂料的基体 树脂会被逐渐分解破坏。这对二氧化钛光催化涂料的基体树脂也提出了刚性要求。为了克服二氧化钛光催化效率低及其对可见光吸收少的缺陷，国内外许多涂料专 家开展了对二氧化钛进行改性的研究。方法之一是进行贵金属淀积，利用贵金属在二氧化 钛表面进行修饰可以改善其光催化活性。当半导体表面和金属接触时，载流子重新分布，形 成肖特基势垒，成为了电子俘获陷阱，阻止电子与空穴的重新复合。淀积量对半导体活性有 很大影响，淀积量过大有可能使金属成为电子和空穴快速复合的中心，不利光催化降解。而 且这种方法成本高，不易于工业推广。方法之二是进行过渡金属离子掺杂。离子掺杂是一 种有效的改性方法，将离子引入二氧化钛晶格中，可在其禁带带隙中引入杂质能级和缺陷 能级，从而拓宽二氧化钛光催化剂的光谱响应范围，更有效地利用太阳能。同时，离子掺杂 也可以改变结晶度，以此成为电子和空穴的陷阱，抑制两者复合，延长其寿命，从而提高二 氧化钛的光催化效率和量子产率。但离子掺杂的纳米二氧化钛的合成过程繁琐，不适宜工 业化生产。自1977年日本化学家H.aiirakawa、美国化学家A.G.MacDiarmid和物理学家 A. J. Heeger三位科学家在美国发现碘掺杂的聚乙炔具有导电性以后，导电聚合的研究蓬勃 发展。在众多导电聚合物材料中，聚吡咯由于原料价格低、合成简单、导电率高、耐高温及抗 氧化性好、环境稳定性好等优点，成为研究的热点。可以设想，将导电聚吡咯与二氧化钛复 合，共轭聚合物强的供电子能力可以使得二氧化钛的导带即使在可见光下也可以被注入电 子，刺激电子空穴对的形成，从而显著提高二氧化钛的光催化效率。另外，在二氧化钛表面 包覆一层有机聚合物，由于聚吡咯分子链的空间位阻作用，纳米二氧化钛的分散性可以显 者提尚。
发明内容
本发明的目的在于克服纳米二氧化钛光催化效率低及其对可见光吸收少的缺陷， 合成出一种成本低，适宜工业化生产的新型环保型光催化水性涂料。在改性纳米二氧化钛 表面包覆一层聚吡咯，可以显著提高纳米二氧化钛的光催化效率，并且实现二氧化钛填料 的有机无机复合，获得一种光催化效率高、成本低、综合性能好的新型光催化剂，并以此为 填料，通过配方设计，制备出环保型光催化水性涂料。本发明是通过以下技术方案实现的一种环保型光催化水性涂料，包括以下组分水性硅丙乳液、聚吡咯包覆的纳米二 氧化钛、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂。所述的环保型光催化水性涂料，聚吡咯包覆的纳米二氧化钛的重量占水性硅丙乳 液质量的0.4 1.2%。所述的环保型光催化水性涂料，优选各组分的质量份比为水性硅丙乳液100份， 聚吡咯包覆的纳米二氧化钛0. 4 1. 2份，水性润湿分散剂0. 1 0. 2份，水性消泡剂 0. 1 0. 5份，成膜助剂0. 2 0. 5份，水性流平剂0. 8 1份，缓蚀剂0. 4 1份。所述的水性硅丙乳液固含量30 40%，羟基的质量分数2 3%。
所述水性润湿分散剂为H-IO。所述水性消泡剂为SKC水性消泡剂。所述成膜助剂为1，2-丙二醇。所述水性流平剂为BI-300。所述缓蚀剂为二甲基乙醇胺。所述的聚吡咯包覆的纳米二氧化钛的制备方法，包括以下步骤(1)纳米二氧化钛的改性将纳米二氧化钛加入到硅烷偶联剂(KH-570)、分散剂(六偏磷酸钠)、水的混合液 中，调节混合液的PH值为7. 5，用分散机高速搅拌分散，将所得的混合液离心、洗涤、干燥， 得到改性纳米二氧化钛粉体备用；(2)吡咯包覆纳米二氧化钛的合成将吡咯单体、改性纳米二氧化钛加入到浓度为0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇 溶液中，搅拌至溶液澄清透明，备用；将过硫酸铵(APS)溶液滴加到浓度为0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中， 用盐酸调节PH为酸性，搅拌均勻备用；将上述两种制备好的混合液混合，剧烈搅拌(800 lOOOr/min以上)室温下反应 M 32h;加入甲醇终止反应，用甲醇、水反复洗涤，过滤、干燥，得到所需的聚吡咯包覆二 氧化钛纳米粒子。