CN103131271B - 一种钒酸锌纳米棒复合涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钒酸锌纳米棒复合涂料，属于功能材料技术领域。钒酸锌纳米棒复合涂料的质量百分比组成如下：钒酸锌纳米棒20-40％、苯丙乳液15-25％、水30-45％、纳米氧化铝5-20％、醇酯-12 0.05-0.2％、聚氨酯0.5-2％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5-2％、磷酸三丁酯0.5-2％、乙三醇0.5-2％。本发明采用的钒酸锌纳米棒活性高、稳定性好、无毒及成本低等特点，可以实现钒酸锌纳米棒复合涂料的批量制备。本发明所提供的钒酸锌纳米棒复合涂料具有自清洁、防污性能，性能稳定。

Description

一种钒酸锌纳米棒复合涂料

技术领域：

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种钒酸锌纳米棒复合涂料。

背景技术：

随着建筑工业的不断发展以及环保意识的增强，对建筑物内、外墙壁涂层的自清洁功能要求也不断提高。采用具有光催化活性的纳米材料可以制备成自清洁涂料，应用于建筑物的内、外墙壁，在可见光及紫外光照射下，利用自清洁涂料中光催化剂的光催化作用，产生自由电子和空穴，分解吸附在涂层表面的有机污染物，从而达到涂层表面长期清洁的目的。

目前已有专利报道了多种自清洁涂料。中国发明专利“氟硅自清洁涂料及其制备方法”(专利号：ZL200910111721.9)以氟硅共聚物树脂为主要原料制备出了氟硅自清洁涂料。中国发明专利“一种自清洁涂料及其制备方法”(发明专利申请号：201010140748)采用粒径13-200nm的纳米氧化铝颗粒、醇酸清漆及低表面能疏水助剂制备出了纳米自清洁涂料。国家发明专利“一种光致超亲水自清洁涂料的制备方法”(专利号：ZL201110084515.0)以铈掺杂锐钛矿型二氧化钛溶胶和二氧化硅溶胶为主要原料制备出了二氧化钛、二氧化硅复合自清洁涂料。以上这些涂料均有一定的自清洁效果，但是随着建筑物自清洁要求的提高，仅靠上述几种材料难以满足需求。

钒酸锌纳米棒长度约500nm，直径约70nm，具有尺寸小、比表面积大等特点，在可见光及紫外光照射下，钒酸锌纳米棒通过光催化反应产生的高活性氧化还原电子对亚甲基蓝、龙胆紫等环境污染物具有有效的分解作用。以钒酸锌纳米棒作为主要原料，添加少量填料可以制备出复合型自清洁涂料，根据涂料中钒酸锌纳米棒的光催化作用，涂层表面的污染物在可见光及紫外光作用下分解，从而保持涂层的长期自清洁。此外，钒酸锌纳米棒尺寸小、密度低，制成涂料可使涂层的热传递能力下降，具有较好的隔热保温效果。因此，钒酸锌纳米棒在建筑物内、外墙用自清洁涂料方面具有良好的应用前景。然而，目前还未有关于钒酸锌纳米棒复合涂料专利的报道。

发明内容：

本发明的目的在于提供酸锌纳米棒为主要原料，引入纳米氧化铝作为填料，得到具有良好自清洁功能的钒酸锌纳米棒复合涂料。

本发明所提供的钒酸锌纳米棒复合涂料的质量百分比组成如下：

钒酸锌纳米棒20-40％、苯丙乳液15-25％、水30-45％、纳米氧化铝5-20％、醇酯-120.05-0.2％、聚氨酯0.5-2％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5-2％、磷酸三丁酯0.5-2％、乙三醇0.5-2％。

本发明所述钒酸锌纳米棒长度约500nm，直径约70nm，纳米氧化铝的尺寸低于50nm。

本发明所述钒酸锌纳米棒在涂料中的质量百分比为25-40％。

本发明所述钒酸锌纳米棒在涂料中的质量百分比为30-40％。

本发明所提供的钒酸锌纳米棒复合涂料的具体制备方法如下：

在低速搅拌下将水、钒酸锌纳米棒、润湿分散剂10％的六偏磷酸钠水溶液、一半消泡剂磷酸三丁酯装入球磨机的球罐内，球磨5小时，使之充分分散。然后将球磨后的物料转入多功能分散机，在搅拌下加入纳米氧化铝，在多功能分散机上高速搅拌3小时，通过高速剪切将其分散均匀。然后在低搅拌速度下缓慢滴加苯丙乳液，随后加入剩余的消泡剂磷酸三丁酯、成膜助剂醇酯-12、防冻剂乙三醇、流平剂聚氨酯低速搅拌3小时，最后装罐即得涂料成品。

以钒酸锌纳米棒作为主要原料，纳米氧化铝作为填料，纳米组分与乳液、助剂和填料组分具有良好的相容性、分散性和稳定性，可以得到稳定的钒酸锌纳米棒复合涂料。涂层表面的亚甲基蓝及龙胆紫等环境有机污染物在可见光及紫外光作用下通过钒酸锌纳米棒的光催化产生分解，从而使涂层具有良好的自清洁功能。由于钒酸锌纳米棒宏观为絮状物质，密度小，由钒酸锌纳米棒作为主原料构成的自清洁涂料的孔隙尺寸为纳米级，将会产生“无穷长路径”等纳米效应，使涂层的热传递能力下降，也具有一定的隔热保温特性。本发明采用的钒酸锌纳米棒活性高、稳定性好、无毒及成本低等特点，用于填料的纳米氧化铝是批量生产的原料，可以实现钒酸锌纳米棒复合涂料的批量制备。此发明制备的钒酸锌纳米棒复合涂料环保，符合可持续发展和环保的基本国策。

