CN103131282B

CN103131282B - 一种纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料

Info

Publication number: CN103131282B
Application number: CN201310075015.XA
Authority: CN
Inventors: 裴立宅
Original assignee: Anhui University of Technology AHUT
Current assignee: Anhui University of Technology AHUT
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: CN103131282A

Abstract

本发明公开了一种纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料，属于功能材料技术领域。纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的质量百分比组成如下：纳米针状结构钒酸锰20-40％、醋丙乳液15-30％、水30-50％、纳米二氧化硅6-20％、醇酯-120.05-0.2％、磷酸三丁酯0.5-2％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5-2％、乙二醇0.5-2％、聚氨酯0.5-2％。本发明所提供的纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料具有自清洁、防污、隔热保温等性能，性能稳定，成本较低，施工方便。

Description

一种纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料

技术领域：

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料。

背景技术：

建筑物墙壁涂料可以美化环境和居室，但是传统涂料经过一段时间会发生色变、脱落，玻璃幕墙或瓷砖贴面又会带来光污染、增加建筑物自重、存在安全隐患等问题。因此，开发新型的自清洁涂料是目前解决以上问题的重要方法。以纳米二氧化钛和磷酸钛等具有光催化活性的纳米材料作为涂料的组成部分，在可见光及紫外光照射下，涂料中的纳米光催化材料吸附污染物发生氧化还原分解，从而将空气中的有机物和氨化物等有害污染物除去，甚至在无光条件下只利用水和空气也会发挥自洁效果，从而达到自清洁的目的。

目前已有专利报道了多种自清洁涂料。例如中国发明专利“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。中国发明专利“超疏水自清洁涂料”(发明专利申请号：200610105319.6)以γ-氨内基三甲氧基硅烷和聚氨酯为基础原料制备出了超疏水型自清洁涂料。国家发明专利“自清洁涂料及其制造方法”(专利号：ZL200410015409.7)以纳米二氧化钛为基础原料，添加漆料及分散剂等助剂制备出了纳米二氧化钛自清洁涂料。以上这些涂料都有一定的自清洁效果，但是随着建筑物自清洁要求不断提高，仅靠上述几种材料明显不能满足需求。

纳米针状结构钒酸锰的长度约5μm、纳米针尖端直径约50nm，具有尺寸小、比表面积大等特点，在可见光作用下，纳米针状钒酸锰表面通过光催化反应产生的高活性氧化还原电子对亚甲基蓝、龙胆紫及罗丹明B等环境污染物具有有效的分解作用。以纳米针状钒酸锰作为主要原料制备出自清洁涂料，根据纳米针状结构钒酸锰的光催化作用，涂层表面的污染物在可见光作用下会分解，从而保持涂层的自清洁。另外，纳米针状钒酸锰的尺寸小，体积密度低，制成涂料可以产生“无穷长路径”等纳米效应，使涂层的热传递能力下降，具有一定的隔热保温效果。因此，纳米针状结构钒酸锰在建筑物内、外墙用自清洁涂料方面具有良好的应用前景。然而，目前还未有关于纳米针状钒酸锰自清洁涂料专利的报道。

发明内容：

本发明的目的在于提供具有良好光催化特性的纳米针状钒酸锰为主要原料，引入纳米二氧化硅作为填料，得到具有良好自清洁功能的新型纳米针状结构钒酸锰涂料。

本发明所提供的纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的质量百分比组成如下：

纳米针状结构钒酸锰20-40％、醋丙乳液15-30％、水30-50％、纳米二氧化硅6-20％、醇酯-120.05-0.2％、磷酸三丁酯0.5-2％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5-2％、乙二醇0.5-2％、聚氨酯0.5-2％。

本发明所述纳米针状结构钒酸锰的长度约5μm、纳米针尖端直径约50nm，纳米二氧化硅的尺寸低于50nm。

本发明所述纳米针状结构钒酸锰在涂料中的质量百分比为25-40％。

本发明所述纳米针状结构钒酸锰在涂料中的质量百分比为30-40％。

本发明所提供的纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的具体制备方法如下：

在低速搅拌下将水、纳米针状结构钒酸锰、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5h，使之充分分散。然后将球磨后的物料转入多功能分散机，在搅拌下加入纳米二氧化硅，在多功能分散机上高速搅拌3h，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醋丙乳液，随后加入剩余的消泡剂磷酸三丁酯、成膜助剂醇酯-12、防冻剂乙二醇、流平剂聚氨酯低速搅拌3h，最后装罐即得涂料成品。

