專利名稱：一種高附著力復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于復合材料領域，涉及一種高附著力復合材料及其制備方法。
背景技術：
201210197038. 3號申請提供一種高附著力內墻材料組合物，其所述組合物主要由以下重量組分組成成膜物質35. 0 40. 0重量份；其中所述成膜物質為高分子量和低分子量環氧樹脂的水性混合乳液，且所述高分子量和/或低分子量環氧樹脂含有可穩定絡合銀離子的官能團；固化劑0 5. 0重量份；凍融穩定劑0. 4 0. 6重量份，所述凍融穩定劑為長鏈環氧乙烷(EO)嵌段脂肪醇聚氧乙烯醚；顏填料35. 0 40. 0重量份；材料助劑5 7重量份；附著力促進劑0 0. 2重量份；以及可接受量的水；所述組合物中揮發性化學物質的總含量(VOC)不高于0. 01重量％，以組合物總重量計。成膜物質的乳液粒徑分布為100 120nm，固體組成物在47 53%之間，銀離子絡合度彡5%,玻璃化溫度Tg在5 7°C之間，最低成膜溫度MFFT在2 0°C之間；固化劑為腰果酚類固化劑。高分子量環氧樹脂的分子量在 900 7000 的范圍內，優選地為 900、1000、1200、1500、1800、2000、2200、2500、2800、3000、3200、3500、3800、4000、4200、4500、4800、5000、5200、5500、5800、6000、6200、6500、6800、7000，更優選地為1000、1500、2000、2500。低分子量環氧樹脂的分子量在400 600的范圍內，優選地為400、450、480、520、550、580、600，更優選地為420。高分子量環氧樹脂和所述低分子量環氧樹脂的質量比為8 :1 3 : 1，優選地6 :1 4 : 1，更優選地5 I。所述凍融穩定劑為長鏈的環氧乙烷(EO)嵌段脂肪醇聚氧乙烯醚。常溫耐洗刷性大于12000次。低溫耐洗刷性大于6000次。耐水性大于96小時。耐堿性大于48小時。附著力大于15MPa。上述材料存在的主要問題是，附著力不夠強。
發明內容
本發明的目的就是針對上述技術缺陷，提供一種高附著力復合材料，該材料具有良好的耐水性，且高附著力。 本發明的另一目的是提供上述高附著力復合材料制備方法，該制備方法工藝簡單，生產成本低，適于工業化生產。本發明復合材料不僅用于建筑，而且可用于戶外用品、服裝、軍事等在需要保溫、隔熱場合大量應用。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種高附著力復合材料，其特征在于，該材料中各成分的重量百分比為納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體22-26%，爐渣粉體10-12%，聚乙二醇0. 10-0. 2%，羧甲基纖維素鈉2_5%，聚丙烯酸酯乳液0. 1-0. 5%，莫來石粉4-6%，其余為3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液；其中，爐渣成分的重量百分比為 CaO 36-40%,Al203 13-15%,MgO 6-9%,FeO 0. 3-0. 5%,其余Si02，爐渣粉體的粒徑為80-100 ii m ;納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體的粒徑為80_100nm,莫來石粉的粒徑為0. 5-0. 8mm。
上述高附著力復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟
1)納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體的準備
取Zr0C12水溶液，以氨水作為沉淀劑，在超聲頻率為50kHz、功率為400W連續攪拌的條件下，將Zr0C12水溶液以2mL/min的速度滴加到沉淀劑中，控制溶液的pH值為9，滴加完畢后，繼續攪拌3h，然后靜置老化6h，得到Zr (OH) 4的水溶膠A待用；
冰水浴下，將90mL四氯化鈦緩慢滴加入420mL異丙醇中，向溶液中加入4. 8mL濃鹽酸，攪拌均勻，再滴加135mL氨水，形成溶液B，待用；其中，四氯化鈦、異丙醇、濃鹽酸、氨水四者的體積比為90 :420 :4. 8 :135 ；
將上述水溶膠A與溶液B按質量比為1:1. 1-1. 3混合，混合后在超聲頻率50kHz，功率為400W下于50-55°C超聲攪拌1. 5h ;然后將所得混合液在95°C真空旋轉蒸發，得固體凝膠，然后120°C干燥，碾磨成80-100nm粉末，得到納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體；然后放入550°C馬佛爐中，保溫40分鐘后，取出即為納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體，備用；
2)3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液的準備
各原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正丁醇1%、聚乙烯醇6%、過硫酸鉀
0.15-0. 19%, 3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯45-50%，水余量；
