[發明專利]一種二氧化鈦摻雜的硅樹脂微粉及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910288534.1
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN109970977B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 李金輝;張方志;王峰;張碩;彭丹;牟秋紅;李冰;趙寧;于一濤
• 申請（專利權）人: 山東省科學院新材料研究所
• 主分類號: C08G77/04
• 分類號: C08G77/04;C08G77/06;C08G77/24;C08K3/22;C08K7/18;C09D133/00;C09D7/48;C09D5/16;C09D7/61
• 代理公司: 濟南領升專利代理事務所(普通合伙) 37246
• 代理人: 崔苗苗;王吉勇

本發明涉及一種二氧化鈦摻雜的硅樹脂微粉及其制備方法和應用，以烷氧基硅烷和鈦酸酯為原料，通過W/O微乳液聚合工藝制得的納米二氧化鈦摻雜硅樹脂微球為大小規整的球形，粒徑小，納米二氧化鈦均勻分布在微球內部，具有更好的耐紫外老化，光催化等性能。本發明制得的二氧化鈦摻雜的硅樹脂微粉用于涂料的制備，可賦予涂料良好的耐老化、自清潔功能，賦予涂料低表面能的“荷葉”效應。

技術領域

本發明涉及一種二氧化鈦摻雜的硅樹脂微粉及其制備方法和在涂料中的應用，屬于功能材料技術領域。

背景技術

隨著社會的發展和人們生活水平的提高，對于涂料的性能提出了更高的要求，要求涂料除了具有耐老化，耐紫外，耐擦洗等性能外，還需要其具有自清潔，保溫，凈化空氣等功能。

近年來納米技術迅猛發展，納米材料以其特殊的物理和化學性能倍受青睞。將納米材料加人涂料中，可顯著改善涂料的性能，如硬度、耐磨性、韌性等，或賦予涂料新的功能。

納米二氧化鈦是一種多功能精細無機材料，其具有良好的耐侯性、耐化學腐蝕性、較高的化學穩定性、無毒性、光敏性等獨特的性能，可廣泛應用于涂料、介電材料、油墨和造紙等領域。由于TiO₂的多相光催化作用能有效地將大氣和水中的有機污染物完全降解為二氧化碳、水和無機酸，既沒有二次污染，又可利用太陽能，是一種符合可持續發展需要，且具有廣闊應用前景，其在污水和空氣處理方面已有應用。將納米二氧化鈦應用在涂料體系中，制備具有功能性的涂料已有報道，但是目前納米TiO₂粉體在涂料中應用的時候存在一些問題，例如Ti0₂粉體分散不均勻，易團聚、易失活等，這些缺點嚴重地限制了其的實際應用。另外，二氧化鈦的光催化作用，對于有機物具有降解作用，在涂料體系中應用容易產生粉化現象,對于涂膜產生不利的的影響。

發明內容

本發明的目的是克服上述不足而提供一種二氧化鈦摻雜的硅樹脂微粉及其制備方法，通過微乳液法在硅樹脂微粉體系中原位生成納米二氧化鈦，賦予硅微粉保溫、防紫外，光催化等功能。

本發明的另一個目的是提供該種二氧化鈦摻雜的硅樹脂微粉在涂料中的應用，實現涂料的自清潔，保溫，凈化空氣等功能，賦予涂層“荷葉”效應。

本發明采取的技術方案為：

一種二氧化鈦摻雜的硅樹脂微粉，它為平均粒徑在0.1-20微米之間的微球結構，納米二氧化鈦均勻分布在微球內部，所述有機硅樹脂其基本結構為(SiO₂)_m(SiO_3/2R¹)_n，其中R¹為甲基、乙基、三氟丙基中的一種或多種，n/(m+n)大于0小于等于0.3。

所述的R¹優選三氟丙基，二氧化鈦摻雜的硅樹脂微粉平均直徑優選1-10微米。

納米二氧化鈦摻雜硅樹脂微球為大小規整的球形，納米二氧化鈦均勻分布在微球內部，具有耐紫外老化，光催化等性能。納米二氧化鈦摻雜硅樹脂微粉通過烷烴基以及含氟烷烴基團的引入，可賦予二氧化鈦改性硅樹脂微粉低表面能，實現硅樹脂微粉在涂料表面的富集作用，微粉的表面能可通過粉體的接觸角來表征。

上述二氧化鈦摻雜的硅樹脂微粉的制備方法，包括步驟如下：

(1)將有機溶劑和HLB值在2-8之間的乳化劑混合，然后將水或者PH介于7-12之間的堿性水溶液滴加到該混合體系中形成油包水乳液；

(2)在攪拌條件下，將正硅酸酯單體、烷烴基三烷氧基硅烷、鈦酸酯單體的混合物滴加至步驟(1)中油包水乳液體系中，控制反應溫度在室溫至70℃之間，持續反應2-6小時；停止攪拌，靜置，使生成的二氧化鈦改性硅樹脂微粉沉降，分出上層澄清液；

(3)將制得的固體微球經過濾、洗滌、干燥，制得二氧化鈦改性硅樹脂微粉。