CN102836679B - 防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents

防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN102836679B
CN102836679B CN201210211221.4A CN201210211221A CN102836679B CN 102836679 B CN102836679 B CN 102836679B CN 201210211221 A CN201210211221 A CN 201210211221A CN 102836679 B CN102836679 B CN 102836679B
Authority
CN
China
Prior art keywords
oilproof
waterproof
composite particles
magnetic
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210211221.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102836679A (zh
Inventor
李超荣
吕宇君
董文钧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN201210211221.4A priority Critical patent/CN102836679B/zh
Publication of CN102836679A publication Critical patent/CN102836679A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102836679B publication Critical patent/CN102836679B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)

Abstract

本发明公开了一种防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒的制备方法，包括：将FeCl2·4H2O、Na2SO3、聚乙烯吡咯烷酮和NaOH溶解于去离子水中，在100℃~180℃反应8h~16h，经过分离、洗涤、烘干后得到Fe3O4颗粒；将Fe3O4颗粒均匀分散在乙醇中，加入氨水，超声后，滴加钛酸四丁酯，在50℃~70℃继续搅拌1h~3h，经分离、洗涤、烘干后得到防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒，再经氟硅烷改性，提高产品性能，生产工艺简单、可生产实施性强、产率高。本发明防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒或产品具有较好的防水防油性，能够在涂料、医用机械、钢铁防腐蚀等方面广泛应用。

Description

防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及疏水材料领域，具体涉及一种防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒及其制备方法和应用。 
背景技术
目前，超疏水材料等的制备和应用研究在近些年来得到了广泛的关注。随着纳米技术的日趋完善，人们从机理上探讨自然界中超疏水现象的原因并作出解释，并以此为理论依据制备具有诸多功能和应用前景的超疏水材料，应用在实际生活和生产中。 
随着超疏水材料研究的深入，人们对其功能和应用的要求也越来越高，根据不同应用范围制备相特定性质功能的材料是研究的热点。比如，应用于玻璃或建筑外墙上的超疏水材料，其透光性是重要的参数指标之一；应用于室外太阳能面板、光电转换器等工具，需要构筑具有微纳米阶层的表面，能否达到自清洁表面是其除疏水之外的另一重要的功能体现之一；应用于水中的运输工具，除了超疏水之外，能否减少水的阻力提高行驶的速度等等，这些都是需要研究的热门话题。 
在Wenzel模型中，粗糙化使得实际固-液接触面积增加，致使额外的界面自由能出现，使得接触角增大，从而使得疏水性增加。在Cassise模型中，表观接触角的增大则源于额外的固-气界面能，从而可以通过表面粗糙化以增加疏水性。 
公开号为CN 102160984A的中国发明专利申请公开了一种磁性纳米氧化钛复合材料的制备方法，该材料是由Fe3O4纳米粒子和TiO2纳米纤维复合而成的纳米复合颗粒，其制备过程包括以下步骤：（1）将钛酸四丁酯加入乙二醇中，搅拌均匀，得到钛酸四丁酯溶液A；（2）在搅拌条件下，在溶液A中加入FeCl3·6H2O，接着加入聚乙二醇和NaAc，继续搅拌，使得体系混合均匀，得到混合液B；（3）将混合液B转入水热壶中，在200℃条件下水热反应2h~72h；（4）水热反应产物用乙醇和去离子水洗涤至滤液无色为止，经 干燥、研磨后即可得Fe3O4/TiO2纳米复合颗粒。该Fe3O4/TiO2纳米复合颗粒不仅具有较强的顺磁性，而且具备氧化钛的光催化剂和紫外吸收性能，但是，关于二氧化钛表面的防水防油的性能确未涉及，文献上也鲜有报道。 
公开号为CN 102357363A的中国发明专利申请公开了一种磁载纳米Fe3O4/SiOx/TiO2可见光催化剂及其制备方法，制备方法包括：FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O在水中加入氨水生成黑色沉淀，当pH为10时，结束搅拌，共沉淀合成Fe3O4纳米磁核，然后通过硅烷偶联剂改性，再加入正硅酸四乙酯的乙醇溶液混合，加入氨水作催化剂，反应生成Fe3O4/SiO2颗粒，加入硫酸钛和尿素，进行水热反应，干燥后得到Fe3O4/SiO2/TiO2可见光催化剂。虽然该技术方案通过Fe3+使得光谱响应范围向可见光移动，通过SiO2的多孔结构控制Fe3+向TiO2中渗透量，从而提高该催化剂的光催化效率，但是该技术方案并未提到防水防油的性能。 
发明内容
本发明提供了一种防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒的制备方法，其生产工艺简单、可生产实施性强、产率高。 