步骤⑴中所述的硅烷偶联剂为KH-570，用量为纳米二氧化钛质量的3 5%。分 散剂为六偏磷酸钠，用量为纳米二氧化钛质量的1 4%。水的用量为纳米二氧化钛质量的 20 25倍。步骤(2)所述的吡咯单体与改性纳米二氧化钛的质量比为0. 005 0. 04。所述的 CTAB的正己醇溶液的浓度为0. 1 0. 2mol/L。所述的过硫酸铵溶液中APS与吡咯单体的 物质的量之比为0. 23 0. 25。
所述的环保型光催化水性涂料，其制备过程为在室温下，将水性硅丙乳液、聚吡 咯包覆的纳米二氧化钛、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂混合 均勻，制得具有光催化作用的水性涂料。通过透射电镜照片图1(各图片见附图)，我们可以看到，改性前，纳米二氧化钛粉 体团聚严重，粒径分布不均勻，部分二氧化钛粒子的粒径甚至达到IOOOnm以上。改性后(图 2)，纳米二氧化钛粒径分布均勻，分散后纳米二氧化钛的粒径大约在20 30nm，颗粒团聚 现象明显改善。聚吡咯包覆二氧化钛后，其透射电镜图片如图3，复合粒子的粒径在30 40nm之间，分散性好，粒子成规则的球形，包覆层聚吡咯的颜色相比于内核二氧化钛的颜色 暗。观察改性前后二氧化钛的红外光谱，如图4，相对于改性前二氧化钛的红外曲线b，改性 后曲线a中，除了出现二氧化钛在666CHT1处的特征峰外，还在HllcnT1处出现羰基的特征 吸收峰，2936CHT1处对应亚甲基的特征吸收峰，这表明偶联剂已经成功的接枝在二氧化钛表 面。图5显示的聚吡咯包覆二氧化钛的红外光谱，在666CHT1处是二氧化钛的特征吸收峰， 在3402CHT1处是N-H键的伸缩震动，2925cm—1处是C-H的伸缩震动，1567cm—1处是吡咯环的 伸缩震动和C-N CnT1的自由伸缩震动，1485CHT1处是C-N的共轭震动。结合图3和图5，证 明聚吡咯已经成功的包覆在二氧化钛表面。图6是聚吡咯包覆纳米二氧化钛复合粒子催化 降解甲基橙的时间-浓度曲线，吡咯单体与纳米二氧化钛的质量比设定为0. 005 0. 04。 当聚吡咯用量较少时，二氧化钛纳米粒子表面包覆聚吡咯的量较少，单位时间内传输的电 子少，其光催化活性较不明显；随着吡咯与二氧化钛摩尔比的增大，二氧化钛纳米粒子表面 包覆的聚吡咯增多，能够更好的促进电子-空穴对的分离，光催化活性增大。但当Py用量 超过一定值时，大量PPy修饰占据了大部分TW2粒子的表面，一方面生成的空穴无法接触 OH-和H2O而生成具有强氧化性的· 0H，从而导致其催化活性降低；另一方面使甲基橙分子 不能有效地与TiO2接触，减少了催化剂表面与甲基橙分子直接接触的活性位，从而降低了 甲基橙的光催化降解速率。本发明的光催化涂料，添加了聚吡咯包覆的纳米二氧化钛光催化剂，具有光催化 效率高、应用范围广的优点。根据“粒子设计”的概念，巧妙的构思，对纳米二氧化钛表面改 性和分散，获得纳米改性二氧化钛，分散后的纳米二氧化钛的直径在20 30nm(图1)。发 明人通过反胶束法在改性纳米二氧化钛表面成功包覆了一层聚吡咯(图3)，粒径在40 50nm，分散均勻。聚吡咯包覆层不仅可以为二氧化钛光催化提供电子，其分子链还可以因为 空间位阻作用阻碍纳米二氧化钛的团聚。以聚吡咯包覆二氧化钛制备光催化剂，合成简单、 成本低，还可以使得光催化填料获得有机无机复合的综合力学性能。本发明在制备光催化涂料时选用广州市众冠美贸易有限公司生产的CA-573硅丙 乳液。该硅丙乳液在丙烯酸树脂合成中引入有机硅官能团制成共聚物，利用有机硅中链能 大于3. 