CN110698928A - 一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法,将氟碳树脂、分散剂、助剂投入分散机中,预分散后,加入纳米二氧化硅、表面改性硫酸钡及钛白粉包覆改性的云母粉‑滑石粉、分散剂改性的多壁碳纳米管悬浮液,再加入玻璃珠在砂磨机中砂磨,加入固化剂,制得建筑外墙涂料。采用钛酸酯偶联剂改性钛白粉后球磨包覆滑石粉形成复合填料,使用钛酸酯偶联剂改性的复合填料表面实现了有机化而增强了疏水性,从而能够在涂料中得到稳定的分散性;采用无机非金属矿物粒子云母粉作为内核,表面包覆一层二氧化钛制得新型填料,在云母粉表面包覆二氧化钛后,具有较高的化学稳定性和较好的耐侯性。
Description
技术领域
本发明属于建筑外墙涂料领域,具体涉及一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法。
背景技术
涂料是指通过各种涂装工艺,在物体表面形成具有一定强度、功能、连续的薄膜的一种材料,其形成的薄膜称为涂膜、漆膜或涂层,涂料广泛应用于建筑、汽车、军事、家具等领域。涂料的三个重要成分是成膜物质、颜料以及溶剂,除此之外还加入各种助剂。涂料的三个重要功能是装饰作用、保护作用以及标志作用,此外,还根据使用需求,赋予涂料一些特殊的功能,如导电涂料、温控涂料等等。
我国国内目前主要采用火力发电的方式供电,大量煤炭的燃烧,造成空气中二氧化硫的含量增加,致使空气污染严重,导致各地区酸雨频发,这对建筑外墙涂料提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法,依照该方法制备的外墙涂料具有优异的耐候性能、耐紫外耐热老化性能、耐腐蚀性能。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法,其特征在于,包括如下步骤,下述原料按重量份计:
(1)云母钛白粉的改性方法:
将7-12份云母粉经微细化处理后加入酸溶液中,搅匀制浆,再经水洗、抽滤,投入球磨罐中,加入12-17份钛白粉包覆改性的滑石粉、0.1-0.2份表面活性剂和球磨介质,湿磨陈化1-2h、过滤、干燥,得到钛白粉包覆改性的云母粉-滑石粉;
采用钛酸酯偶联剂改性钛白粉后球磨包覆滑石粉形成复合填料,使用钛酸酯偶联剂改性的复合填料表面实现了有机化而增强了疏水性,从而能够在涂料中得到稳定的分散性;采用无机非金属矿物粒子云母粉作为内核,表面包覆一层二氧化钛制得新型填料,在云母粉表面包覆二氧化钛后,具有较高的化学稳定性和较好的耐侯性;
(2)分散剂改性多壁碳纳米管的方法:
向1-1.2份多壁碳纳米管粉末中加入50-60份去离子水,磁力搅拌20-25min后超声分散20-25min,得到悬浮液;将0.1-0.2份分散剂在25-30份水中充分分散后,加入悬浮液中,磁力搅拌并超声15-20min,加入25-30份聚乙烯醇水溶液,磁力搅拌并超声20-30min,得到分散剂改性的多壁碳纳米管悬浮液;
(3)建筑外墙涂料的制备:
将54-76份氟碳树脂、0.5-0.7份分散剂、助剂投入分散机中,预分散30-40min后,加入5-7份纳米二氧化硅、13-18份表面改性硫酸钡及(1)、(2)中所得物料,再加入玻璃珠在砂磨机中砂磨,按16:1的比例加入HT-100固化剂,制得建筑外墙涂料。
进一步的,步骤(1)中钛白粉包覆改性滑石粉的制备:将纳米钛白粉、滑石粉在60-65℃下真空干燥10-12h,向2-4份纳米钛白粉中加入90份无水乙醇和30份水,超声分散20-30min,加入0.1-0.2份钛酸酯偶联剂,在50-55℃下超声反应50-60min后,抽滤、离心,在60-65℃下干燥10-12h,得到改性剂处理过的纳米钛白粉;将10-13份滑石粉投入球磨罐中,预研磨1-2h,再加入改性剂处理过的纳米钛白粉,倒入无水乙醇,球磨1-2h后取出烘干,得到钛白粉包覆改性的滑石粉。
进一步的,步骤(2)中多壁碳纳米管粉末是指经混酸处理后的多壁碳纳米管粉末,聚乙烯醇水溶液的浓度为4-7%。
进一步的,步骤(3)中硫酸钡的表面改性方法:向13-18份超细硫酸钡中按固液比1:6加入水配成悬浊液,置于60-65℃的恒温槽中,加入改性剂0.1-0.15份棕榈酸钠和0.1-0.15份硬脂酸钠,搅拌反应50-60min,趁热过滤,干燥、研磨、筛分得表面改性硫酸钡。
