環保型自清潔涂料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種環保型自清潔涂料的制備方法。
【背景技術】
[0002]自從20世界90年代自清潔概念被提出來以后，它就成為了科學研究和商品開發中的熱點和難點。自清潔材料具有防止灰塵粘附、表面污染物在雨水等外力作用下易于脫落和光降解表面有機污染物等性能，具有節能、環保等優點。各種自清潔材料相繼出現，其中，納米二氧化鈦因為光催化能力強、光致超雙親性、光穩定性好、防紫外線以及殺菌防霉等作用而成為自清潔材料研究中的熱點。盡管大多數光催化自清潔涂料的研究關注于自清潔玻璃涂層的應用，但是自清潔高分子涂料具有非常重要的工業應用和科研潛力。然而截止到目前，關于如何通過化學方法，穩定的將納米二氧化鈦分散到聚合物中，制備自清潔涂料的研究并不多。
[0003]此外，因為納米顆粒的表面積/粒徑比極大，在有機聚合物中極易團聚，相容性差導致分散性不好，會大大降低納米-聚合物復合材料的性能。在如何提高納米材料在有機聚合物中的分散性能已經做了很多相關研究。CN201210128728.3涉及一種納米二氧化鈦的改性方法，主要是在納米二氧化鈦粒子表面引入官能團，從而改善納米二氧化鈦的分散性、耐候性和自清潔性。其中一種方法是通過物理機械方法來打破分散團聚的納米顆粒，比如通過超聲處理，但是此種方法效果極其有限，無機納米顆粒與有機聚合物之間的相互作用同無機納米顆粒之間的相互作用相比非常有限。另一種方法是化學鍵合接枝法，對納米顆粒表面進行改性，增強納米顆粒與聚合物鏈之間的相互作用，減少納米顆粒之間的團聚，促進納米顆粒在聚合物基體中的分散，同時具有良好的光催化性能。
[0004]本發明有針對性的解決了該問題。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是現有技術中納米二氧化鈦無法在聚合物基體中穩定分散、均勻分散、不具有光催化性能的問題，提供一種新的環保型自清潔涂料的制備方法。該方法用于自清潔涂料的制備中，具有納米二氧化鈦能在聚合物基體中穩定分散、均勻分散、具有光催化性能的優點。
[0006]為解決上述問題，本發明采用的技術方案如下:一種環保型自清潔涂料的制備方法，包括如下步驟:(1)NC0/0H的比例為3.5?1.1: 1，加入異氰酸酯、聚酯或聚醚多元醇、10?25wt%甲苯和二甲基甲酰胺作為溶劑，0.lwt%B桂酸二丁基錫作為催化劑，N2保護下，于75?100 °C下反應2-8h，制得聚氨酯預聚物；(2)反應過程中監控NCO的變化，待NCO值恒定時，加入含有COOTi官能團的二元醇作為擴鏈劑，使體系中NCO與OH當量比為1.1:1，干燥N2保護下，于75?100°C下反應8-24h，得到所述環保型納米二氧化鈦-聚氨酯自清潔涂料。
[0007]上述技術方案中，優選地，所述納米二氧化鈦由銳鈦礦和金紅石組成，銳鈦礦與金紅石的重量比例從10:90至Ij 90:10。
[0008]上述技術方案中，優選地，所述異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、氫化苯基甲烷二異氰酸酯、三甲基己烷二異氰酸酯、IPDI三聚體或HDI三聚體中的一種或幾種。
[0009]上述技術方案中，優選地，所述聚酯多元醇為聚碳酸酯二醇、聚幾內酯二醇或己二酸系聚酯多元醇中的一種或多種。
[0010]上述技術方案中，優選地，聚醚多元醇或聚四氫呋喃醚二元醇、聚丙二醇、聚氧化丙烯多元醇或聚乙二醇中的一種或多種。
[0011]上述技術方案中，優選地，所述包含COOH類型官能團的二元醇為2，2-二羥甲基丙酸。
[0012]上述技術方案中，優選地，所述納米二氧化鈦的平均粒徑在I?500nm之間。
[0013]本發明有效解決了納米二氧化鈦無法在聚合物基體中穩定、均勻分散，且具有光催化性能的問題，可提供一種具有光降解表面有機污染物、防止灰塵粘附和殺菌防霉功能的環保型自清潔聚氨酯涂料的制備方法，采用化學鍵合接枝法，納米二氧化鈦在聚氨酯基質中分散均勻，且分散穩定，同時具有良好的光降解表面有機污染物、防止灰塵粘附和殺菌防霉功能，取得了較好的技術效果。
[0014]下面通過實施例對本發明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
