CN109722066A

CN109722066A - 基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109722066A
Application number: CN201811483777.2A
Authority: CN
Inventors: 吴天保
Original assignee: Anhui Mifang Stone Co Ltd
Current assignee: Anhui Mifang Stone Co Ltd
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2019-05-07

Abstract

本发明公开一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂及其制备方法和应用，包括以下重量百分比组分：改性纳米二氧化钛水溶胶30‑55％、琉基改性硅油16‑22％、十七氟癸基三甲氧基硅烷5‑10％、氟硅改性丙烯酸酯乳液20‑30％、乳化剂0.5‑2％、成膜助剂3‑5％、硅烷偶联剂KH560 0.5‑1％；所述改性纳米二氧化钛水溶胶由可溶性钛盐水解产生的白色沉淀TiO(OH)₂与纳米二氧化硅溶胶、金属氧化物掺杂剂在酸性条件下共同反应制得。本发明利用二氧化钛纳米微粒的强渗透性填补石材的毛细孔和裂纹，进行补强，并对孔隙间的污垢和细菌进行光解和清除，利用氟硅改性丙烯酸酯乳液优异的成膜性在石材表面形成致密保护层，提高石材的耐腐蚀性、防水性、防污性。

Description

基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂及其制备方法和应用。

背景技术

石材防护剂是一种专门用来保护石材的液体，主要由溶质(有效成份)、溶剂(稀释剂)和少量添加剂组成，采取刷、喷、涂、滚、淋和浸泡等方式，使其均匀分布在石材表面或渗透到石材内部，形成一种保护，使石材具有防水、防污、耐酸碱、抗老化、抗冻融、抗生物侵蚀等功能，从而达到提高石材使用寿命和装饰性能的效果。

纳米二氧化钛具有极高的催化活性和优异的半导体性质，在环境、化工和新能源领域有着广泛应用。相比于纳米二氧化钛粉体形式，纳米二氧化钛水溶胶化学稳定性更高，不易失活，便于施工、应用。近年来，由于纳米二氧化钛在光催化、自清洁、减反射、抗菌、屏蔽、补强、减磨、防水等方面有着突出表现，纳米二氧化钛水溶胶是化工领域和材料领域的研究热点。如申请号为CN201510995768.1的专利，公开一种基于纳米二氧化钛水溶胶的环境净化整理剂的制备方法；如申请号为CN201810018554.2的专利，公开一种用于低压气体放电汞灯的纳米二氧化钛水溶胶涂料的制备方法；如申请号为CN201611171799.6的专利，公开一种以多孔陶瓷为载体的光触媒空气净化材料，以多孔陶瓷为载体，吸附纳米稀土镧水溶胶和纳米二氧化钛水溶胶制出的。

鉴于以上所述，将纳米二氧化钛水溶胶应用于石材防护剂对于提升防护剂品质及性能具有重要意义，进而使石材的自清洁、防污性、抗菌性、抗渗性、耐候性等得到大幅度提高。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂及其制备方法和应用。

本发明的技术方案概述如下：

一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂，包括以下重量百分比组分：改性纳米二氧化钛水溶胶30-55％、琉基改性硅油16-22％、十七氟癸基三甲氧基硅烷5-10％、氟硅改性丙烯酸酯乳液20-30％、乳化剂0.5-2％、成膜助剂3-5％、硅烷偶联剂KH560 0.5-1％；

所述改性纳米二氧化钛水溶胶由可溶性钛盐水解产生的白色沉淀TiO(OH)₂与纳米二氧化硅溶胶、金属氧化物掺杂剂在酸性条件下共同反应制得。

优选的是，所述乳化剂为十二烷基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚、聚乙烯醇、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。

优选的是，所述成膜助剂为丙二醇丁醚、丙二醇、丙二醇甲醚醋酸酯、十二碳醇酯中的一种或多种。

优选的是，所述改性纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下：将可溶性钛盐溶解于18-25％氨水溶液中，搅拌水解至不再产生TiO(OH)₂白色沉淀时，离心并水洗除去酸根阴离子，与金属氧化物掺杂剂混合后，共同加入15-20％盐酸溶液中，60-80℃水浴解胶，并滴加纳米二氧化硅溶胶，持续搅拌反应3h，中和，蒸发浓缩至二氧化钛含量为8-12％后，即得所述改性纳米二氧化钛水溶胶。