本发明还提供了一种防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒，该制备方法制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒具有防水防油的双重效果且具有较好的稳定性。 
一种防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒的制备方法，包括以下步骤： 
1）将FeCl2·4H2O、Na2SO3、聚乙烯吡咯烷酮和NaOH溶解于去离子水中，在保护性气体氛围下100℃~180℃反应8h~16h，经分离、洗涤和烘干后得到Fe3O4颗粒； 
2）将步骤1）中的Fe3O4颗粒均匀分散在乙醇中，加入氨水，超声后，得到分散液，在搅拌条件下向50℃~70℃的分散液中滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液，在50℃~70℃继续搅拌1h~3h，经分离、洗涤和烘干后得到防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒。 
步骤1）中，作为优选，所述的FeCl2·4H2O、Na2SO3、聚乙烯吡咯烷酮和NaOH的质量比为1：0.6~0.9：0.2~0.4：0.2~0.3，有利于得到不同粒径和不同粗糙度的Fe3O4颗粒，从而使得最终制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒具有较好的防水防油性。进一步优选，所述的FeCl2·4H2O、Na2SO3、聚乙烯吡咯烷酮和NaOH的质量比为1：0.75~0.8：0.28~0.33：0.23~0.26， 有利于得到不同粒径和不同粗糙度的Fe3O4颗粒，从而使得最终制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒具有更好的防水防油性。 
作为优选，在保护性气体氛围下120℃~160℃反应10h~14h，通过水热合成的方法，在该优选条件下反应，有利于得到尖晶石结构的磁铁矿Fe3O4颗粒。所述的保护性气体为氮气或者惰性气体。进一步优选，在保护性气体氛围下130℃~150℃反应11h~13h，能够得到表面粗糙度更大的尖晶石结构的磁铁矿Fe3O4颗粒。 
步骤2）中，作为优选，所述的Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液的质量比为1：500~700：3.5~5.5：250~360，有利于得到合适粒径和更大粗糙度的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒，从而体现出良好的防水防油性。进一步优选，所述的Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液的质量比为1：570~610：4.3~4.8：300~315，从而得到性能更好的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒。 
钛酸四丁酯以钛酸四丁酯的乙醇溶液的形式加入，将钛酸四丁酯均匀分散在乙醇中，从而使得钛酸四丁酯以稳定的速率的加入（即采用滴加的方式加入），以使钛酸四丁酯均匀分散在分散液，有利于TiO2的形成。作为优选，所述的钛酸四丁酯的乙醇溶液中钛酸四丁酯的重量百分含量为2%~6%，使得钛酸四丁酯的加入量稳定在合适的范围，更有利于TiO2的形成，并有利于TiO2与Fe3O4复合，从而制备性能优异的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒。 
步骤2）中TiO2的制备是采用溶胶-凝胶法在50℃~70℃的条件下搅拌，在室温10℃~30℃下反应形成的TiO2粒子比较粗糙且易掉落，而在50℃~70℃条件下形成的二氧化钛表面比较致密。50℃~70℃温度对表面包覆形貌的改变，随着温度的升高，反应的速度加快，在Fe3O4表面更倾向于复合形成更小的纳米粒子。在通过选择适当的温度即50℃~70℃，从而得到致密光滑的氧化钛层包覆。加入氨水是促使水解以及脱水形核，适当浓度的氨水作为催化剂，使得钛酸四丁酯水解形成氧化钛层，形成致密的氧化钛层，并容易与Fe3O4颗粒粘结，获得防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒。所述的氨水中氨的重量百分含量优选为20%~28%。 
一种防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的制备方法，包括：3）将所述的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒的制备方法制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒溶解在由水和乙醇组成的混合溶液中，滴加氟硅烷，搅 拌18h~30h，经分离和洗涤后得到产品。所述的由水和乙醇组成的混合溶液中水与乙醇的体积比为1：4。通过加入氟硅烷来降低防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品表面的自由能，进一步提高防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的防水防油性。 
本发明制备方法制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒或者防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品具有较好的防水防油性，同时暴露空气中数月，仍能够保持其优异的防水防油性能，在涂料、医用机械、钢铁防腐蚀等方面将会得到广泛的应用。 
一种汽车涂料，由以下重量百分比的原料组成： 
所述的防水防油添加剂为所述的制备方法制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒或所述的制备方法制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品； 
所述的成膜树脂由重量百分含量为31%~49%的丙烯酸树脂、重量百分含量为23%~38%的聚酯树脂和重量百分含量为23%~38%的氨基树脂组成。其中，所述的丙烯酸树脂、聚酯树脂和氨基树脂均可选用本领域常规分子量的通用牌号。 
