[发明专利]一种纳米二氧化钛玻璃自清洁涂料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化钛玻璃自清洁涂料的制备方法，属于涂料制备技术领域。

背景技术

玻璃自清洁涂料是一种喷涂在玻璃表面的超亲水涂层，在涂布面和脏污之间迅速形成一层超亲水水膜，使脏污剥离涂布面，利用自然雨水的冲刷，使脏污随水膜在重力的作用下被冲洗下来，达到自洁的目的。

目前用于玻璃表面的自洁涂料分成三类：一类主要成分是硅酮（或硅有机树脂）或者其它油性的材料构成，涂在材料表面油润、光亮，但不能与材料表面的二氧化硅分子作用生成坚固的纳米薄膜，而只是填平了凹凸不平的材料表面，使得材料表面光滑均匀，其优点是对水有很强的排斥作用，缺点是附着性不佳，自洁持久性短。二类主要成分是二氧化钛（TiO₂），在玻璃上镀/涂一层二氧化钛薄膜后，由于二氧化钛在（紫外线）光能的作用下能够产生良好的光催化特性而具有超亲水性，利用这种超亲水特性，使得很小的水滴会聚成大的水滴，在重力的作用下脱落，从而使得沾染在其上的污渍能够容易的被水冲走，使玻璃具有易清洁的特性，其价格便宜，但由于纳米二氧化钛表面能高，处于非热力学稳定态，极易团聚形成二次颗粒，并且纳米二氧化钛与涂料基体间的相容性差，导致自清洁效果差，易粘灰和吸附油性污染物。三类主要成分是无机纳米硅材料，其特点是表面为超亲水涂层且防灰尘好，不依赖阳光照射，在完全无光环境下一样起作用，但不耐摩擦，寿命短且不防油。

因此，亟待开发一种附着性佳、自洁持久性长、自清洁效果好、涂层耐摩擦且使用寿命长的玻璃自清洁涂料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前常见的自清洁涂料以纳米二氧化钛为填料，由于纳米二氧化钛表面能高，处于非热力学稳定态，极易团聚形成二次颗粒，且纳米二氧化钛与涂料基体间的相容性差，导致自清洁效果差的缺陷，提供了一种纳米二氧化钛玻璃自清洁涂料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）称取2～3kg水稻秸秆粉碎20～30min，得到秸秆碎块，将秸秆碎块用氢氧化钠溶液浸泡6～8h后过滤，分离得到滤渣，立即用液氮喷淋冷冻滤渣10～15s，将冷冻后的滤渣研磨1～2h，得到细化秸秆湿料；

（2）将上述细化秸秆湿料进行蒸汽爆破，得到气爆物料并烘干，得到多羟基超细纤维粉，再将多羟基超细纤维粉和质量浓度为4g/L多巴胺溶液按质量比为1:10混合后，放置在摇床上振荡浸渍6～8h，过滤分离得到浸渍滤渣，即为自制沉积模板；

（3）取2～3g上述自制沉积模板分散于500～600mL质量分数为70%乙醇溶液中，搅拌混合，并在搅拌状态下依次滴加10～15mL钛酸四丁酯和100～150mL质量分数为70%乙醇溶液，继续搅拌反应2～4h，得到乳白色悬浊液；

（4）将上述乳白色悬浊液过滤分离得到滤饼，再将滤饼保温烧结，烧结结束后，随炉冷却至室温，得到烧结产物即为空心纳米二氧化钛微球，再将空心纳米二氧化钛微球和桃胶按等质量比混合后研磨10～15min，将研磨后的混合物作为发酵底物装入发酵罐中，再向发酵罐中加入枯草芽孢杆菌菌悬液，用无菌棒搅拌均匀后密封发酵；

（5）待上述发酵结束后，取出发酵产物，过滤分离得到发酵滤渣，即为改性自清洁填料，按重量份数计，称取15～20份甲基丙烯酸甲酯和20～25份丙烯酸六氟丁酯装入带有搅拌器的三口烧瓶中，搅拌均匀得混合单体，再加入混合单体总质量0.1～0.3%过硫酸钾，将烧瓶移入70～80℃油浴锅中，边搅拌边滴加混合单体总质量3～5%的聚乙烯醇，保温聚合反应2～3h，得到预乳液；

（6）按重量份数计，称取10～15份上述改性自清洁填料、20～30份去离子水、70～80份上述预乳液和2～4份十二碳醇酯依次倒入胶体磨中，研磨3～5h后，出料装罐，即得纳米二氧化钛玻璃自清洁涂料。

步骤（1）中所述的秸秆碎块和氢氧化钠溶液的质量比为1:5，氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L。

所述的细化秸秆湿料蒸汽爆破操作过程为：将细化秸秆湿料装入蒸汽爆破装置的气爆罐中，并向气爆罐中通入预热至200～220℃的水蒸汽，直至气爆罐中压力达到2.3～2.5MPa，保压1～2min后，打开气爆罐出料阀，使气爆罐中的物料瞬间喷射出，得到气爆物料。

所述的保温烧结温度为600～700℃，保温烧结时间为1～2h。