將鄰苯二酸二辛酯與正丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解。待溶解后，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用。將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸鉀，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液，待用；
3)高附著力復合材料的準備
各成份按如下重量百分比配料上述納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體22-26%，爐渣粉體10-12%，聚乙二醇0. 10-0. 2%，羧甲基纖維素鈉2-5%，聚丙烯酸酯乳液0. 1-0. 5%，莫來石粉
4-6%，其余為3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液，將各成份放入容器中攪拌均勻，即得聞附著力材料。步驟I)中制備水溶膠A中所用Zr0C12的水溶液的濃度為0. 2mol/L ;所用氨水的質量百分比濃度2. 5%。步驟I)中制備溶液B中所用濃鹽酸的質量百分濃度為37% ;所用氨水質量百分濃度為28%。本發明相比現有技術具有如下有益效果
本發明高附著力復合材料中納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體，具有大量的微觀界面，具有良好的隔熱性；而且具有較高的本體內聚強度，從而有助于附著力提高。材料中聚乙二醇、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸酯乳液和3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液結合，通和過加強納米涂層中粘合劑材料的交聯強度，大大提高了涂層基體的內聚強度，提高了材料的附著力。此外，羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸酯乳液和3-甲基-2- 丁烯- 1-醇乙酸酯復合溶液與納米級復合粉體具有很好的親和力，也可以顯著提高了涂層的強度。材料中爐渣粉體具有微觀多孔，既可提高材料的隔熱能力，而且降低成本。本發明復合材料其具有較高的附著力，并且具有良好的穩定性和實用性，可廣泛應用于戶外建筑、織物等領域。
圖1為本發明實施例1得到的材料的組織。由圖1可以看出，涂層材料均勻分布。
具體實施例方式 以下各實施例中，所用原料的型號為聚乙二醇為聚乙二醇1000 ;聚丙烯酸酯乳液(型號DC-W10);莫來石粉為市購，其成份為AL2O3 69-73% ,Fe2O31. 0%，K2CHNa2O彡0. 35%，其余SiO2,莫來石粉的粒徑為0. 5-0. 8mm。實施例一
本發明高附著力復合材料的制備過程如下
1)氧化鋯氧化鈦復合粉體的準備
將ZrOCl2. 8H20和水制成濃度為0. 2mol/LZr0C12的水溶液的；將質量百分比濃度25%氨水稀釋10倍作為沉淀劑；在超聲頻率為50kHz、功率為400W連續攪拌的條件下，將ZrOCl2水溶液以2mL/min的速度滴加到沉淀劑中，控制溶液的pH值為9，滴加完畢后，繼續攪拌3h，然后靜置老化6h，得到Zr (OH) 4水溶膠A待用；
冰水浴(0°C )下，將90mL四氯化鈦緩慢滴加入420mL異丙醇中，向溶液中加入4. 8mL濃鹽酸(濃鹽酸的質量百分濃度為37%)，攪拌均勻，再滴加135mL氨水(氨水質量百分濃度為28%)，形成溶液B，待用；` 將上述水溶膠A與溶液B按質量比為1:1.1混合，混合后在超聲頻率50kHz，功率為400W下于50-55°C超聲攪拌1. 5h ;然后將所得混合液在95°C真空旋轉(轉速960轉/分)蒸發，得固體凝膠，然后120°C干燥，碾磨成SO-1OOnm粉末，得到納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體；然后放入550°C馬佛爐中，保溫40分鐘后，取出即為氧化鋯氧化鈦復合粉體，備用；
2)3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液的準備
各原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正丁醇1%、聚乙烯醇6%、過硫酸鉀
0.15-0. 19%, 3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯45-50%，水余量；
將鄰苯二酸二辛酯與正丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解。待溶解后，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用。將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸鉀，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液，待用；
3)高附著力復合材料的準備
各成份按如下重量百分比配料上述納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體22%，爐渣粉體10%，聚乙二醇0. 10%，羧甲基纖維素鈉2%，聚丙烯酸酯乳液0. 1%，莫來石粉4%，其余為3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液。將各成份放入容器中攪拌均勻，即得高附著力材料。實施例二