【具體實施方式】
[0015]【實施例1】
[0016]將聚四氫呋喃(平均分子量為1000)在抽真空狀態下加熱至110°C，抽真空2h，去除水分；
[0017]將5.247g氫化苯基甲烷二異氰酸酯與1g聚四氫呋喃按照2:1的摩爾比，在干燥氮氣保護下，1.5247g甲苯和1.5247g 二甲基甲酰胺作為溶劑，0.0152g月桂酸二丁基錫作為催化劑，在85°C下連續反應2小時，得到聚氨酯預聚物；
[0018]將1.34g含有COOTi官能團的2，2_ 二羥甲基丙酸作為擴鏈劑，與聚氨酯預聚物按照1:1的摩爾比，在85°C連續反應10小時；
[0019]停止反應，得到所述環保型納米二氧化鈉-聚氨酯自清潔涂料。
[0020]【實施例2】
[0021]將聚碳酸酯二醇(平均分子量為2000)在抽真空狀態下加熱至110°C，抽真空2h，去除水分；
[0022]將5.557g異佛爾酮二異氰酸酯(II3DI)與20g聚聚碳酸酯二醇按照2.5:1的摩爾比，在干燥氮氣保護下，5.1114g甲苯和5.1114g 二甲基甲酰胺作為溶劑，0.0256g月桂酸二丁基錫作為催化劑，在90°C下連續反應4小時，得到聚氨酯預聚物；
[0023]將1.4754g含有COOTi官能團的2，2- 二羥甲基丙酸作為擴鏈劑，與聚氨酯預聚物按照1.1:1的摩爾比，在90°C連續反應12小時；
[0024]停止反應，得到所述環保型納米二氧化鈉-聚氨酯自清潔涂料。
【主權項】
1.一種環保型自清潔涂料的制備方法，包括如下步驟:(DNCO/OH的比例為3.5?1.1:1，加入異氰酸酯、聚酯或聚醚多元醇、10?25wt%甲苯和二甲基甲酰胺作為溶劑，0.lwt%B桂酸二丁基錫作為催化劑，N2保護下，于75?100°C下反應2-8h，制得聚氨酯預聚物；(2)反應過程中監控NCO的變化，待NCO值恒定時，加入含有COOTi官能團的二元醇作為擴鏈劑，使體系中NCO與OH當量比為1.1:1，干燥N2保護下，于75?100°C下反應8_24h，得到所述環保型納米二氧化鈦-聚氨酯自清潔涂料。2.根據權利要求1所述環保型自清潔涂料的制備方法，其特征在于所述納米二氧化鈦由銳鈦礦和金紅石組成，銳鈦礦與金紅石的重量比例從10:90到90:10。3.根據權利要求1所述環保型自清潔涂料的制備方法，其特征在于所述異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、氫化苯基甲烷二異氰酸酯、三甲基己烷二異氰酸酯、IPDI三聚體或HDI三聚體中的一種或幾種。4.根據權利要求1所述環保型自清潔涂料的制備方法，其特征在于所述聚酯多元醇為聚碳酸酯二醇、聚幾內酯二醇或己二酸系聚酯多元醇中的一種或多種。5.根據權利要求1所述環保型自清潔涂料的制備方法，其特征在于所述聚醚多元醇或聚四氫呋喃醚二元醇、聚丙二醇、聚氧化丙烯多元醇或聚乙二醇中的一種或多種。6.根據權利要求1所述環保型自清潔涂料的制備方法，其特征在于所述包含COOH類型官能團的二元醇為2，2- 二羥甲基丙酸。7.根據權利要求1所述環保型自清潔涂料的制備方法，其特征在于所述納米二氧化鈦的平均粒徑在I?500nm之間。
【專利摘要】本發明涉及一種環保型自清潔涂料的制備方法，主要解決現有技術中納米二氧化鈦無法在聚合物基體中穩定分散、均勻分散、不具有光催化性能的問題。本發明通過采用一種環保型自清潔涂料的制備方法，包括如下步驟：(1)NCO/OH的比例為3.5～1.1：1，加入異氰酸酯、聚酯或聚醚多元醇、10～25wt％甲苯和二甲基甲酰胺作為溶劑，0.1wt％月桂酸二丁基錫作為催化劑，N2保護下，于75～100℃下反應2-8h，制得聚氨酯預聚物；(2)反應過程中監控NCO的變化，待NCO值恒定時，加入含有COOTi官能團的二元醇作為擴鏈劑，使體系中NCO與OH當量比為1.1:1，干燥N2保護下，于75～100℃下反應8-24h，得到所述環保型納米二氧化鈦-聚氨酯自清潔涂料的技術方案較好地解決了上述問題，可用于自清潔涂料的制備中。
【IPC分類】C09D7/12, C09D175/06, C09D5/16, C09D175/08
【公開號】CN105176367
【申請號】
【發明人】王林, 張樹才, 張廣文
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月13日