附图说明：

图1为本发明制备的钒酸锌纳米棒复合涂料所形成的涂层表面的SEM图像。

从图可看出钒酸锌纳米棒复合涂料所形成的涂层的表面致密，颗粒中较均匀的分散着纳米棒。

图2为本发明制备的钒酸锌纳米棒复合涂料降解亚甲基蓝的紫外吸收光谱。

图2(a)和(b)分别为亚甲基蓝经钒酸锌纳米棒复合涂料降解2h后及未降解前的紫外吸收光谱。亚甲基蓝的浓度与其紫外吸收光谱的强度呈正比关系，通过计算亚甲基蓝溶液经钒酸锌纳米棒复合涂料降解前后的紫外吸收光谱的强度比率，即可得到钒酸锌纳米棒复合涂料降解亚甲基蓝一定时间后的降解率(摩尔百分比)。计算可知，亚甲基蓝经钒酸锌纳米棒复合涂料降解2h后，其降解率为73.1％。

图3为本发明制备的钒酸锌纳米棒复合涂料降解龙胆紫的紫外吸收光谱。

图3(a)和(b)分别为龙胆紫经钒酸锌纳米棒复合涂料降解2h后及未降解前的紫外吸收光谱。计算可知，龙胆紫经钒酸锌纳米棒复合涂料降解2h后，其降解率为49.4％。

具体实施方式：

实施例1：确定钒酸锌纳米棒复合涂料的质量百分比组成如下：钒酸锌纳米棒34％、苯丙乳液18.9％、水35％、纳米氧化铝10％、醇酯-12 0.1％、聚氨酯0.5％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5％、磷酸三丁酯0.5％、乙三醇0.5％。

实施例2：确定钒酸锌纳米棒复合涂料的质量百分比组成如下：钒酸锌纳米棒39％、苯丙乳液21.05％、水30％、纳米氧化铝8％、醇酯-12 0.1％、聚氨酯0.5％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.6％、磷酸三丁酯0.6％、乙三醇0.6％。

实施例3：确定钒酸锌纳米棒复合涂料的质量百分比组成如下：钒酸锌纳米棒36％、苯丙乳液16.9％、水33％、纳米氧化铝12％、醇酯-12 0.1％、聚氨酯0.5％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5％、磷酸三丁酯0.5％、乙三醇0.5％。

实施例4：确定钒酸锌纳米棒复合涂料的质量百分比组成如下：纳米针状结构钒酸锰29％、苯丙乳液17.95％、水40％、纳米氧化铝11％、醇酯-12 0.15％、聚氨酯0.5％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5％、磷酸三丁酯0.5％、乙三醇0.5％。

实施例5：确定钒酸锌纳米棒复合涂料的质量百分比组成如下：钒酸锌纳米棒26％、苯丙乳液15.2％、水36％、纳米氧化铝20％、醇酯-12 0.2％、聚氨酯0.5％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.8％、磷酸三丁酯0.5％、乙三醇0.8％。

实施例6：确定钒酸锌纳米棒复合涂料的质量百分比组成如下：钒酸锌纳米棒26％、苯丙乳液15.6％、水40％、纳米氧化铝15％、醇酯-12 0.2％、聚氨酯0.8％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.8％、磷酸三丁酯0.8％、乙三醇0.8％。

实施例7：确定钒酸锌纳米棒复合涂料的质量百分比组成如下：钒酸锌纳米棒24％、苯丙乳液20.6％、水42％、纳米氧化铝10％、醇酯-12 0.2％、聚氨酯0.8％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.8％、磷酸三丁酯0.8％、乙三醇0.8％。

实施例8：确定钒酸锌纳米棒复合涂料的质量百分比组成如下：钒酸锌纳米棒27％、苯丙乳液19.4％、水39％、纳米氧化铝12％、醇酯-12 0.2％、聚氨酯0.5％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.7％、磷酸三丁酯0.7％、乙三醇0.5％。

Claims (4)

1.一种钒酸锌纳米棒复合涂料，其特征在于：钒酸锌纳米棒复合涂料的质量百分比组成如下：钒酸锌纳米棒20-40％、苯丙乳液15-25％、水30-45％、纳米氧化铝5-20％、醇酯-12 0.05-0.2％、聚氨酯0.5-2％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5-2％、磷酸三丁酯0.5-2％、乙三醇0.5-2％。

2.根据权利要求1所述一种钒酸锌纳米棒复合涂料，其特征在于：所述钒酸锌纳米棒长度500nm，直径70nm，纳米氧化铝的尺寸低于50nm。

3.根据权利要求1所述一种钒酸锌纳米棒复合涂料，其特征在于：所述钒酸锌纳米棒在涂料中的质量百分比为25-40％。

4.根据权利要求1所述一种钒酸锌纳米棒复合涂料，其特征在于：所述钒酸锌纳米棒在涂料中的质量百分比为30-40％。