所述的溶剂可选择二甲苯。所述的颜料可选择市售颜料。所述的助剂可选择由流平剂、分散剂和催干剂组成的助剂。 
进一步优选，所述的流平剂可选用德国BYK流平剂，如BYK-300，所述的分散剂可选用德国BYK分散剂，如BYK-110，所述的催干剂可选用二丁基二月桂酸锡。 
通过加入防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒或者防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品，可以提高该汽车涂料的防水性和防油性。 
与现有技术相比，本发明具有如下优点： 
本发明防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒或防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的制备方法，其生产工艺简单、可生产实施性强、产率高，有利于工业化生产，具有广阔的应用前景。 
本发明制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒或防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品具有较好的防水防油性，同时暴露空气中数月，仍能够保持其优异的防水防油性能，在涂料、医用机械、钢铁防腐蚀等方面将会得到广泛的应用。 
在表征实验中，已证明当水滴接触到样品铺平的表面之后能迅速反弹，再被多次弹起并下落后，最终能保持完整状而静置在样品表面，在这此过程中，液滴并未因其与表面碰撞时的冲击力或样品表面粘滞力而产生破裂，这点足以表明样品具有良好的疏水性能和极低的表面粘滞力。 
附图说明
图1为实施例1中步骤1）制备的Fe3O4颗粒的扫描电子显微镜（SEM）图； 
图2为实施例1中步骤3）制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的扫描电子显微镜（SEM）图； 
图3为实施例1中的Fe3O4颗粒和防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的X射线衍射(XRD)图谱，图3中b曲线为Fe3O4颗粒的X射线衍射(XRD)图谱，图3中a曲线为防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的X射线衍射(XRD)图谱； 
图4为实施例1中步骤3）制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的X射线能量散射(EDX)图谱； 
图5为水滴静止在处于磁场下实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品上的照片，其中，图5（a）为水滴静止在处于磁场下的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品上的照片，图5（b）为该实验设计原理图； 
图6为实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的接触角，其中，图6（a）为滴加水滴之后所测的接触角157.9°，图6（b）为滴加石蜡油滴之后所测的接触角140.3°。 
图7为实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的接触角随时间的变化图，图7（a）为实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品滴加水滴之后所测的接触角随时间的变化图；图7（b）为实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品滴加石蜡油滴之后所测的接触角随时间的变化图； 
图8为水滴在实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品表 面的跳动试验； 
图9为水滴在实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品上的一系列图片； 
图10为石蜡油滴在实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品上的一系列图片。 
图11为室温下磁性材料的磁滞回线图谱，其中，曲线a为实施例1中步骤1）制备的Fe3O4粉末的磁滞回线，曲线b为实施例1中步骤3）制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品粉末的磁滞回线。 
具体实施方式
实施例1 
一种防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的制备方法，包括以下步骤： 
1）不同粒径的Fe3O4颗粒的制备：采用水热法来制备，将0.65g的FeCl2.4H2O、0.5g的Na2SO3和0.2g的聚乙烯吡咯烷酮（PVP，德国ＢＡＳＦ公司生产的型号为K30的聚乙烯吡咯烷酮）溶解在20g的去离子水中，再加入0.16g的NaOH，搅拌均匀，在通入氮气下去气30分钟之后，转入35mL的高压釜内胆中，加热到140℃反应12h，冷却到室温25℃之后取出高压釜内胆，采用磁分离的方法（利用强磁力将反应液中的磁性颗粒分离出来）沉淀下黑色颗粒，先用去离子水洗涤三次，再用乙醇洗涤三次，在80℃烘箱中烘干，真空保存，得到不同粒径的Fe3O4颗粒0.2g； 
2）不同粒径的防水防油磁性TiO2/Fe3O4颗粒的制备：将步骤1）中的0.2g Fe3O4颗粒均匀分散在150mL（118.4g）的无水乙醇中，加入1.0mL（0.91g）氨水（杭州高晶精细化工有限公司，氨水中氨的重量百分含量为25%~28%），超声10min，得到分散液，将分散液置于60℃的水浴中，在搅拌条件下向分散液中滴加含2.34g钛酸四丁酯的钛酸四丁酯乙醇溶液61.5g，在60℃继续搅拌2h，取出，采用磁分离的方法（利用强磁力将反应液中的磁性颗粒分离出来）得到沉淀的物质，用乙醇洗涤三次后，烘干真空保存，得到不同粒径的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒0.7g。 
