專利名稱：用于金屬鋁板防腐的自清潔納米復(fù)合溶膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米溶膠制備技術(shù)，特別涉及一種用于金屬鋁板防腐的自清潔納米復(fù)合溶膠的制備方法。
背景技術(shù)：
自清潔性是指物體表面不易粘附污穢或灰塵，因而不需要或僅較少的額外清洗即可達(dá)到較好的清潔狀態(tài)的性能。一般情況下，只有具有超親水或超疏水結(jié)構(gòu)的涂層才具有自清潔性能，當(dāng)涂層具有超親水結(jié)構(gòu)時(shí)，其表面對(duì)于水的接 觸角小于5° ;而當(dāng)涂層具有超疏水結(jié)構(gòu)時(shí)，其表面對(duì)于水的接觸角大于140° ;在這兩種情況下，涂層均具有自清潔性能。對(duì)于構(gòu)造涂層的超疏水結(jié)構(gòu)則需要同時(shí)具備兩個(gè)條件一是在物理上，涂層表面具有微納突起的微觀結(jié)構(gòu)；二是在化學(xué)上，涂層表面具有疏水性較強(qiáng)的化合物(如酯類)，自然界中的荷葉是超疏水結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。無機(jī)陶瓷涂料是一種新型納米復(fù)合涂料，基于溶膠一凝膠技術(shù)的有機(jī)無機(jī)納米復(fù)合涂層(無機(jī)瓷膜)通過有機(jī)基團(tuán)的引入，使涂層不僅兼具有機(jī)涂層的柔韌性和無機(jī)涂層的耐腐蝕特性，且施工方便，通過低溫(100 250°C)固化即可得到具有高硬度、耐腐蝕、耐磨、耐熱、不燃、低污染、陶瓷質(zhì)地的涂層，可廣泛應(yīng)用于鋁、鐵等金屬或合金的大氣防腐領(lǐng)域。普通的無機(jī)陶瓷涂料由于原料中僅含來自硅氧烷的有機(jī)基團(tuán)(如甲基、乙基、苯基等)，同時(shí)采用的原料之一的二氧化硅溶膠顆粒粒徑單一，如發(fā)明專利ZL201010112447.X中所述，故由其所制備出的金屬鋁板的防腐涂層表面平整，且表面物質(zhì)疏水不強(qiáng)(接觸角最大90° )，故所制備的有機(jī)無機(jī)納米復(fù)合涂層不具有超疏水性結(jié)構(gòu)帶來的自清潔性能，此類涂層若應(yīng)用于大型戶外建筑上(如鋁幕墻)，很容易因環(huán)境中的灰塵、污染物等的粘附而變臟，從而影響到外觀。針對(duì)上述問題，本發(fā)明從原料的選擇和工藝改變出發(fā)，通過兩種不同粒徑尺寸的硅溶膠的復(fù)配以及氟硅烷的使用，合成具有自清潔性能的有機(jī)無機(jī)復(fù)合溶膠(涂料)，其所制備的鋁板防腐涂層為具有超疏水結(jié)構(gòu)的自清潔鋁板防腐涂層，涂層對(duì)水的接觸角達(dá)到140°，本發(fā)明涂料的使用在保證涂層其它基本性能的同時(shí)賦予復(fù)合涂層以自清潔性能，可大幅減輕此類涂層在戶外環(huán)境中使用時(shí)的清潔維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于金屬鋁板防腐的自清潔納米復(fù)合溶膠的制備方法。為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是提供一種用于金屬鋁板防腐的自清潔納米復(fù)合溶膠的制備方法，包括如下步驟(I)在800r/min的攪拌速率下,將粒子平均粒徑為3 8nm的小顆粒水性納米SiO2溶膠與粒子平均粒徑為10(T200nm的大顆粒水性納米SiO2溶膠混合，控制混合物中小顆粒SiO2溶膠與大顆粒SiO2溶膠的SiO2質(zhì)量比為1:廣2:1 ;調(diào)節(jié)體系pH值至10，在30°C下攪拌24h，充分混合得到SiO2溶膠復(fù)合體；
