[發明專利]一種氧化鋅/纖維素納米晶體復合超疏水涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201610232941.7
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105670500B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 吳燕;朱文凱;于成寧;曹坤麗;陳紅;吳智慧;王曉棠;惠小雨
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D5/14;C09D7/12
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明涉及的是一種氧化鋅/纖維素納米晶體復合超疏水涂層的制備方法，屬于涂料及其改性技術領域。

背景技術

隨著國家近年來對水性涂料的大力支持，迎來了水性涂料的大發展，水性涂料相比于傳統的有機涂料，其以水作為溶劑使其擁有環保、綠色、低污染等特點，符合我國綠色發展的長遠道路，擁有廣闊的應用前景。但由于水性涂料卻存在著耐水性和力學性能差等缺點，嚴重限制著水性涂料大面積的推廣與普及。

因此發明一種新型超疏水性涂層對水性涂料進行改性就顯得尤為重要。納米氧化鋅和纖維素納米晶體復合材料，由于納米氧化鋅具有特殊的形貌與纖維素納米晶體可形成多孔粗糙的結構，經過硬脂酸改性可形成雙層粗糙結構的超疏水涂層，由于鋅離子的特殊性能，不僅可以達到生物可降解的作用，而且還可以達到殺菌的性能，符合現代涂料發展的趨勢，通過硬脂酸對其復合材料進行其表面修飾使其具有超疏水性。

由于纖維素納米晶體具有高強度與高韌性的特點，因此引入纖維素納米晶體可以提高涂層的力學性能。通過硬脂酸修飾過的納米氧化鋅/纖維素納米晶體的復合材料，添加到水性涂料中不僅能提升涂層的力學性能，也使其具備自潔凈的特性，特殊形貌氧化鋅的引入，形成雙層粗糙結構增強疏水性能的同時也使其具備殺菌的特性。

發明內容

本發明提出的是一種氧化鋅/纖維素納米晶體復合超疏水涂層的制備方法，其目的旨在克服市場上涂料存在的耐水性和力學性能差等一系列問題。

本發明的技術解決方案：一種氧化鋅/纖維素納米晶體復合超疏水涂層的制備方法，其特征在于制備方法包括如下步驟：

1）將特殊形貌納米氧化鋅和纖維素納米晶體溶液按一定比例混合，在磁力攪拌條件下加入硬脂酸和乙醇的混合溶液中；

2）一定時間后取出，老化，烘干，研磨成粉，并將粉末加入去離子水、催化劑氨水和分散劑十二烷基苯磺酸鈉中的混合溶液中，超聲后磁力攪拌至粘稠狀；

3）然后加入一定量的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和硅烷偶聯劑（KH550）繼續磁力攪拌，形成溶液，涂布到基材表面即形成超疏水涂層。

本發明的優點：本發明的制備工藝簡單，易于操作，適合添加到多種涂料當中，且具備疏水、殺菌、增強耐磨性的特性。

附圖說明

附圖1是雙層粗糙結構形成的機理圖。

具體實施方式

一種氧化鋅/纖維素納米晶體復合超疏水涂層的制備方法，具體包括如下步驟：

1）采用水浴法制得納米氧化鋅（ZnO）：分別取80-150ml等濃度（0.005-0.1mol/L）的六水合硝酸鋅和六次亞甲基四胺溶液，混合后用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器在85-95℃的溫度下攪拌1-4h，取出后靜置老化1-2ｄ，將其上層清液倒出，并進行的離心洗滌除去溶液中殘留的離子和銨鹽，離心速度6000rpm，時間5min，次數3-4次，即得到納米氧化鋅；

2）纖維素納米晶體溶液的制備：

① 酸處理：以濃度56％硫酸處理微晶纖維素（MCC），質量比例為MCC:H₂SO₄=1:（9.15-10.35），酸解溫度為40℃，時間為40min-80min；加入去離子水終止酸解反應，酸與與去離子水的質量比為H₂SO₄:H₂O=1:(2.15-3.45)；

② 離心洗滌：進行離心洗滌，除去反應后的硫酸。離心速度6000r/min，時間5min，次數3-4次；

③ 透析：隨后用分子量為8000-1000的透析袋透析去除殘留的酸根離子，透析時間為3-4天，每天換水2-3次；

④ 超聲：用80％功率的超聲波破碎儀超聲160min-190min，即可得纖維素納米晶體溶液（CNC），備用；

3）按質量比為ZnO:CNC=1:(5-15)的用量將納米氧化鋅緩慢滴入纖維素納米晶體溶液，70℃下機械攪拌4h-5h；

4）將步驟3）中的溶液在磁力攪拌條件下加入硬脂酸和乙醇混合溶液中，硬脂酸和乙醇混合溶液質量按加入ZnO質量的7.45％-8.65％計，繼續在70℃下攪拌2h，空氣中老化5h-6h，在130℃下烘干，研磨出粉末待用；

5）把步驟4）中所得的粉末加入去離子水、催化劑氨水和分散劑十二烷基苯磺酸鈉的混合溶液中，混合溶液的質量按步驟4）中所得的粉末質量1％計，超聲后磁力攪拌50-70min至黏度達到1.632mm²/s-2.532mm²/s；