3）将步骤2）中0.7g防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒溶于200mL由体积比为1：4的水和乙醇组成的混合溶液中，滴加0.2m氟硅烷（FAS F-8261），搅拌24h后，经磁分离（利用强磁力将反应液中的磁性颗粒分离出来），再用去离子水洗涤三次和乙醇洗涤三次，放置在25℃的 真空干燥箱中干燥12h，得到防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品。 
图1为实施例1中步骤1）制备的Fe3O4颗粒的扫描电子显微镜（SEM）图，图2为实施例1中步骤3）制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的扫描电子显微镜（SEM）图，均是采用日本HITACHI S-4800扫描电子显微镜在5kV高压下对其形貌进行观察分析，由图1和图2所示，从图中可以看出制备所得的纳米复合颗粒产品具备不同大小的粒径，步骤3）制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品要比步骤1）制备的Fe3O4颗粒的粒径要有所增大。 
图3为实施例1中的Fe3O4颗粒和防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的X射线衍射(XRD)图谱；图3中b曲线为实施例1中步骤1）制备的Fe3O4颗粒的X射线衍射(XRD)图谱；图3中a曲线为实施例1中步骤3）制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的X射线衍射(XRD)图谱，采用DX-27000X射线衍射仪以Cu Kα射线（波长λ=0.15405nm，扫描方式：连续扫描，扫描速度：0.060°/s，管电压：35kV，管电流：35mA）为衍射光源在室温25℃下作X射线衍射分析。如图3所示，五个强衍射峰出现在(220)、(311)、(400)、(511)、(440)等峰位上，对应PDF卡(JSPD85-1486)所有的衍射峰都属于尖晶石结构的磁铁矿Fe3O4，图3中a曲线显示出二氧化钛为无定形，有利于提高其疏水性能，同时结合制备步骤表明步骤2）得到的颗粒为TiO2/Fe3O4复合颗粒。 
图4为实施例1中步骤3）制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的X射线能量散射(EDX)图谱，从X射线能量散射(EDX)图谱可看出，TiO2/在Fe3O4上，采用随日本HITACHI S-4800扫描电子显微镜附配的X射线能谱仪对此进行元素分析；同时结合制备步骤表明步骤2）得到的颗粒为TiO2/Fe3O4复合颗粒。 
图5为水滴静止在处于磁场下实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品上的照片，其中，图5（a）为水滴静止在处于磁场下的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品上的照片，图5（b）为该实验设计原理图。如图5（a）所示，施加了磁场之后粉末呈现出针状，水滴的视觉观测几乎呈规则的球形，清晰可见，展现出了疏水的现象。图5中（b）为水滴静止在处于磁场下的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品上的实验设计图，首先，将防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品均匀平铺在玻璃基底上，在玻璃下方施加磁场，由于由防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品形成的粉末具有 磁性迅速变成针状，然后将一滴水缓慢滴加在针状的粉末上，视觉观测水滴被细密的针托住并仍然保持球形，利用其磁性展现出疏水性能。同理，实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒施加了磁场之后粉末呈现出针状，视觉观测水滴被细密的针托住并仍然保持近乎球形，利用其磁性展现出疏水性能；可见，防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒与防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品同样具有疏水性，只是由于防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品中引入了氟硅烷来降低防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品表面的自由能，进一步提高了防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的防水性。 
图6为实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的接触角，其中，图6（a）为滴加水滴之后所测的接触角157.9°，图6（b）为滴加石蜡油滴之后所测的接触角140.3°。从接触角的测试中可以看出来疏水性能已经超过150°，达到超疏水的角度，疏油的接触角140.3°，也接近超疏油的角度。静态接触角采用DSA 10( Germany)接触角测量仪测定。同理，实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒滴加水滴之后所测的接触角疏水性能已经超过150°，达到超疏水的角度，滴加石蜡油滴之后疏油的接触角也接近超疏油的角度。可见，防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒与防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品同样具有疏水疏油性。可见，防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒与防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品同样具有疏水疏油性，只是由于防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品中引入了氟硅烷来降低防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品表面的自由能，进一步提高了防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的防水防油性。 