72X 105J/mol的Si-O链，以提高丙烯酸树脂的耐热性、韧性、高弹性、可塑性，并使 之具有优良的耐候性、抗水性、绝缘性、耐寒性和耐腐蚀性等。特别指出，硅丙乳液相对于普 通基体树脂耐候性好，不会被二氧化钛光催化剂分解，是制备光催化涂料的理想树脂基体。需要强调的是，本发明制备的水性涂料所用树脂和涂料助剂均为水性，大大减少 了有机溶剂的使用，降低了 VOC排放量，与溶剂型涂料相比，降低了生产成本，符合国家节 能环保的战略要求。综上所述，本发明制备的聚吡咯包覆纳米二氧化钛光催化水性涂料具有其它光催5化涂料无法比拟的优势，是一种真正绿色环保的高性价比的产品，与现有技术相比，该发明 制备的光催化水性涂料节能环保、成本低、合成简单、光催化效率高，市场应用前景广阔。
图1为纳米二氧化钛(P-25粉体)在改性前的透射电镜图片；图2为纳米二氧化钛改性后的透射电镜图片；图3为聚吡咯包覆二氧化钛的透射电镜图片；图4为改性前后纳米二氧化钛的红外光谱(a 改性后纳米二氧化钛的红外曲线， b:改性后纳米二氧化钛的红外曲线)；图5为聚吡咯包覆纳米二氧化钛的红外光谱；图6为聚吡咯包覆二氧化钛降解有机物甲基橙的曲线。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进一步的说明实施例1 环保型光催化水性涂料，其制备步骤如下①纳米二氧化钛的改性
称取纳米二氧化钛(P-2Q IOg加入到200ml蒸馏水中，加入硅烷偶联剂 KH-5700. 3g，分散剂六偏磷酸钠0. Ig,调节PH值为7. 5，高速搅拌分散，将所得的混合液离 心、洗涤、干燥备用。②聚吡咯包覆纳米二氧化钛的合成称取0. 025g吡咯单体和5g上述制备的改性二氧化钛粉体加入到装有50ml浓度 为0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，搅拌至溶液澄清透明，备用；将2. 5ml过硫酸铵(APS) (APS的质量是0. 0213g)溶液滴加到50ml浓度为0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用盐 酸调节PH值为4. 7，搅拌均勻备用。将上述两种制备好的混合液混合，剧烈搅拌室温下反应 24h ；加入甲醇终止反应，用甲醇、水反复洗涤，离心、干燥，得到盐酸掺杂的聚吡咯包覆二氧 化钛纳米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化钛的光催化涂料的制备称取水性硅丙乳液125g、聚吡咯包覆的纳米二氧化钛粉体0. 5g、水性润湿分散剂 H-100. 125g、水性消泡剂SKC 0. 125g、成膜助剂1，2-丙二醇0. 25g、水性流平剂肌K_3001g、 缓蚀剂二甲基乙醇胺0. 5g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯包覆二氧化钛光催化 水性涂料。实施例2 环保型光催化水性涂料，其制备步骤如下①纳米二氧化钛的改性称取纳米二氧化钛(P-25) IOg加入到250ml蒸馏水中，加入硅烷偶联剂 KH-5700. 4g，分散剂六偏磷酸钠0. 25g，调节PH值为7. 5，高速搅拌分散，将所得的混合液离 心、洗涤、干燥备用。②聚吡咯包覆纳米二氧化钛的合成
称取0. 1125g吡咯单体和5g上述制备的改性二氧化钛粉体加入到装有50ml浓度 为0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，搅拌至溶液澄清透明，备用；将2. 5ml过硫酸铵(APS) (APS的质量是0. 0957g)溶液滴加到50ml浓度为0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用盐 酸调节PH值为4. 7，搅拌均勻备用。