data-full-width-responsive="true"> 纳米T iO2 的浆料的制备及其在水性防腐涂料中的应用*陈中华1, 2 , 童 剑1 , 王玉琼1 , 金 芸3( 1 华南理工大学材料学院, 广东广州510640;2 广东省特种涂料工程技术研究开发中心, 广东广州510520; 3 湖北地质实验研究所, 湖北武汉430034)1 引 言纳米T iO2 作为一种重要的无机功能材料, 广泛应用于防晒化妆品、涂料、塑料、化纤、橡胶等领域, 但是由于纳米T iO2 粒子的比表面积很大, 表面能高, 热力学状态不稳定, 从而表现出极强的表面活性, 极易团聚形成二次颗粒, 从而形成带有若干弱连接界面的尺寸较大的团聚体, 大大影响纳米颗粒优势的发挥[ 123] 。在分散纳米材料的过程中, 除了采用高速搅拌机和超声分散以外, 还必须用分散剂、有机表面活性剂等在纳米粒子表面产生吸附保护作用, 对纳米材料进行改性[ 4] 。本文以原生颗粒平均粒径为30nm, 在运输和保存过程中发生严重团聚的纳米T iO2 为研究对象, 先通过沉淀反应, 将Al(OH) 3 包覆在纳米T iO2 表面, 再通过SDS进行表面处理, 大大提高纳米T iO2 的分散性, 探索出一种提高纳米T iO2 浆料分散稳定性的新方法。随着环保的要求越来越高, 水性防腐涂料代替传统的溶剂型防腐涂料是必然的趋势, 但是水性防腐涂料的性能较溶剂型却有所降低[ 5] , 本文利用纳米TiO2对紫外线的吸收和散射作用[ 6 ] , 将其加入到水性防腐涂料中提高其耐老化性能, 其原理是利用纳米TiO2 的光电化学效应[ 7] 。本研究利用无机和有机复合改性纳米粒子表面来提高纳米TiO2 的分散性, 然后按照纳米TiO2 的粉体质量占整个体系的不同的含量加入到水性防腐涂料中, 根据测试结果选取综合性能较好的一组, 确定纳米T iO2 的最佳添加量。2 实 验2 1 原材料纳米T iO2 粉体( 原生粒径: 30nm) : 国产; 硝酸铝、尿素、SDS、无水乙醇: 天津市大茂化学试剂厂; 润湿剂X2405: 广州市城真浩贸易有限公司; 分散剂731A: 深圳海川化工有限公司; 消泡剂、防沉剂: 国产。2 2 实验仪器 802220 型立式高速分散机: 广州红运机械厂; Digital Sonifier 450 型超声分散仪: Branson UIt2rasonic Corportion; Vector33 型傅立叶变换红外光谱仪: 德国Bruker 公司; LS13320 型激光衍射粒度分析仪: 美国Beckman Coulter 公司; Zetasizer Nano2ZS90型纳米粒度及Zeta 电位分析仪: 英国Malvern 仪器有限公司; JEM2100CX 型透射电子显微镜: 日本JEOL电子株式会社。2 3 纳米TiO2 的表面改性称取一定量的硝酸铝溶于蒸馏水中配成一定浓度的溶液, 将纳米TiO2 粉末通过高速分散机以高于6000r/ min 的转速和超声功率为90%的超声分散仪综合分散于上述溶液, 然后将体系转入三口烧瓶中, 控制体系的温度, 在高速搅拌下加入尿素, 并调节体系的pH 值, 反应一段时间, 再通过抽滤、无水乙醇和蒸馏水洗涤、100 e 干燥至恒重, 制得表面包覆Al(OH ) 3 的TiO2 的样品。将上述样品溶于三口烧瓶中, 在加热的条件下加入SDS, 调节pH 值, 一段时间后通过抽滤、无水乙醇和蒸馏水洗涤、100 e 干燥至恒重, 制得SDS改性表面包覆Al( OH) 3 的TiO2 的样品。2 4 基础配方2 4 1 纳米T iO2 水性浆料配方纳米T iO2 水性浆料配方见表1 所示。表1 纳米T iO2 浆料的配方
2 4 2 水性纳米TiO2 浆料改性水性防腐面漆的配方水性纳米T iO2 浆料改性水性防腐面漆的配方见表2 所示。表2 水性纳米复合涂料的配方
2 5 测试与表征2 5 1 傅立叶红外光谱分析将改性前后的纳米T iO2 与KBr 一起压片, 用Vector33 型傅立叶变换红外光谱仪, 分析纳米TiO2粉体的表面基团。2 5 2 纳米浆料的粒径测试将改性前后的纳米T iO2 制成浆料, 取一定浓度的浆料放在测试皿中, 用LS13320 型激光衍射粒度分析仪测试其粒径分布图, 从而测试出其平均粒径。2 5 3 改性前后样品的等电点的变化利用pH 调节剂改变改性前后的纳米TiO2 浆料的pH 值, 采用Zeta 电位分析仪测试改性前后的纳米TiO2 浆料在不同pH 值下的纳米颗粒表面的Zeta 电位以及其等电点的变化, 并观察pH 值对纳米浆料的稳定性的影响。2 5 4 透射电子显微镜观测将改性前后的纳米T iO2 配制成一定浓度的浆料,然后用去离子水稀释到一定的倍数, 取少量浆料滴加在铜网上, 用透射电子显微镜, 观察水性浆料中纳米TiO2 粒子的分散形态和形貌。