步驟I)中納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體的準備中，水溶膠A與溶液B按質量比為1:
1.2混合。步驟3)高附著力復合材料中各成份的重量百分比為納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體26%，爐渣粉體12%，聚乙二醇0. 2%，羧甲基纖維素鈉5%，聚丙烯酸酯乳液0. 5%，莫來石粉6%，其余為3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液。其它制備過程同實施例一。實施例三
步驟I)中納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體的準備中，水溶膠A與溶液B按質量比為1:1.3混合。步驟3)高附著力復合材料中各成份的重量百分比為材料中重量百分比稱量納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體24%，爐渣粉體11%，聚乙二醇0. 15%，羧甲基纖維素鈉4%，聚丙烯酸酯乳液0. 3%，莫來石粉5%，其余為3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液。其它制備過程同實施例一。實施例四成份配比不在本發明設計比例范圍內。步驟I)中納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體的準備中，水溶膠A與溶液B按質量比為1:0. 8混合。步驟3)高附著力復合材料中各成份的重量百分比為材料中重量百分比稱量納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體20%,爐渣粉體9%，聚乙二醇0. 05%,羧甲基纖維素鈉1%，聚丙烯酸酯乳液0. 05%,莫來石粉3%，其余為3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液。其它制備過程同實施例一。實施例五成份 配比不在本發明設計比例范圍內。步驟I)中納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體的準備中，水溶膠A與溶液B按質量比為1:1. 5混合。步驟3)高附著力復合材料中各成份的重量百分比為材料中重量百分比稱量納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體28%，爐渣粉體14%，聚乙二醇0. 3%，羧甲基纖維素鈉6%，聚丙烯酸酯乳液0. 6%，莫來石粉7%，其余為3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液。其它制備過程同實施例一。測試
權利要求
1.一種高附著力復合材料，其特征在于，該材料中各成分的重量百分比為納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體22-26%，爐渣粉體10-12%，聚乙二醇0. 10-0. 2%，羧甲基纖維素鈉2-5%，聚丙烯酸酯乳液0. 1-0. 5%，莫來石粉4-6%，其余為3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液； 其中，爐渣成分的重量百分比為 CaO 36-40%,Al203 13-15%,MgO 6-9%,FeO 0. 3-0. 5%,其余Si02，爐渣粉體的粒徑為80-100 iim ;納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體的粒徑為80_100nm,莫來石粉的粒徑為0. 5-0. 8mm。
2.根據權利要求1所述高附著力復合材料，其特征在于，所述3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液通過以下方法制備而來 其中各原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正丁醇1%、聚乙烯醇6%、過硫酸鉀0.15-0. 19%, 3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯45-50%，水余量； 將鄰苯二酸二辛酯與正丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解； 待溶解后，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酷，形成溶液乙待用； 將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸鉀，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液。