(2)向上述SiO2溶膠復(fù)合體中加入酸作為催化劑，并使溶膠pH值保持在廣2 ;攪拌0. 5h后，加入含有氟碳官能團(tuán)的有機(jī)硅氧烷，控制含氟碳官能團(tuán)的有機(jī)硅氧烷與SiO2溶膠的質(zhì)量比為1:3 1:4 ;在30°C下反應(yīng)96h，得到有機(jī)氟改性的SiO2溶膠；(3)在300r/min的攪拌速率下，向步驟(2)中反應(yīng)后的改性溶膠中加入質(zhì)量含量2%的氨水溶液，調(diào)節(jié)pH值至3飛；逐滴滴入有機(jī)硅氧烷，控制加入的有機(jī)硅氧烷與改性溶膠中二氧化硅的質(zhì)量比為2: f 1:2 ;在30°C下反應(yīng)6h，即得到用于金屬鋁板防腐的自清潔納米復(fù)合溶膠。本發(fā)明步驟(I)中，所述的小顆粒水性納米SiO2溶膠是固含量為40%的水性SiO2溶膠。
本發(fā)明步驟(I)中，所述的大顆粒水性納米SiO2溶膠是固含量為40%的水性SiO2溶膠。本發(fā)明步驟(2)中，所述的酸為HC1、HN03、甲酸其中一種或其中幾種的組合。本發(fā)明步驟(2)中，所述的含氟碳官能團(tuán)的有機(jī)硅氧烷為三氟丙基三甲氧基硅烷或十七氟辛基乙基三甲氧基硅烷。本發(fā)明步驟(3)中，所述的有機(jī)硅氧烷為甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷其中一種或其中幾種的組合。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是眾所周知，在自然界中荷葉所具有的優(yōu)良的自清潔性能源于荷葉微觀結(jié)構(gòu)中微納物理結(jié)構(gòu)及其表面的疏水性油脂的雙重作用，這兩個(gè)特點(diǎn)使其在戶外環(huán)境中能一直保持清潔狀態(tài)。以此為啟示，本發(fā)明采用溶膠粒子粒度相差很大的兩種不同粒度大小的SiO2納米溶膠進(jìn)行復(fù)配，同時(shí)通過疏水疏油性均很強(qiáng)的氟碳官能團(tuán)的有機(jī)硅氧烷對(duì)復(fù)配硅溶膠表面進(jìn)行修飾來賦予表面強(qiáng)疏水性，再與有機(jī)硅氧烷進(jìn)行納米復(fù)合得到自清潔納米復(fù)合溶膠，使所制備的涂層具有與荷葉相似的微納超疏水結(jié)構(gòu)，使其所制備的復(fù)合涂層在原有防腐、高硬度、耐磨等性能的基礎(chǔ)上，新增了自清潔性能。通過本發(fā)明技術(shù)的使用，涂層的接觸角由之前的60、0°增大到140°以上的超疏水，大幅提高無機(jī)瓷膜的自清潔性能，使涂層在 戶外的使用過程中保持清潔。
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。本發(fā)明提供的用于金屬鋁板防腐的自清潔納米復(fù)合溶膠的制備方法，包括如下步驟(I)在800r/min的攪拌速率下,將粒子平均粒徑為3 8nm的小顆粒水性納米SiO2溶膠與粒子平均粒徑為10(T200nm的大顆粒水性納米SiO2溶膠混合，控制混合物中小顆粒SiO2溶膠與大顆粒SiO2溶膠的SiO2質(zhì)量比為1:廣2:1 ;調(diào)節(jié)體系pH值至10，在30°C下攪拌24h，充分混合得到SiO2溶膠復(fù)合體； (2)向上述SiO2溶膠復(fù)合體中加入酸作為催化劑，并使溶膠pH值保持在廣2 ;攪拌0. 5h后，加入含有氟碳官能團(tuán)的有機(jī)硅氧烷，控制含氟碳官能團(tuán)的有機(jī)硅氧烷與SiO2溶膠的質(zhì)量比為1:3 1:4 ;在30°C下反應(yīng)96h，得到有機(jī)氟改性的SiO2溶膠； (3)在300r/min的攪拌速率下，向步驟(2)中反應(yīng)后的改性溶膠中加入質(zhì)量含量2%的氨水溶液，調(diào)節(jié)pH值至3飛；逐滴滴入有機(jī)硅氧烷，控制加入的有機(jī)硅氧烷與改性溶膠中二氧化硅的質(zhì)量比為2: f 1:2 ;在30°C下反應(yīng)6h，即得到用于金屬鋁板防腐的自清潔納米復(fù)合溶膠。各實(shí)施例中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表