进一步的,步骤(3)中助剂由1.5-2.1份防沉剂、0.3-0.42份流平剂、0.6-0.84份消泡剂、0.8-1.12份消光粉组成。
本发明相比现有技术具有以下优点:
(1)通过表面活性剂包覆法增加碳纳米管表面的活性基团,用于改性氟碳树脂涂料,分散剂改性的多壁碳纳米管悬浮液提高了基体的致密性,涂料基本性能附着力、耐冲击性、硬度和沉降情况均保持良好,复合后的碳纳米管可以较为均匀地分布在基体中,耐蚀性好,复合涂料综合性能佳。
(2)采用棕榈酸钠、硬脂酸钠作表面改性剂,对超细硫酸钡进行湿法表面改性,采用复合改性剂改性后颜填料超细硫酸钡的活化度高,且明显提高了耐热性能;这是由于复合改性剂之间的交互作用,降低了各组分之间的分离程度,相容性增强,使其耐热性能增强。
具体实施方式
实施例1
一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法,其特征在于,包括如下步骤,下述原料按重量份计:
(1)云母钛白粉的改性方法:
将7份云母粉经微细化处理后加入酸溶液中,搅匀制浆,再经水洗、抽滤,投入球磨罐中,加入12份钛白粉包覆改性的滑石粉、0.1份表面活性剂和球磨介质,湿磨陈化1h、过滤、干燥,得到钛白粉包覆改性的云母粉-滑石粉;
其中,钛白粉包覆改性滑石粉的制备:将纳米钛白粉、滑石粉在60-65℃下真空干燥10h,向2份纳米钛白粉中加入90份无水乙醇和30份水,超声分散20min,加入0.1份钛酸酯偶联剂,在50-55℃下超声反应50min后,抽滤、离心,在60-65℃下干燥10h,得到改性剂处理过的纳米钛白粉;将10份滑石粉投入球磨罐中,预研磨1h,再加入改性剂处理过的纳米钛白粉,倒入无水乙醇,球磨1h后取出烘干,得到钛白粉包覆改性的滑石粉;
(2)分散剂改性多壁碳纳米管的方法:
向1份多壁碳纳米管粉末中加入50份去离子水,磁力搅拌20min后超声分散20min,得到悬浮液;将0.1份分散剂在25份水中充分分散后,加入悬浮液中,磁力搅拌并超声15min,加入25份聚乙烯醇水溶液,磁力搅拌并超声20min,得到分散剂改性的多壁碳纳米管悬浮液;
其中,多壁碳纳米管粉末是指经混酸处理后的多壁碳纳米管粉末,聚乙烯醇水溶液的浓度为4%;
(3)建筑外墙涂料的制备:
将54份氟碳树脂、0.5份分散剂、助剂投入分散机中,预分散30min后,加入5份纳米二氧化硅、13份表面改性硫酸钡及(1)、(2)中所得物料,再加入玻璃珠在砂磨机中砂磨,按16:1的比例加入HT-100固化剂,制得建筑外墙涂料;
其中,硫酸钡的表面改性方法:向13份超细硫酸钡中按固液比1:6加入水配成悬浊液,置于60-65℃的恒温槽中,加入改性剂0.1份棕榈酸钠和0.1份硬脂酸钠,搅拌反应50min,趁热过滤,干燥、研磨、筛分得表面改性硫酸钡;
助剂由1.5份防沉剂、0.3份流平剂、0.6份消泡剂、0.8份消光粉组成。
实施例2
一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法,其特征在于,包括如下步骤,下述原料按重量份计:
(1)云母钛白粉的改性方法:
将12份云母粉经微细化处理后加入酸溶液中,搅匀制浆,再经水洗、抽滤,投入球磨罐中,加入17份钛白粉包覆改性的滑石粉、0.2份表面活性剂和球磨介质,湿磨陈化2h、过滤、干燥,得到钛白粉包覆改性的云母粉-滑石粉;
其中,钛白粉包覆改性滑石粉的制备:将纳米钛白粉、滑石粉在60-65℃下真空干燥12h,向4份纳米钛白粉中加入90份无水乙醇和30份水,超声分散30min,加入0.2份钛酸酯偶联剂,在50-55℃下超声反应60min后,抽滤、离心,在60-65℃下干燥12h,得到改性剂处理过的纳米钛白粉;将13份滑石粉投入球磨罐中,预研磨2h,再加入改性剂处理过的纳米钛白粉,倒入无水乙醇,球磨2h后取出烘干,得到钛白粉包覆改性的滑石粉;
(2)分散剂改性多壁碳纳米管的方法:
向1.2份多壁碳纳米管粉末中加入60份去离子水,磁力搅拌25min后超声分散25min,得到悬浮液;将0.2份分散剂在30份水中充分分散后,加入悬浮液中,磁力搅拌并超声20min,加入30份聚乙烯醇水溶液,磁力搅拌并超声30min,得到分散剂改性的多壁碳纳米管悬浮液;
其中,多壁碳纳米管粉末是指经混酸处理后的多壁碳纳米管粉末,聚乙烯醇水溶液的浓度为7%;