图7为实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的接触角随时间的变化图，图7（a）为实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品滴加水滴之后所测的接触角随时间的变化图；图7（b）为实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品滴加石蜡油滴之后所测的接触角随时间的变化图。接触角随时间的变化图是利用躺滴法在DSA 10( Germany)液滴形状分析仪上测定材料的接触角随时间的变化。采用动态连续跟踪测量模式，以60次/s的速度采集样品的接触角数据。 
如图7所示，防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的接触角并不是恒定的，而是随着时间的发生在一定的角度范围内有不同程度的起伏，且不同的材料起始接触角（液滴接触时间为零时）和平衡接触角都不同。但这两张 图曲线的趋势是一直的，基本趋向于平衡，曲线没有很大程度的起伏或者下降，说明在这段时间范围内，接触角保持稳定，防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的防水防油性能也是很稳定的。 
图8为水滴在实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品表面的跳动试验。如图8所示，先将防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品做成浆状用玻璃棒均匀涂抹于玻璃片上，干燥后在玻璃表面自然形成一层均匀的膜，使用尼康高速相机拍摄，一滴5uL的水滴开始从1.5cm的高处落下，水滴落下与之接触后，并没有静止停留在表面，而是如同乒乓球在膜表面进行上下跳动，发生弹性碰撞，从而进一步证实该防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品在做成膜结构之后同样具备良好的防水功能。 
图9为水滴在实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品上的一系列图片，采用DSA 10( Germany)接触角测量仪拍摄。从一系列截屏图片可以看出，当水滴体积较小时几乎不能停留在粉末铺成的表面，增加水滴体积后，在重力的辅助作用下，水滴在粉末表面滚落，在水滴一定的体积范围内，以滴水的针尖为支架，水滴可以进行随意的滚动。说明防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品具有优良的超疏水性，完全符合超疏水粉末的评价标准。 
图10为石蜡油滴在实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品上的一系列图片，采用DSA 10( Germany)接触角测量仪拍摄。从一系列截屏图片可以看出，油滴在针尖的辅助作用下向左向右能自由滑动。说明防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品具有优良的疏油性，能达到疏油粉末的评价标准。 
图11为室温25℃下实施例1中步骤1）制备的Fe3O4粉末和步骤3）制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的磁滞回线图，其中，曲线a为实施例1中步骤1）制备的Fe3O4粉末的磁滞回线，曲线b为实施例1中步骤3）制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品粉末的磁滞回线。在室温下，所得磁滞回线为S型的磁化曲线，Fe3O4颗粒和防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的饱和磁化强度分别为9.11emu/g,53.86emu/g，矫顽力很小，呈现出软磁性。从图11中S型的磁化曲线的趋势可以看出：当磁场开始增加的时候，样品的磁化强度迅速提高；当磁场强度增加到一定程度以后，样品的磁化强度增长速率逐渐放慢直至饱和磁化强度；当磁场下降时，样品的磁化强度也随之下降；当磁场为零时，样品的磁化强度降低，接 近零；当反向磁场开始增加的时候，粉末的反向磁化强度同样迅速提高，到一定程度直至达到饱和磁化强度。此外通过a曲线和b曲线的比较可发现在伴随着磁性复合颗粒的改性附加纳米材料，饱和磁化强度也不断增强，通常情况下，负载纳米材料后的四氧化三铁的磁性要比单纯的四氧化三铁的磁性低。该样品粉末在室温环境下暴露在空气下放置一个月，之后再进行测试，发现改性后的粉末磁性反而比纯的四氧化三铁高，这是因为防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品粉末对四氧化三铁起到一个保护层的作用，而纯的四氧化三铁是由于暴露在室温下，最大的因素之一是受到空气的氧化导致磁性变弱。 
采用美国LakeShore公司的振动样品磁强计（VSM）测试。 
实施例2 
一种防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的制备方法，包括以下步骤： 
1）不同粒径的Fe3O4颗粒的制备：采用水热法来制备，将0.65g的FeCl2.4H2O、0.58g的Na2SO3和0.25g的聚乙烯吡咯烷酮（PVP，德国ＢＡＳＦ公司生产的型号为K30的聚乙烯吡咯烷酮）溶解在20g的去离子水中，再加入0.19g的NaOH，搅拌均匀，在通入氮气下去气30分钟之后，转入35mL的高压釜内胆中，加热到150℃反应11h，冷却到室温25℃之后取出高压釜内胆，采用磁分离的方法（利用强磁力将反应液中的磁性颗粒分离出来）沉淀下黑色颗粒，先用去离子水洗涤三次，再用乙醇洗涤三次，在80℃烘箱中烘干，真空保存，得到不同粒径的Fe3O4颗粒0.22g； 