将上述两种制备好的混合液混合，剧烈搅拌室温下反应 24h ；加入甲醇终止反应，用甲醇、水反复洗涤，离心、干燥，得到盐酸掺杂的聚吡咯包覆二氧 化钛纳米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化钛的光催化涂料的制备称取水性硅丙乳液62. 5g、聚吡咯包覆的纳米二氧化钛粉体0. 5g、水性润湿分散 剂H-100. 0938g、水性消泡剂SKC 0. 1875g、成膜助剂1,2-丙二醇0. 21875g、水性流平剂 BYK-3000. 5625g、缓蚀剂二甲基乙醇胺0. 4375g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化钛光催化水性涂料。实施例3 环保型光催化水性涂料，其制备步骤如下(1)纳米二氧化钛的改性称取纳米二氧化钛(P-2Q IOg加入到225ml蒸馏水中，加入硅烷偶联剂 KH-5700. 5g，分散剂六偏磷酸钠0. 4g，调节PH值为7. 5，高速搅拌分散，将所得的混合液离 心、洗涤、干燥备用。(2)聚吡咯包覆纳米二氧化钛的合成称取0. 2g吡咯单体和5g上述制备的改性二氧化钛粉体加入到装有50ml浓度为 0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液中，搅拌至溶液澄清透明，备用；将2. 5ml过硫酸铵(APS) (APS的质量是0. 17g)溶液滴加到50ml浓度为0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用盐酸 调节PH值为4. 7，搅拌均勻备用。将上述两种制备好的混合液混合，剧烈搅拌室温下反应 Mh;加入甲醇终止反应，用甲醇、水反复洗涤，离心、干燥，得到盐酸掺杂的聚吡咯包覆二氧 化钛纳米粒子。(3)含有聚吡咯包覆二氧化钛的光催化涂料的制备称取水性硅丙乳液41. 67g、聚吡咯包覆的纳米二氧化钛粉体0. 5g、水性润湿分 散剂H-100. 0833g、水性消泡剂SKC 0. 208g、成膜助剂1,2-丙二醇0. 2084g、水性流平剂 BYK-3000. 4167g、缓蚀剂二甲基乙醇胺0. 4167g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化钛光催化水性涂料。实施例4 环保型光催化水性涂料，其制备步骤如下①纳米二氧化钛的改性称取纳米二氧化钛(P-2Q IOg加入到200ml蒸馏水中，加入硅烷偶联剂 KH-5700. 3g，分散剂六偏磷酸钠0. 25g，调节PH值为7. 5，高速搅拌分散，将所得的混合液离 心、洗涤、干燥备用。②聚吡咯包覆纳米二氧化钛的合成称取0. 025g吡咯单体和5g上述制备的改性二氧化钛粉体加入到装有50ml浓度 为0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，搅拌至溶液澄清透明，备用；将2. 5ml过硫酸铵(APS) (APS的质量是0. 0213g)溶液滴加到50ml浓度为0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用盐酸调节PH值为4. 7，搅拌均勻备用。将上述两种制备好的混合液混合，剧烈搅拌室温下反应 Mh;加入甲醇终止反应，用甲醇、水反复洗涤，离心、干燥，得到盐酸掺杂的聚吡咯包覆二氧 化钛纳米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化钛的光催化涂料的制备称取水性硅丙乳液62. 5g、聚吡咯包覆的纳米二氧化钛粉体0. 5g、水性润湿分 散剂H-100. 0938g、水性消泡剂SKC 0. 1875g、成膜助剂1,2-丙二醇0. 125g、水性流平剂 BYK-3000. 5625g、缓蚀剂二甲基乙醇胺0. 25g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯包 覆二氧化钛光催化水性涂料。