纳米针状结构钒酸锰具有尺寸小、比表面积大等特点，在可见光作用下，纳米针状钒酸锰表面通过光催化反应产生的高活性氧化还原电子对亚甲基蓝、龙胆紫及罗丹明B等环境污染物具有有效的分解作用。以纳米针状结构钒酸锰作为主要原料，纳米二氧化硅作为填料，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，可以得到稳定的纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料。涂层表面的污染物在可见光作用下通过纳米针状结构钒酸锰的光催化作用产生分解，从而使涂层具有良好的自清洁功能。由于纳米针状结构钒酸锰宏观为絮状形态，所以具有低的体积密度，由纳米针状结构钒酸锰构成的自清洁涂料的孔隙尺寸为纳米级，导致材料的热传递能力下降，也具有一定的隔热保温特性。本发明采用的纳米针状结构钒酸锰和纳米二氧化硅等无机纳米材料，尤其是纳米二氧化硅是批量生产的原料，可实现纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的批量制备。此发明对生产新型的自清洁涂料，降低能耗具有重要意义，符合可持续发展和节能降耗的基本国策。

附图说明：

图1为本发明制备的纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料形成涂层表面的SEM图像。

从图可看出所得自清洁涂料形成的涂层表面致密，颗粒中较均匀的分散着纳米针状结构。

图2为本发明制备的纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料降解亚甲基蓝的紫外吸收光谱。

图2(a)和(b)分别为亚甲基蓝经纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料降解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纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料降解前后的紫外吸收光谱的强度比率，即可得到纳米针状结构钒酸锰自清洁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，亚甲基蓝经纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料降解2h后，其降解率为85.3％。

图3为本发明制备的纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料降解龙胆紫的紫外吸收光谱。

图3(a)和(b)分别为龙胆紫经纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料降解2h后及未降解前的紫外吸收光谱。计算可知，龙胆紫经纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料降解2h后，其降解率为92.1％。

图4为本发明制备的纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料降解罗丹明B的紫外吸收光谱。

图4(a)和(b)分别为罗丹明B经纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料降解2h后及未降解前的紫外吸收光谱。计算可知，罗丹明B经纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料降解2h后，其降解率为87.1％。

具体实施方式：

实施例1：确定纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的质量百分比组成如下：纳米针状结构钒酸锰35％、醋丙乳液17.9％、水35％、纳米二氧化硅10％、醇酯-120.1％、磷酸三丁酯0.5％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5％、乙二醇0.5％、聚氨酯0.5％。

实施例2：确定纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的质量百分比组成如下：纳米针状结构钒酸锰40％、醋丙乳液20.05％、水30％、纳米二氧化硅8％、醇酯-120.1％、磷酸三丁酯0.6％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.6％、乙二醇0.6％、聚氨酯0.5％。

实施例3：确定纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的质量百分比组成如下：纳米针状结构钒酸锰37％、醋丙乳液15.9％、水33％、纳米二氧化硅12％、醇酯-120.1％、磷酸三丁酯0.5％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5％、乙二醇0.5％、聚氨酯0.5％。

实施例4：确定纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的质量百分比组成如下：纳米针状结构钒酸锰30％、醋丙乳液16.95％、水40％、纳米二氧化硅11％、醇酯-120.15％、磷酸三丁酯0.5％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5％、乙二醇0.5％、聚氨酯0.5％。

实施例5：确定纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的质量百分比组成如下：纳米针状结构钒酸锰25％、醋丙乳液16.2％、水36％、纳米二氧化硅20％、醇酯-120.2％、磷酸三丁酯0.5％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.8％、乙二醇0.8％、聚氨酯0.5％。

实施例6：确定纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的质量百分比组成如下：纳米针状结构钒酸锰25％、醋丙乳液16.6％、水40％、纳米二氧化硅15％、醇酯-120.2％、磷酸三丁酯0.8％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.8％、乙二醇0.8％、聚氨酯0.8％。

实施例7：确定纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的质量百分比组成如下：纳米针状结构钒酸锰22％、醋丙乳液22.6％、水42％、纳米二氧化硅10％、醇酯-120.2％、磷酸三丁酯0.8％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.8％、乙二醇0.8％、聚氨酯0.8％。

实施例8：确定纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的质量百分比组成如下：纳米针状结构钒酸锰28％、醋丙乳液18.4％、水39％、纳米二氧化硅12％、醇酯-120.2％、磷酸三丁酯0.7％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.7％、乙二醇0.5％、聚氨酯0.5％。

Claims

1.一种纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料，其特征在于：纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料的质量百分比组成如下：纳米针状结构钒酸锰20-40％、醋丙乳液15-30％、水30-50％、纳米二氧化硅6-20％、醇酯-12 0.05-0.2％、磷酸三丁酯0.5-2％、10％的六偏磷酸钠水溶液0.5-2％、乙二醇0.5-2％、聚氨酯0.5-2％。

2.根据权利要求1所述一种纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料，其特征在于：所述纳米针状结构钒酸锰的长度5μm、纳米针尖端直径50nm，纳米二氧化硅的尺寸低于50nm。

3.根据权利要求1所述一种纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料，其特征在于：所述纳米针状结构钒酸锰在涂料中的质量百分比为25-40％。

4.根据权利要求1所述一种纳米针状结构钒酸锰自清洁涂料，其特征在于：所述纳米针状结构钒酸锰在涂料中的质量百分比为30-40％。