[發(fā)明專利]一種納米二氧化鈦修飾六方氮化硼改性涂料制備方法

在審

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• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113388311A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 姚紅蕊;李亞雪;王娜;李睿涵;韓若彤;姜雯心
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D5/08;C09D7/62
• 代理公司: 沈陽技聯(lián)專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

本發(fā)明公開了一種納米二氧化鈦修飾六方氮化硼改性涂料制備方法，包括如下步驟：（1）采用化學法或物理法制備羥基化氮化硼；（2）采用四氯化鈦的氧化反應制備納米二氧化鈦修飾的六方氮化硼（TiO2/h?BN）復合材料；（3）獲得功能化TiO2/h?BN復合材料；（4）獲得所述納米二氧化鈦修飾六方氮化硼改性水性防腐耐磨涂料。本發(fā)明中的納米TiO2/h?BN復合材料由于表面引入大量羥基且使用硅烷偶聯(lián)劑進行功能化，有利于提高其與成膜樹脂間的相容性并均勻分散，克服因無機納米填料團聚而造成的涂料性能下降問題；同時，TiO2/h?BN復合材料的片層狀結(jié)構(gòu)能夠有效提高涂層的阻隔防護性能，并且其良好的機械性能也可以顯著增強涂層的硬度、韌性和耐磨性等物理性能，進而獲得水性防腐耐磨一體化涂料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種涂料制備方法，具體涉及一種納米二氧化鈦修飾六方氮化硼改性涂料制備方法。

背景技術(shù)

我國工業(yè)行業(yè)每年因腐蝕問題導致設備停產(chǎn)、報廢造成的損失約占全年GDP的3.0~4.0％，磨損造成的損失約占全年GDP的4.0~5.0％，而且存在腐蝕與磨損耦合作用的腐蝕磨損，加速構(gòu)件失效，損失高達千億元。有機涂層因其施工工藝簡單、適應性強和低成本的特點，在腐蝕防護領(lǐng)域中得以廣泛應用。近年來，隨著人們環(huán)保意識的增強，揮發(fā)性有機化合物（VOC）釋放量低、對基材表面適應性好的水性涂料成為研究熱點。然而，與傳統(tǒng)溶劑型涂料相比，水性涂料的成膜性、耐腐蝕性以及機械性能較差，在腐蝕與磨損的耦合作用下，涂層將很快失效。國內(nèi)外大量研究表明，在涂料體系中添加無機納米材料，可以有效提高涂層的阻隔防護性能，同時增強涂層的機械性能。

六方氮化硼（h-BN），俗稱“白石墨烯”，是一種由共價鍵合的硼原子和氮原子通過范德華力堆疊而成的二維層狀無機納米材料，具有優(yōu)異的機械性能、抗?jié)B透性、絕緣性以及化學穩(wěn)定性等。因此，將h-BN添加到水性涂料中，既可以提高涂層的阻隔防護性能，又能夠增強其機械性能。然而，由于無機材料和有機聚合物間的相容性很差，并且水的表面張力較大難以潤濕無機材料，直接將納米h-BN添加到水性涂料中，容易發(fā)生團聚，導致形成的涂層防護效果不佳。

二氧化鈦（TiO2）是一種N 型半導體材料，具有低成本、高穩(wěn)定性以及良好的光、電、化學性能；同時，因其晶格中Ti—O鍵的距離很小且不等長，導致表面吸附的水會因極化發(fā)生解離形成羥基，從而使其表面具有超親水效應。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種納米二氧化鈦修飾六方氮化硼改性涂料制備方法，該方法首先通過物理法或化學法制備羥基化氮化硼，然后采用四氯化鈦的氧化反應制備納米二氧化鈦修飾的六方氮化硼（TiO2/h-BN）復合材料，再通過硅烷偶聯(lián)劑的橋聯(lián)作用進一步改善上述復合材料和成膜樹脂間的相容性，進而提高涂層的防護性能。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種納米二氧化鈦修飾六方氮化硼改性涂料制備方法，包括如下步驟：

（1）氮化硼羥基化：以納米h-BN為原料，采用化學法或物理法制備羥基化氮化硼；

（2）TiO2/h-BN復合材料制備：用移液管取適量四氯化鈦置于燒杯中，在磁力攪拌條件下逐滴滴加去離子水，攪拌0.5~2 h；用氫氧溶液調(diào)節(jié)上述溶液體系的PH=5~7后，加入步驟（1）中的羥基化氮化硼，室溫下攪拌1~4 h后將反應體系轉(zhuǎn)移至150~180 ℃水熱反應釜中，保溫反應10~20 h；待反應體系冷卻至室溫后，依次減壓、過濾、去離子水沖洗、干燥，獲得所述TiO2/h-BN復合材料；

（3）TiO2/h-BN復合材料功能化：將步驟（2）中的TiO2/h-BN復合材料在室溫下超聲分散于去離子水和乙醇混合溶液中，接著轉(zhuǎn)移至50~80 ℃水浴中，然后逐滴加入硅烷偶聯(lián)劑的乙醇溶液，保溫攪拌反應8~12 h；反應結(jié)束后，依次過濾、去離子水沖洗、干燥，獲得功能化TiO2/h-BN復合材料；