优选的是，所述可溶性钛盐包括四氯化钛、四溴化钛、氯化氧钛、硫酸钛、硫酸氧钛中的一种或多种。

优选的是，所述金属氧化物掺杂剂由三氧化二铁、二氧化锡按4： 1的质量比混合而成。

优选的是，所述可溶性钛盐、金属氧化物掺杂剂、纳米二氧化硅溶胶的质量比为1：(0.01-0.03)：(0.2-0.3)。

一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂的制备方法：按重量百分比混合所述防护剂中的各组分，即可。

一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂应用于树脂型人造石材、水泥型人造石材、复合型人造石材、烧结型人造石材。

优选的是，该应用方法为：将所述石材防护剂施胶于人造石材基面，自然固化。

本发明的有益效果：

(1)本发明利用Fe³⁺、Sn⁴⁺、纳米SiO₂溶胶对TiO₂水溶胶进行改性，以SiO₂溶胶作为稳定剂，阻止纳米TiO₂粒子间的团聚，避免凝胶现象，Fe³⁺、Sn⁴⁺掺杂能提高TiO₂光催化活性，进而提高防护剂自洁、防污、杀菌及分解有毒化学物质(如HCHO、NO_x、SO_x、H₂S等)性能。其中，Fe³⁺、Sn⁴⁺的引入，使部分Ti⁴⁺被取代，在TiO₂晶格内部形成缺陷位置，捕捉光致电子，减少电子-空穴的复合，延长OH自由基寿命，此外，金属离子掺杂可降低TiO₂对CO₂的吸附量(表面吸附的CO₂能与表面活性羟基、桥氧形成稳定的双齿结构)，进而阻止光催化表面活性物种的失活，增强光催化效应。

(2)本发明以改性纳米二氧化钛水溶胶为石材防护剂基质，利用二氧化钛纳米微粒的强渗透性填补石材的毛细孔和裂纹，进行补强，并对孔隙间的污垢和细菌进行光解和清除，氟硅改性丙烯酸酯乳液具有优良的成膜性，在石材表面形成致密保护膜，提高石材的耐腐蚀性、防水性、防污性，琉基改性硅油、十七氟癸基三甲氧基硅烷具有优良的渗透性，直接渗入石材内部形成保护，并利用有机氟和改性硅油特有的低表面特性进一步提高石材的防污、防油、疏水性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂，包括以下重量百分比组分：改性纳米二氧化钛水溶胶30％、琉基改性硅油22％、十七氟癸基三甲氧基硅烷10％、氟硅改性丙烯酸酯乳液30％、十二烷基磺酸钠2％、丙二醇丁醚5％、硅烷偶联剂KH5601％；

所述改性纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下步骤：

S1：按4：1的质量比混合三氧化二铁、二氧化锡，得金属氧化物掺杂剂；

S2：按1：0.01：0.2的质量比称取四氯化钛、金属氧化物掺杂剂、纳米二氧化硅溶胶，备用；

S3：将四氯化钛溶解于18％氨水溶液中，搅拌水解至不再产生 TiO(OH)₂白色沉淀时，离心并水洗除去酸根阴离子，与金属氧化物掺杂剂混合后，共同加入15％盐酸溶液中，60℃水浴解胶，并滴加纳米二氧化硅溶胶，持续搅拌反应3h，中和，蒸发浓缩至二氧化钛含量为8％后，即得所述改性纳米二氧化钛水溶胶。

实施例2

一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂，包括以下重量百分比组分：改性纳米二氧化钛水溶胶42.5％、琉基改性硅油19％、十七氟癸基三甲氧基硅烷7.5％、氟硅改性丙烯酸酯乳液 25％、烷基酚聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚1.2％、丙二醇4％、硅烷偶联剂 KH560 0.8％；

所述改性纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下步骤：

S2：按1：0.02：0.25的质量比称取氯化氧钛、金属氧化物掺杂剂、纳米二氧化硅溶胶，备用；

S3：将氯化氧钛溶解于22％氨水溶液中，搅拌水解至不再产生 TiO(OH)₂白色沉淀时，离心并水洗除去酸根阴离子，与金属氧化物掺杂剂混合后，共同加入18％盐酸溶液中，70℃水浴解胶，并滴加纳米二氧化硅溶胶，持续搅拌反应3h，中和，蒸发浓缩至二氧化钛含量为10％后，即得所述改性纳米二氧化钛水溶胶。

