CN109370399A - 一种纳米TiO2-有机硅改涂料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纳米TiO2‑有机硅改涂料，该涂料按照重量份计算由以下组份组成：有机硅纳米粒子10‑40份；热塑性成膜树脂90‑110份；苯丙乳液44‑48份；纳米TiO2粒子5‑20份；成膜助剂4‑6份；分散剂2‑8份；偶联剂2‑8份；填料6‑10份；消泡剂1‑2份，水不溶性葡聚糖0.25‑0.75份。

Description

一种纳米TiO2-有机硅改涂料及其应用
技术领域
本发明属于木材加工领域，具体涉及一种纳米TiO2-有机硅改涂料及其应用。
背景技术
随着我国装饰材料行业的不断发展，装饰薄木被大众所熟知，不仅缓解了我国珍贵木材 的供需矛盾，其装饰效果也远远优于普通的浸渍纸贴面、PVC贴面。但装饰薄木自身就具备 木材的属性，是一种多孔材料且具有各向异性，本身容易吸附空气中的赃物，利用装饰薄木 制得的木制品表面需要不断清洗，影响其使用寿命且加大后期管理的成本。因此，通过对人 造装饰薄木表面进行化学或物理改性，赋予其自清洁、防腐、防水及其他性能具有重要意义。
目前，模仿一些自然现象用以解决人类实际生活问题的技术越来越受到人们的广泛关注， 表面自清洁技术就是其中之一。自然界中存在许多具有优良自清洁表面的实例，例如“蝴蝶的 翅膀”、“卷心菜的叶子”以及“荷叶效应”等。近年来，随着新材料的广泛应用，对这些材料进 行表面自清洁涂层加工技术也越来越受到重视，自清洁涂层是指附着于涂层表面的污染物、 灰尘等能够在重力、风力、雨水冲刷等外力作用下自行脱落或者经涂层表面特殊物质降解污 染物的一种表面，一般分为1)、超亲水涂层：水滴在表面上将摊开成一层水膜，污染物颗粒 会附着在水膜上，防止其直接与表面接触，随着水膜的流动，污染物将被冲刷掉，达到自清 洁效果；2)超疏水涂层：其清洁机理类似于荷叶表面去污的过程，水滴在材料表面滑动或滚 动时，将材料表面的污物吸附在水滴表面，并将其带离材料表面，达到自清洁效果。而对于 这两种自洁方式，主要和表面的润湿性有关。固体表面上液滴的平衡形状由三相界面张力所 决定即(固气、固液、液气界面)，满足杨氏方程时，表面的液滴形状达到稳定。
即：γsg-γsl＝γlgcosθ
方程中，只有当液滴非常小时(毫米到微米级别)，其重力作用忽略不计，这时，液滴在 表面上近似的呈球面帽状，液气界面和固体表面相交，夹角为θ，θ角为液滴的实际浸润角。
杨氏方程是所有润湿现象的基础，大多数情况下，液滴与表面呈部分润湿现象；当固液 界面张力与液气张力之和等于固气界面张力时实际浸润角趋向于0度，此时表面上的液滴将 会摊开成一层薄膜，即全润湿。相反，如果实际浸润角为180度时，液滴在表面将尽可能的 聚拢，表面不润湿。
常用的制备自清洁涂层的方法有Sol-gel(溶胶-凝胶法)、等离子法、电极沉淀法、聚合 物、纳米粒子法、磁控溅射法等。但上述制备方法制备周期长，设备成本高，能耗高、环境 污染大，得到的涂层自清洁效果不明显。本发明提供一种基于光催化超疏水涂层的自清洁装 饰薄木及其制备方法，利用纳米TiO2与疏水性纳米粒子共混，将其均匀涂覆在装饰薄木的表 面，在其表面形成超疏水性的涂层，使得木制品具有长期的自清洁功能，减少了后期的管理 成本，提升了产品的附加值。
发明内容
本发明提供一种纳米TiO2-有机硅改涂料，该涂料按照重量份计算由以下组份组成：
作为优选，所述有机硅纳米粒子为纳米二氧化硅、十二甲基硅烷、十三弗辛基三甲氧基 硅烷、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、丙基三甲氧基硅烷(PTMS)和二苯基二甲氧硅烷中的一种 或几种混合。
作为优选，所述热塑性成膜树脂为聚氨脂、聚苯丙乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯。
作为优选，所述分散剂为六磷偏酸钠、丙烯酸酯、聚氨酯，所述偶联剂为KH580，所述 成膜助剂为醇酯-12，所述填料为滑石粉，所述消泡剂为丁醇。
作为优选，所述的纳米TiO2-有机硅改涂料的pH为7.8，其重量份组成如下：
作为优选，所述纳米TiO2-有机硅改涂料的pH为8.0，其重量份组成如下：
作为优选，所述纳米TiO2-有机硅改涂料的pH为8.2，其重量份组成如下：
现有的装饰薄木表面容易吸附空气中的污染物，制得的木制品表面需要不断清洗，影响 其使用寿命且加大后期管理的成本，且现有的自清洁技术制备周期长，设备成本高，能耗高、 环境污染大，自清洁效果不显著，不适宜大面积使用等缺陷；将本发明提供了提供的纳米TiO2- 有机硅改涂料均匀涂覆在装饰薄木的表面，在其表面形成超疏水性的涂层，使得木制品具有 长期的自清洁功能，减少了后期的管理成本，提升了产品的附加值。