实施例5 环保型光催化水性涂料，其制备步骤如下①纳米二氧化钛的改性称取纳米二氧化钛(P-25) IOg加入到200ml蒸馏水中，加入硅烷偶联剂 KH-5700. 4g，分散剂六偏磷酸钠0. Ig,调节PH值为7. 5，高速搅拌分散，将所得的混合液离 心、洗涤、干燥备用。②聚吡咯包覆纳米二氧化钛的合成称取0. 1125g吡咯单体和5g上述制备的改性二氧化钛粉体加入到装有50ml浓 度为0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液中，搅拌至溶液澄清透明，备用；将2. 5ml过硫酸铵 (APS) (APS的质量是0. 0957g)溶液滴加到50ml浓度为0. 15mol/L的CTAB的正己醇溶液 中，用盐酸调节PH值为4. 7，搅拌均勻备用。将上述两种制备好的混合液混合，剧烈搅拌室 温下反应Mi;加入甲醇终止反应，用甲醇、水反复洗涤，离心、干燥，得到盐酸掺杂的聚吡 咯包覆二氧化钛纳米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化钛的光催化涂料的制备称取水性硅丙乳液125g、聚吡咯包覆的纳米二氧化钛粉体0. 5g、水性润湿分散 剂H-100. 1875g、水性消泡剂SKC 0. 125g、成膜助剂1，2-丙二醇0. 4375g、水性流平剂 BUOOlg、缓蚀剂二甲基乙醇胺0. 875g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯包覆二 氧化钛光催化水性涂料。实施例6 环保型光催化水性涂料，其制备步骤如下①纳米二氧化钛的改性
称取纳米二氧化钛(P-2Q IOg加入到250ml蒸馏水中，加入硅烷偶联剂 KH-5700. 3g，分散剂六偏磷酸钠0. 4g，调节PH值为7. 5，高速搅拌分散，将所得的混合液离 心、洗涤、干燥备用。②聚吡咯包覆纳米二氧化钛的合成称取0. 025g吡咯单体和5g上述制备的改性二氧化钛粉体加入到装有50ml浓度 为0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，搅拌至溶液澄清透明，备用；将2. 5ml过硫酸铵(APS) (APS的质量是0. 0213g)溶液滴加到50ml浓度为0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用盐 酸调节PH值为4. 7，搅拌均勻备用。将上述两种制备好的混合液混合，剧烈搅拌室温下反应 24h ；加入甲醇终止反应，用甲醇、水反复洗涤，离心、干燥，得到盐酸掺杂的聚吡咯包覆二氧 化钛纳米粒子。
③含有聚吡咯包覆二氧化钛的光催化涂料的制备称取水性硅丙乳液41. 67g、聚吡咯包覆的纳米二氧化钛粉体0. 5g、水性润湿分 散剂H-100. 0417g、水性消泡剂SKC 0. 2084g、成膜助剂1,2-丙二醇0. 0833g、水性流平剂 BI-3000.4167g、缓蚀剂二甲基乙醇胺0. 1667g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化钛光催化水性涂料。实施例7 环保型光催化水性涂料，其制备步骤如下①纳米二氧化钛的改性称取纳米二氧化钛(P-2Q IOg加入到200ml蒸馏水中，加入硅烷偶联剂 KH-5700. 5g，分散剂六偏磷酸钠0. Ig,调节PH值为7. 5，高速搅拌分散，将所得的混合液离 心、洗涤、干燥备用。②聚吡咯包覆纳米二氧化钛的合成称取0. 2g吡咯单体和5g上述制备的改性二氧化钛粉体加入到装有50ml浓度为 0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，搅拌至溶液澄清透明，备用；将2. 