3.根據權利要求1所述高附著力復合材料，其特征在于，所述納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體通過以下方法制備而來 取Zr0C12水溶液，以氨水作為沉淀劑，在超聲頻率為50kHz、功率為400W連續攪拌的條件下，將Zr0C12水溶液以2mL/min的速度滴加到沉淀劑中，控制溶液的pH值為9，滴加完畢后，繼續攪拌3h，然后靜置老化6h，得到Zr (OH) 4的水溶膠A待用；制備水溶膠A中所用ZrOCl2的水溶液的濃度為0. 2mol/L ;所用氨水的質量百分比濃度2. 5% ； 冰水浴下，將90mL四氯化鈦緩慢滴加入420mL異丙醇中，向溶液中加入4. 8mL濃鹽酸，攪拌均勻，再滴加135mL氨水，形成溶液B，待用；其中，四氯化鈦、異丙醇、濃鹽酸、氨水四者的體積比為90 :420 :4. 8 :135 ;制備溶液B中所用濃鹽酸的質量百分濃度為37% ;所用氨水質量百分濃度為28% ； 將上述水溶膠A與溶液B按質量比為1:1. 1-1. 3混合，混合后在超聲頻率50kHz，功率為400W下于50-55°C超聲攪拌1. 5h ;然后將所得混合液在95°C真空旋轉蒸發，得固體凝膠，然后120°C干燥，碾磨成80-100nm粉末，得到納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體；然后放入550°C馬佛爐中，保溫40分鐘后，取出即為氧化鋯氧化鈦復合粉體。
4.一種高附著力復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 I)納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體的準備 取Zr0C12水溶液，以氨水作為沉淀劑，在超聲頻率為50kHz、功率為400W連續攪拌的條件下，將Zr0C12水溶液以2mL/min的速度滴加到沉淀劑中，控制溶液的pH值為9，滴加完畢后，繼續攪拌3h，然后靜置老化6h，得到Zr (OH) 4的水溶膠A待用； 冰水浴下，將90mL四氯化鈦緩慢滴加入420mL異丙醇中，向溶液中加入4. 8mL濃鹽酸，攪拌均勻，再滴加135mL氨水，形成溶液B，待用；其中，四氯化鈦、異丙醇、濃鹽酸、氨水四者的體積比為90 :420 :4. 8 :135 ；將上述水溶膠A與溶液B按質量比為1:1. 1-1. 3混合，混合后在超聲頻率50kHz，功率為400W下于50-55°C超聲攪拌1. 5h ;然后將所得混合液在95°C真空旋轉蒸發，得固體凝膠，然后120°C干燥，碾磨成80-100nm粉末，得到納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體；然后放入550°C馬佛爐中，保溫40分鐘后，取出即為納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體，備用； 2)3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液的準備 各原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正丁醇1%、聚乙烯醇6%、過硫酸鉀·0.15-0. 19%, 3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯45-50%，水余量； 將鄰苯二酸二辛酯與正丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解； 待溶解后，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酷，形成溶液乙待用； 將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸鉀，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液，待用； 3)高附著力復合材料的準備 各成份按如下重量百分比配料上述納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體22-26%，爐渣粉體10-12%，聚乙二醇0. 10-0. 2%，羧甲基纖維素鈉2-5%，聚丙烯酸酯乳液0. 1-0. 5%，莫來石粉4-6%，其余為3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液，將各成份放入容器中攪拌均勻，即得高附著力材料。
5.根據權利要求4所述高附著力復合材料的制備方法，其特征在于步驟I)中制備水溶膠A中所用ZrOC12的水溶液的濃度為0. 2mol/L ;所用氨水的質量百分比濃度2. 5%。
6.根據權利要求4所述高附著力復合材料的制備方法，其特征在于步驟I)中制備溶液B中所用濃鹽酸的質量百分濃度為37% ;所用氨水質量百分濃度為28%。
全文摘要
本發明提供一種高附著力復合材料及其制備方法，該材料中各成分的重量百分比為納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體22-26%，爐渣粉體10-12%，聚乙二醇0.10-0.2%，羧甲基纖維素鈉2-5%，聚丙烯酸酯乳液0.1-0.5%，莫來石粉4-6%，其余為3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液；其中，爐渣成分的重量百分比為CaO36-40%，Al2O313-15%，MgO6-9%，FeO0.3-0.5%，其余SiO2，爐渣粉體的粒徑為80-100μm；納米級氧化鋯氧化鈦復合粉體的粒徑為80-100nm，莫來石粉的粒徑為0.5-0.8mm。
文檔編號C04B26/04GK103058579SQ201310029810
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者趙浩峰, 王玲, 陶兆靈, 陳曉玲, 邱奕婷, 陸陽平, 鄭澤昌, 柯維雄, 趙佳玉, 王冰, 胡庚祥, 侯少杰, 王明一, 張 林 申請人:南京信息工程大學