2）不同粒径的防水防油磁性TiO2/Fe3O4颗粒的制备：将步骤1）中的0.22g Fe3O4颗粒均匀分散在110g的无水乙醇中，加入0.78g氨水（杭州高晶精细化工有限公司，氨水中氨的重量百分含量为25%~28%），超声10min，得到分散液，将分散液置于50℃的水浴中，在搅拌条件下向分散液中滴加含2.34g钛酸四丁酯的钛酸四丁酯乙醇溶液55g，在50℃继续搅拌3h，取出，采用磁分离的方法（利用强磁力将反应液中的磁性颗粒分离出来）得到沉淀的物质，用乙醇洗涤三次后，烘干真空保存，得到不同粒径的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒0.7g。 
3）将步骤2）中0.7g防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒溶于200mL由体积比为1：4的水和乙醇组成的混合溶液中，滴加0.2m氟硅烷（FAS F-8261），搅拌24h后，经磁分离（利用强磁力将反应液中的磁 性颗粒分离出来），再用去离子水洗涤三次和乙醇洗涤三次，放置在25℃的真空干燥箱中干燥12h，得到防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品。 
实施例3 
一种防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的制备方法，包括以下步骤： 
1）不同粒径的Fe3O4颗粒的制备：采用水热法来制备，将0.65g的FeCl2.4H2O、0.4g的Na2SO3和0.14g的聚乙烯吡咯烷酮（PVP，德国ＢＡＳＦ公司生产的型号为K30的聚乙烯吡咯烷酮）溶解在20g的去离子水中，再加入0.13g的NaOH，搅拌均匀，在通入氮气下去气30分钟之后，转入35mL的高压釜内胆中，加热到130℃反应13h，冷却到室温25℃之后取出高压釜内胆，采用磁分离的方法（利用强磁力将反应液中的磁性颗粒分离出来）沉淀下黑色颗粒，先用去离子水洗涤三次，再用乙醇洗涤三次，在80℃烘箱中烘干，真空保存，得到不同粒径的Fe3O4颗粒0.18g； 
2）不同粒径的防水防油磁性TiO2/Fe3O4颗粒的制备：将步骤1）中的0.18g Fe3O4颗粒均匀分散在125g的无水乙醇中，加入0.98g氨水（杭州高晶精细化工有限公司，氨水中氨的重量百分含量为25%~28%），超声10min，得到分散液，将分散液置于70℃的水浴中，在搅拌条件下向分散液中滴加含2.34g钛酸四丁酯的钛酸四丁酯乙醇溶液64g，在70℃继续搅拌1.5h，取出，采用磁分离的方法（利用强磁力将反应液中的磁性颗粒分离出来）得到沉淀的物质，用乙醇洗涤三次后，烘干真空保存，得到不同粒径的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒0.7g。 
3）将步骤2）中0.7g防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒溶于200mL由体积比为1：4的水和乙醇组成的混合溶液中，滴加0.2m氟硅烷（FAS F-8261），搅拌24h后，经磁分离（利用强磁力将反应液中的磁性颗粒分离出来），再用去离子水洗涤三次和乙醇洗涤三次，放置在25℃的真空干燥箱中干燥12h，得到防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品。 
实施例2和实施例3制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品，虽然经过检测均具有良好的防水防油性以及稳定的磁性，但是性能不如实施例1，实施例1为最优选的实施例。 
应用例1 
首先，称取64g实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品、 270g丙烯酸树脂、150g颜料酞菁蓝、90g二甲苯、2g流平剂BYK-300、4g分散剂BYK-110以及4g催干剂二丁基二月桂酸锡，将上述原料放入高速搅拌机中进行预混合，将预混合的原料在研磨机中进行预磨分散，得到初步混合研磨原料；然后将190g聚酯树脂、190g氨基树脂、90g二甲苯、2g流平剂BYK-300、4g分散剂BYK-110和4g催干剂二丁基二月桂酸锡加入到前述的初步混合研磨原料中，调匀、过滤，即得到高固体份烘干汽车面漆。 
将所制高固体份烘干汽车面漆均匀喷涂于汽车前盖板上，涂膜厚度为25±5μm，在140℃烘烤20分钟，得到涂料板试样A，留作性能评价试验。对比例1 
采用粒径为100nm~300nm的TiO2替换实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品，其余同应用例1。 
对比例2 
采用粒径为100nm~300nm的Fe3O4替换实施例1制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品，其余同应用例1。 
将应用例1、对比例1和对比例2制备的涂料板试样A分别用以下方法测试其汽车面漆的性能，其测试方法和测试结果如表1所示。 
表1 
通过应用例1、对比例1和对比例2的对比，应用例1烘干后的汽车面漆具有较好的防水性和防油性，同时防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品因其稳定的磁性等也使得烘干后的汽车面漆具有良好的静态附着力。 

Claims (8)

1.一种防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒的制备方法，包括以下步骤：
1)将FeCl2·4H2O、Na2SO3、聚乙烯吡咯烷酮和NaOH溶解于去离子水中，在保护性气体氛围下100℃～180℃反应8h～16h，经分离、洗涤和烘干后得到Fe3O4颗粒；
所述的FeCl2·4H2O、Na2SO3、聚乙烯吡咯烷酮和NaOH的质量比为1：0.6～0.9：0.2～0.4：0.2～0.3；
2)将步骤1)中的Fe3O4颗粒均匀分散在乙醇中，加入氨水，超声后，得到分散液，在搅拌条件下向50℃～70℃的分散液中滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液，在50℃～70℃继续搅拌1h～3h，经分离、洗涤和烘干后得到防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒；
所述的Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液的质量比为1：500～700：3.5～5.5：250～360。