5ml过硫酸铵(APS) (APS的质量是0. 17g)溶液滴加到50ml浓度为0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用盐酸 调节PH值为4. 7，搅拌均勻备用。将上述两种制备好的混合液混合，剧烈搅拌室温下反应 Mh;加入甲醇终止反应，用甲醇、水反复洗涤，离心、干燥，得到盐酸掺杂的聚吡咯包覆二氧 化钛纳米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化钛的光催化涂料的制备称取水性硅丙乳液125g、聚吡咯包覆的纳米二氧化钛粉体0. 5g、水性润湿分散剂 H-100. 25g、水性消泡剂SKC 0. 125g、成膜助剂1，2_丙二醇0. 625g、水性流平剂肌K_3001g、 缓蚀剂二甲基乙醇胺1. 25g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯包覆二氧化钛光催化 水性涂料。实施例8 环保型光催化水性涂料，其制备步骤如下①纳米二氧化钛的改性称取纳米二氧化钛(P-2Q IOg加入到200ml蒸馏水中，加入硅烷偶联剂 KH-5700. 4g，分散剂六偏磷酸钠0. 4g，调节PH值为7. 5，高速搅拌分散，将所得的混合液离 心、洗涤、干燥备用。②聚吡咯包覆纳米二氧化钛的合成称取0. 1125g吡咯单体和5g上述制备的改性二氧化钛粉体加入到装有50ml浓度 为0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，搅拌至溶液澄清透明，备用；将2. 5ml过硫酸铵(APS) (APS的质量是0. 0957g)溶液滴加到50ml浓度为0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用盐 酸调节PH值为4. 7，搅拌均勻备用。将上述两种制备好的混合液混合，剧烈搅拌室温下反应 24h ；加入甲醇终止反应，用甲醇、水反复洗涤，离心、干燥，得到盐酸掺杂的聚吡咯包覆二氧 化钛纳米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化钛的光催化涂料的制备称取水性硅丙乳液41. 67g、聚吡咯包覆的纳米二氧化钛粉体0. 5g、水性润湿分 散剂H-100. 0625g、水性消泡剂SKC 0. 2084g、成膜助剂1,2-丙二醇0. 1458g、水性流平剂9BYK-3000. 4167g、缓蚀剂二甲基乙醇胺0. 2917g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯 包覆二氧化钛光催化水性涂料。实施例9:环保型光催化水性涂料，其制备步骤如下①纳米二氧化钛的改性称取纳米二氧化钛(P-20 IOg加入到200ml蒸馏水中，加入硅烷偶联剂 KH-5700. 5g，分散剂六偏磷酸钠0. 25g，调节PH值为7. 5，高速搅拌分散，将所得的混合液离 心、洗涤、干燥备用。②聚吡咯包覆纳米二氧化钛的合成称取0. 2g吡咯单体和5g上述制备的改性二氧化钛粉体加入到装有50ml浓度为 0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，搅拌至溶液澄清透明，备用；将2. 5ml过硫酸铵(APS) (APS的质量是0. 17g)溶液滴加到50ml浓度为0. lmol/L的CTAB的正己醇溶液中，用盐酸 调节PH值为4. 7，搅拌均勻备用。将上述两种制备好的混合液混合，剧烈搅拌室温下反应 Mh;加入甲醇终止反应，用甲醇、水反复洗涤，离心、干燥，得到盐酸掺杂的聚吡咯包覆二氧 化钛纳米粒子。③含有聚吡咯包覆二氧化钛的光催化涂料的制备称取水性硅丙乳液62. 5g、聚吡咯包覆的纳米二氧化钛粉体0. 5g、水性润湿分 散剂H-100. 125g、水性消泡剂SKC 0. 1875g、成膜助剂1,2-丙二醇0. 3125g、水性流平剂 BYK-3000. 5625g、缓蚀剂二甲基乙醇胺0. 625g混合均勻，制得具有光催化作用的聚吡咯包 覆二氧化钛光催化水性涂料。