实施例3

一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂，包括以下重量百分比组分：改性纳米二氧化钛水溶胶55％、琉基改性硅油16％、十七氟癸基三甲氧基硅烷5％、氟硅改性丙烯酸酯乳液20％、脂肪酸聚乙二醇酯0.5％、十二碳醇酯3％、硅烷偶联剂KH5600.5％；

所述改性纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下步骤：

S2：按1：0.03：0.3的质量比称取硫酸钛、金属氧化物掺杂剂、纳米二氧化硅溶胶，备用；

S3：将硫酸钛溶解于25％氨水溶液中，搅拌水解至不再产生 TiO(OH)₂白色沉淀时，离心并水洗除去酸根阴离子，与金属氧化物掺杂剂混合后，共同加入20％盐酸溶液中，80℃水浴解胶，并滴加纳米二氧化硅溶胶，持续搅拌反应3h，中和，蒸发浓缩至二氧化钛含量为12％后，即得所述改性纳米二氧化钛水溶胶。

将实施例1-3中各组分混合均匀后，分别施胶于树脂型人造石材、水泥型人造石材、复合型人造石材、烧结型人造石材基面，自然固化。

表1列出实施例1-3在树脂型人造石材基面固化后涂层防水性和防油污效果、耐酸碱系数及渗透性能：

表1：

表2列出实施例1-3在水泥型人造石材基面固化后涂层防水性和防油污效果、耐酸碱系数及渗透性能：

表2：

表3列出实施例1-3在复合型人造石材基面固化后涂层防水性和防油污效果、耐酸碱系数及渗透性能：

表3：

表4列出实施例1-3在烧结型人造石材基面固化后涂层防水性和防油污效果、耐酸碱系数及渗透性能：

表4：

由表1-表4可知，本发明明显提高了人造石材的防水性、抗污性能、耐酸碱性能，并具有优异的渗透性和成膜性，在石材表面和内部均形成保护层。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims

1.一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂，其特征在于，包括以下重量百分比组分：改性纳米二氧化钛水溶胶30-55％、琉基改性硅油16-22％、十七氟癸基三甲氧基硅烷5-10％、氟硅改性丙烯酸酯乳液20-30％、乳化剂0.5-2％、成膜助剂3-5％、硅烷偶联剂KH560 0.5-1％；

2.根据权利要求1所述一种基于纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚、聚乙烯醇、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述一种基于纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂，其特征在于，所述成膜助剂为丙二醇丁醚、丙二醇、丙二醇甲醚醋酸酯、十二碳醇酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述一种基于纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下：将可溶性钛盐溶解于18-25％氨水溶液中，搅拌水解至不再产生TiO(OH)₂白色沉淀时，离心并水洗除去酸根阴离子，与金属氧化物掺杂剂混合后，共同加入15-20％盐酸溶液中，60-80℃水浴解胶，并滴加纳米二氧化硅溶胶，持续搅拌反应3h，中和，蒸发浓缩至二氧化钛含量为8-12％后，即得所述改性纳米二氧化钛水溶胶。

5.根据权利要求1或4任意所述一种基于纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂，其特征在于，所述可溶性钛盐包括四氯化钛、四溴化钛、氯化氧钛、硫酸钛、硫酸氧钛中的一种或多种。

6.根据权利要求1或4任意所述一种基于纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂，其特征在于，所述金属氧化物掺杂剂由三氧化二铁、二氧化锡按4：1的质量比混合而成。

7.根据权利要求1或4任意所述一种基于纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂，其特征在于，所述可溶性钛盐、金属氧化物掺杂剂、纳米二氧化硅溶胶的质量比为1：(0.01-0.03)：(0.2-0.3)。

8.一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂的制备方法，其特征在于：按重量百分比混合所述防护剂中的各组分，即可。

9.一种基于改性纳米二氧化钛水溶胶的渗透成膜型石材防护剂应用于树脂型人造石材、水泥型人造石材、复合型人造石材、烧结型人造石材。

10.根据权利要求9中所述的应用，其特征在于，该应用方法为：将所述石材防护剂施胶于人造石材基面，自然固化。