(3)建筑外墙涂料的制备:
将76份氟碳树脂、0.7份分散剂、助剂投入分散机中,预分散40min后,加入7份纳米二氧化硅、18份表面改性硫酸钡及(1)、(2)中所得物料,再加入玻璃珠在砂磨机中砂磨,按16:1的比例加入HT-100固化剂,制得建筑外墙涂料;
其中,硫酸钡的表面改性方法:向18份超细硫酸钡中按固液比1:6加入水配成悬浊液,置于60-65℃的恒温槽中,加入改性剂0.15份棕榈酸钠和0.15份硬脂酸钠,搅拌反应60min,趁热过滤,干燥、研磨、筛分得表面改性硫酸钡;
助剂由2.1份防沉剂、0.42份流平剂、0.84份消泡剂、1.12份消光粉组成。
按照本发明方法制备的外墙涂料具有优异的耐紫外耐热老化性能、耐水性、耐碱性、耐洗刷性、耐沾污性,附着力等级测试为1级;耐洗刷性测试:15000次、满足耐洗刷性≥15000次的技术指标;耐沾污性测试:沾污面积7.6%、满足耐沾污性≦10%的技术指标;耐水性测试:480h不起泡、不脱落,满足耐水性技术指标的执行标准。
Claims (5)
1.一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法,其特征在于,包括如下步骤,下述原料按重量份计:
(1)云母钛白粉的改性方法:
将7-12份云母粉经微细化处理后加入酸溶液中,搅匀制浆,再经水洗、抽滤,投入球磨罐中,加入12-17份钛白粉包覆改性的滑石粉、0.1-0.2份表面活性剂和球磨介质,湿磨陈化1-2h、过滤、干燥,得到钛白粉包覆改性的云母粉-滑石粉;
(2)分散剂改性多壁碳纳米管的方法:
向1-1.2份多壁碳纳米管粉末中加入50-60份去离子水,磁力搅拌20-25min后超声分散20-25min,得到悬浮液;将0.1-0.2份分散剂在25-30份水中充分分散后,加入悬浮液中,磁力搅拌并超声15-20min,加入25-30份聚乙烯醇水溶液,磁力搅拌并超声20-30min,得到分散剂改性的多壁碳纳米管悬浮液;
(3)建筑外墙涂料的制备:
将54-76份氟碳树脂、0.5-0.7份分散剂、助剂投入分散机中,预分散30-40min后,加入5-7份纳米二氧化硅、13-18份表面改性硫酸钡及(1)、(2)中所得物料,再加入玻璃珠在砂磨机中砂磨,按16:1的比例加入HT-100固化剂,制得建筑外墙涂料。
2.根据权利要求1所述的一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法,其特征在于,步骤(1)中钛白粉包覆改性滑石粉的制备:
将纳米钛白粉、滑石粉在60-65℃下真空干燥10-12h,向2-4份纳米钛白粉中加入90份无水乙醇和30份水,超声分散20-30min,加入0.1-0.2份钛酸酯偶联剂,在50-55℃下超声反应50-60min后,抽滤、离心,在60-65℃下干燥10-12h,得到改性剂处理过的纳米钛白粉;将10-13份滑石粉投入球磨罐中,预研磨1-2h,再加入改性剂处理过的纳米钛白粉,倒入无水乙醇,球磨1-2h后取出烘干,得到钛白粉包覆改性的滑石粉。
3.根据权利要求1所述的一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法,其特征在于,步骤(2)中多壁碳纳米管粉末是指经混酸处理后的多壁碳纳米管粉末,聚乙烯醇水溶液的浓度为4-7%。
4.根据权利要求1所述的一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法,其特征在于,步骤(3)中硫酸钡的表面改性方法:
向13-18份超细硫酸钡中按固液比1:6加入水配成悬浊液,置于60-65℃的恒温槽中,加入改性剂0.1-0.15份棕榈酸钠和0.1-0.15份硬脂酸钠,搅拌反应50-60min,趁热过滤,干燥、研磨、筛分得表面改性硫酸钡。
5.根据权利要求1所述的一种用分散剂改性的多壁碳纳米管制备建筑外墙涂料的方法,其特征在于,步骤(3)中助剂由1.5-2.1份防沉剂、0.3-0.42份流平剂、0.6-0.84份消泡剂、0.8-1.12份消光粉组成。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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