2.根据权利要求1所述的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒的制备方法，其特征在于，步骤1)中，在保护性气体氛围下120℃～160℃反应10h～14h。
3.根据权利要求2所述的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒的制备方法，其特征在于，步骤1)中，在保护性气体氛围下130℃～150℃反应11h～13h。
4.根据权利要求1所述的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的FeCl2·4H2O、Na2SO3、聚乙烯吡咯烷酮和NaOH的质量比为1：0.75～0.8：0.28～0.33：0.23～0.26；
步骤2)中，所述的Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液的质量比为1：570～610：4.3～4.8：300～315。
5.根据权利要求1所述的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒的制备方法，其特征在于，所述的钛酸四丁酯的乙醇溶液中钛酸四丁酯的重量百分含量为2％～6％。
6.一种防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品的制备方法，包括：3)将权利要求1～5任一项所述的制备方法制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒溶解在由水和乙醇组成的混合溶液中，滴加氟硅烷，搅拌18h～30h，经分离和洗涤后得到防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品。
7.根据权利要求1～6任一项所述的制备方法制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒在制备涂料中的应用。
8.一种汽车涂料，由以下重量百分比的原料组成：
所述的防水防油添加剂为权利要求1～5任一项所述的制备方法制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒或权利要求6所述的制备方法制备的防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒产品；
所述的成膜树脂由重量百分含量为31％～49％的丙烯酸树脂、重量百分含量为23％～38％的聚酯树脂和重量百分含量为23％～38％的氨基树脂组成。
CN201210211221.4A 2012-06-21 2012-06-21 防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒及其制备方法和应用 Expired - Fee Related CN102836679B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210211221.4A CN102836679B (zh) 2012-06-21 2012-06-21 防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210211221.4A CN102836679B (zh) 2012-06-21 2012-06-21 防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102836679A CN102836679A (zh) 2012-12-26
CN102836679B true CN102836679B (zh) 2014-10-22

Family

ID=47364559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210211221.4A Expired - Fee Related CN102836679B (zh) 2012-06-21 2012-06-21 防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102836679B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103709934B (zh) * 2013-12-06 2016-08-31 上海交通大学 磁性疏水自洁涂料及其制备方法
CN105755570A (zh) * 2015-12-14 2016-07-13 安徽省元琛环保科技有限公司 一种具有防水防油功能的聚苯硫醚纤维的制备方法及产品
CN105749623B (zh) * 2015-12-14 2019-08-30 安徽省元琛环保科技有限公司 一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法
CN107805454A (zh) * 2017-11-22 2018-03-16 荣成市华诚橡胶有限公司 一种橡胶模具涂料及其制备方法
CN107936739A (zh) * 2017-11-30 2018-04-20 深圳市嘉达高科产业发展有限公司 一种水性防腐涂料、制备方法及使用方法
CN108822324A (zh) * 2018-06-04 2018-11-16 宁波沸柴机器人科技有限公司 一种防紫外辐射汽车贴膜及其制备方法
CN113897134A (zh) * 2021-09-01 2022-01-07 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101816937A (zh) * 2009-07-29 2010-09-01 兰州理工大学 磁性负载纳米光催化剂TiO2/Fe3O4的制作方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101816937A (zh) * 2009-07-29 2010-09-01 兰州理工大学 磁性负载纳米光催化剂TiO2/Fe3O4的制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102836679A (zh) 2012-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102807775B (zh) 防水防油磁性SiO2/Fe3O4复合颗粒及其制备方法和应用