本发明通过纳米TiO2与有机硅共混得到一种自清洁涂料，其制得的涂层可以大面积涂覆， 可采用滚涂、刷涂、喷涂等涂覆手段，直接涂覆在装饰薄木表面，不需要任何后处理技术。
本发明制得的装饰薄木，其表面耐久性更高，同时具有防水、耐腐、抗紫外线等多重功 效，且无论是在酸碱状态还是高温、低温状态、或是UV光照射下都表现出超高的疏水性。
本发明制得的装饰薄木，具有很好的耐有机污染物能力，即使其表面被油性污染物玷污， 在UV光的照射下，其超疏水性能够快速恢复，具有非常优异的长期自清洁功能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1 TiO2-有机硅改涂料
纳米TiO2-有机硅改涂料的pH为7.8，其重量份组成如下：
上述所述纳米TiO2-有机硅改涂料的制备方为：按以上重量份数,
S1、二氧化硅和纳米TiO2粒子以2:1加入到250ml的苯丙乳液中，超声波搅拌10min， 频率10HZ，形成溶液A；
S2、将溶液A缓慢加入到盛有热塑性成膜树脂的烧杯中，另加入适当比例的醇酯-12、 六磷偏酸钠、KH580、滑石粉、丁醇、水不溶性葡聚糖，超微搅拌20min，频率10HZ，搅 拌均匀后，涂覆在薄木表面，干燥后即得到超疏水涂层。
实施例2纳米TiO2-有机硅改涂料
纳米TiO2-有机硅改涂料的pH为8.0，其重量份组成如下：
上述所述纳米TiO2-有机硅改涂料的制备方为：按以上重量份数,
S1、将十三弗辛基三甲氧基硅烷纳米粒子和纳米TiO2粒子以2：1加入到250ml的苯丙 乳液中，超声波搅拌15min，频率20HZ，形成溶液A；
S2、将溶液A缓慢加入到盛有热塑性成膜树脂的烧杯中，另加入适当比例的醇酯-12、丙 烯酸酯、丙烯酸酯、滑石粉、丁醇、水不溶性葡聚糖，超微搅拌30min，频率20HZ，搅 拌均匀后，涂覆在薄木表面，干燥后即得到超疏水涂层。
实施例3纳米TiO2-有机硅改涂料
所述纳米TiO2-有机硅改涂料的pH为8.2，其重量份组成如下：
述所述纳米TiO2-有机硅改涂料的制备方为：按以上重量份数,
S1、将二苯基二甲氧硅烷纳米粒子和纳米TiO2粒子以2:1加入到250ml的苯丙乳液中， 超声波搅拌20min，频率30HZ，形成溶液A；
S2、将溶液A缓慢加入到盛有热塑性成膜树脂的烧杯中，另加入适当比例的醇酯-12、聚 氨酯、KH580、滑石粉、丁醇、水不溶性葡聚糖，超微搅拌40min，频率30HZ，搅拌均匀后， 涂覆在薄木表面，干燥后即得到超疏水涂层。
本发明制得的装饰薄木，其表面耐久性更高，同时具有防水、耐腐、抗紫外线等多重功 效，且无论是在酸碱状态还是高温、低温状态、或是UV光照射下都表现出超高的疏水性。
本发明制得的装饰薄木，具有很好的耐有机污染物能力，即使其表面被油性污染物玷污， 在UV光的照射下，其超疏水性能够快速恢复，具有非常优异的长期自清洁功能。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制， 在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种纳米TiO2-有机硅改涂料，其特征在于，该涂料按照重量份计算由以下组份组成：
2.根据权利要求1所述的纳米TiO2-有机硅改涂料，其特征在于，所述有机硅纳米粒子为纳米二氧化硅、十二甲基硅烷、十三弗辛基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、丙基三甲氧基硅烷(PTMS)和二苯基二甲氧硅烷中的一种或几种混合。
3.根据权利要求1所述的纳米TiO2-有机硅改涂料，其特征在于，所述热塑性成膜树脂为聚氨脂、聚苯丙乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯。
4.根据权利要求1所述的纳米TiO2-有机硅改涂料，其特征在于，所述分散剂为六磷偏酸钠、丙烯酸酯、聚氨酯，所述偶联剂为KH580，所述成膜助剂为醇酯-12，所述填料为滑石粉，所述消泡剂为丁醇。
5.根据权利要求1所述的纳米TiO2-有机硅改涂料，其特征在于，所述的纳米TiO2-有机硅改涂料的pH为7.8，其重量份组成如下：
6.根据权利要求1所述的纳米TiO2-有机硅改涂料，其特征在于，所述纳米TiO2-有机硅改涂料的pH为8.0，其重量份组成如下：
7.根据权利要求1所述的纳米TiO2-有机硅改涂料，其特征在于，所述纳米TiO2-有机硅改涂料的pH为8.2，其重量份组成如下：
8.如权利要求1～7任意一项所述的纳米TiO2-有机硅改涂料在装饰薄木领域的应用。
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