權(quán)利要求
1.一種用于金屬鋁板防腐的自清潔納米復(fù)合溶膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)在800r/min的攪拌速率下,將粒子平均粒徑為3 8nm的小顆粒水性納米SiO2溶膠與粒子平均粒徑為10(T200nm的大顆粒水性納米SiO2溶膠混合，控制混合物中小顆粒SiO2溶膠與大顆粒SiO2溶膠的SiO2質(zhì)量比為I: f 2:1 ;調(diào)節(jié)體系pH值至10，在30°C下攪拌24h，充分混合得到SiO2溶膠復(fù)合體； (2)向上述SiO2溶膠復(fù)合體中加入酸作為催化劑，并使溶膠pH值保持在f2 ;攪拌0. 5h后，加入含有氟碳官能團(tuán)的有機(jī)硅氧烷，控制含氟碳官能團(tuán)的有機(jī)硅氧烷與SiO2溶膠的質(zhì)量比為1:3 1:4 ;在301下反應(yīng)96h，得到有機(jī)氟改性的SiO2溶膠； (3)在300r/min的攪拌速率下，向步驟(2)中反應(yīng)后的改性溶膠中加入質(zhì)量含量2%的氨水溶液，調(diào)節(jié)PH值至3飛；逐滴滴入有機(jī)硅氧烷，控制加入的有機(jī)硅氧烷與改性溶膠中二氧化硅的質(zhì)量比為2: f 1:2 ;在30°C下反應(yīng)6h，即得到用于金屬鋁板防腐的自清潔納米復(fù)合溶膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(I)中所述的小顆粒水性納米SiO2溶膠是固含量為40%的水性SiO2溶膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(I)中所述的大顆粒水性納米SiO2溶膠是固含量為40%的水性SiO2溶膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的酸為HC1、HN03、甲酸其中一種或其中幾種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的含氟碳官能團(tuán)的有機(jī)硅氧燒為二氟丙基二甲氧基娃燒或十七氟羊基乙基二甲氧基娃燒。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，步驟(3)中所述的有機(jī)硅氧烷為甲基三甲氧基硅烷、甲基丙稀酸氧基丙基二甲氧基娃燒、苯基二乙氧基娃燒其中一種或其中幾種的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及溶膠的制備，旨在提供一種用于金屬鋁板防腐的自清潔納米復(fù)合溶膠的制備方法。該方法包括在攪拌下大小兩種粒徑的水性納米SiO2溶膠混合，充分混合得到SiO2溶膠復(fù)合體；加入酸作為催化劑，攪拌后加入含有氟碳官能團(tuán)的有機(jī)硅氧烷，反應(yīng)得到有機(jī)氟改性的SiO2溶膠；攪拌下向所得溶膠中加入氨水溶液調(diào)節(jié)pH值至3~5；逐滴滴入有機(jī)硅氧烷，反應(yīng)得到產(chǎn)品。本發(fā)明使其所制備的復(fù)合涂層在原有防腐、高硬度、耐磨等性能的基礎(chǔ)上，新增了自清潔性能。通過本發(fā)明技術(shù)的使用，涂層的接觸角由之前的60~90°增大到140°以上的超疏水，大幅提高無機(jī)瓷膜的自清潔性能，使涂層在戶外的使用過程中保持清潔。
文檔編號(hào)C09D1/00GK102732071SQ201210217059
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者吳旭日, 吳春春, 楊輝, 申乾宏, 羅如意 申請(qǐng)人:浙江賽凡新材料有限公司