权利要求
1 一种环保型光催化水性涂料，其特征是，包括以下组分水性硅丙乳液、聚吡咯包覆 的纳米二氧化钛、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂。
2.按照权利要求1所述的环保型光催化水性涂料，其特征是，聚吡咯包覆的纳米二氧 化钛的重量占水性硅丙乳液质量的0. 4 1. 2%。
3.按照权利要求2所述的环保型光催化水性涂料，其特征是，各组分的质量份比为水 性硅丙乳液100份，聚吡咯包覆的纳米二氧化钛0. 4 1. 2份，水性润湿分散剂0. 1 0. 2 份，水性消泡剂0. 1 0. 5份，成膜助剂0. 2 0. 5份，水性流平剂0. 8 1份，缓蚀剂0. 4 1份。
4.按照权利要求1或3所述的环保型光催化水性涂料，其特征是，所述水性润湿分散剂 为H-10，所述水性消泡剂为SKC水性消泡剂。
5.按照权利要求1或3所述的环保型光催化水性涂料，其特征是，所述成膜助剂为1， 2-丙二醇，所述水性流平剂为BI-300，所述缓蚀剂为二甲基乙醇胺。
6.按照权利要求1所述的环保型光催化水性涂料，其特征是，所述的聚吡咯包覆的纳 米二氧化钛的制备方法，包括以下步骤(1)纳米二氧化钛的改性将纳米二氧化钛加入到硅烷偶联剂、分散剂、水的混合液中，调节混合液的PH值为 7. 5，用分散机高速搅拌分散，将所得的混合液离心、洗涤、干燥，得到改性纳米二氧化钛粉 体备用；(2)吡咯包覆纳米二氧化钛的合成将吡咯单体、改性纳米二氧化钛加入到浓度为0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液 中，搅拌至溶液澄清透明，备用；将过硫酸铵溶液滴加到浓度为0. 1 0. 2mol/L的CTAB的正己醇溶液中，用盐酸调节 PH为酸性，搅拌均勻备用；将上述两种制备好的混合液混合，剧烈搅拌室温下反应M 32h ；加入甲醇终止反应， 用甲醇、水反复洗涤，过滤、干燥，得到所需的聚吡咯包覆二氧化钛纳米粒子。
7.按照权利要求6所述的环保型光催化水性涂料，其特征是，步骤(1)中所述的硅烷偶 联剂用量为纳米二氧化钛质量的3 5 %，分散剂用量为纳米二氧化钛质量的1 4%，水 的用量为纳米二氧化钛质量的20 25倍。
8.按照权利要求6或7所述的环保型光催化水性涂料，其特征是，步骤(1)中所述的硅 烷偶联剂为KH-570，分散剂为六偏磷酸钠。
9.按照权利要求6所述的环保型光催化水性涂料，其特征是，步骤( 所述的吡咯单体 与改性纳米二氧化钛的质量比为0. 005 0. 04，所述的CTAB的正己醇溶液的浓度为0. 1 0. 2mol/L。所述的过硫酸铵溶液中APS与吡咯单体的物质的量之比为0. 23 0. 25。
10.权利要求1所述的环保型光催化水性涂料的制备方法，其特征是，在室温下，将水 性硅丙乳液、聚吡咯包覆的纳米二氧化钛、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流 平剂、缓蚀剂混合均勻制得。
全文摘要
本发明公开了一种环保型光催化水性涂料及其制备方法，该种涂料包括水性硅丙乳液、聚吡咯包覆的纳米二氧化钛、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂。本发明制备的光催化水性涂料节能环保、成本低、合成简单、光催化效率高，市场应用前景广阔。
文档编号C09D133/04GK102051098SQ20101056100
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者刘锋, 孙立波, 王颖, 石元昌 申请人:山东大学