CN102836679B (zh) 防水防油磁性TiO2/Fe3O4复合颗粒及其制备方法和应用
Rahdar et al. NiO nanoparticles: synthesis and characterization
Gu et al. Chitosan-coated-magnetite with covalently grafted polystyrene based carbon nanocomposites for hexavalent chromium adsorption
Alamri et al. Self-cleaning superhydrophobic epoxy coating based on fibrous silica-coated iron oxide magnetic nanoparticles
Majumder et al. A comparative study on the structural, optical and magnetic properties of Fe 3 O 4 and Fe 3 O 4@ SiO 2 core–shell microspheres along with an assessment of their potentiality as electrochemical double layer capacitors
Woo et al. Mixed valence Zn–Co-layered double hydroxides and their exfoliated nanosheets with electrode functionality
Ge et al. Versatile fabrication of magnetic superhydrophobic foams and application for oil–water separation
CN101155758B (zh) 明矾石型化合物颗粒、其制备方法及其利用
Wang et al. Preparation of a multifunctional material with superhydrophobicity, superparamagnetism, mechanical stability and acids–bases resistance by electrospinning
CN103724558B (zh) 一种草莓型结构的无机/有机含氟微球及其制备方法与应用
Pham et al. Incorporation of Fe3O4/CNTs nanocomposite in an epoxy coating for corrosion protection of carbon steel
CN106715334B (zh) 纳米尺寸的圆球状铁氧体粒子以及其制造方法
Sinkó et al. Liquid-phase syntheses of cobalt ferrite nanoparticles
CN101503579A (zh) 表面负载磁性合金粒子碳纳米管复合材料的制备方法
Wang et al. Superhydrophobic magnetic core–shell mesoporous organosilica nanoparticles with dendritic architecture for oil–water separation
Du et al. Broadband antireflective superhydrophobic self-cleaning coatings based on novel dendritic porous particles
Bristy et al. Preparation and characterization of magnetic γ-Al2O3 ceramic nanocomposite particles with variable Fe3O4 content and modification with epoxide functional polymer
Wang et al. An eco-friendly one-step method to fabricate superhydrophobic nanoparticles with hierarchical architectures
Özen et al. Manipulating surface wettability and oil absorbency of diatomite depending on processing and ambient conditions
Cao et al. Green synthesis and surface properties of Fe3O4@ SA core–shell nanocomposites
Husain et al. Structure and magnetic properties of silica-coated magnetite-nanoparticle composites
Chai et al. Excellent corrosion resistance of FGO/Zn2SiO4 composite material in epoxy coatings
Khodadadi et al. Effect of PVA/PEG-coated Fe3O4 nanoparticles on the structure, morphology and magnetic properties
Tianchi et al. Fabrication of superwetting, anti-icing nickel-cobalt carbonate hydroxide coated-aluminosilicate fiber paper for oil-water separation

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141022

Termination date: 20150621

EXPY Termination of patent right or utility model