[发明专利]一种二氧化钛掺杂的硅树脂微粉及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种二氧化钛掺杂的硅树脂微粉及其制备方法和应用，以烷氧基硅烷和钛酸酯为原料，通过W/O微乳液聚合工艺制得的纳米二氧化钛掺杂硅树脂微球为大小规整的球形，粒径小，纳米二氧化钛均匀分布在微球内部，具有更好的耐紫外老化，光催化等性能。本发明制得的二氧化钛掺杂的硅树脂微粉用于涂料的制备，可赋予涂料良好的耐老化、自清洁功能，赋予涂料低表面能的“荷叶”效应。

技术领域

本发明涉及一种二氧化钛掺杂的硅树脂微粉及其制备方法和在涂料中的应用，属于功能材料技术领域。

背景技术

随着社会的发展和人们生活水平的提高，对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，还需要其具有自清洁，保温，净化空气等功能。

近年来纳米技术迅猛发展，纳米材料以其特殊的物理和化学性能倍受青睐。将纳米材料加人涂料中，可显著改善涂料的性能，如硬度、耐磨性、韧性等，或赋予涂料新的功能。

纳米二氧化钛是一种多功能精细无机材料，其具有良好的耐侯性、耐化学腐蚀性、较高的化学稳定性、无毒性、光敏性等独特的性能，可广泛应用于涂料、介电材料、油墨和造纸等领域。由于TiO₂的多相光催化作用能有效地将大气和水中的有机污染物完全降解为二氧化碳、水和无机酸，既没有二次污染，又可利用太阳能，是一种符合可持续发展需要，且具有广阔应用前景，其在污水和空气处理方面已有应用。将纳米二氧化钛应用在涂料体系中，制备具有功能性的涂料已有报道，但是目前纳米TiO₂粉体在涂料中应用的时候存在一些问题，例如Ti0₂粉体分散不均匀，易团聚、易失活等，这些缺点严重地限制了其的实际应用。另外，二氧化钛的光催化作用，对于有机物具有降解作用，在涂料体系中应用容易产生粉化现象,对于涂膜产生不利的的影响。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足而提供一种二氧化钛掺杂的硅树脂微粉及其制备方法，通过微乳液法在硅树脂微粉体系中原位生成纳米二氧化钛，赋予硅微粉保温、防紫外，光催化等功能。

本发明的另一个目的是提供该种二氧化钛掺杂的硅树脂微粉在涂料中的应用，实现涂料的自清洁，保温，净化空气等功能，赋予涂层“荷叶”效应。

本发明采取的技术方案为：

一种二氧化钛掺杂的硅树脂微粉，它为平均粒径在0.1-20微米之间的微球结构，纳米二氧化钛均匀分布在微球内部，所述有机硅树脂其基本结构为(SiO₂)_m(SiO_3/2R¹)_n，其中R¹为甲基、乙基、三氟丙基中的一种或多种，n/(m+n)大于0小于等于0.3。

所述的R¹优选三氟丙基，二氧化钛掺杂的硅树脂微粉平均直径优选1-10微米。

纳米二氧化钛掺杂硅树脂微球为大小规整的球形，纳米二氧化钛均匀分布在微球内部，具有耐紫外老化，光催化等性能。纳米二氧化钛掺杂硅树脂微粉通过烷烃基以及含氟烷烃基团的引入，可赋予二氧化钛改性硅树脂微粉低表面能，实现硅树脂微粉在涂料表面的富集作用，微粉的表面能可通过粉体的接触角来表征。

上述二氧化钛掺杂的硅树脂微粉的制备方法，包括步骤如下：

(1)将有机溶剂和HLB值在2-8之间的乳化剂混合，然后将水或者PH介于7-12之间的碱性水溶液滴加到该混合体系中形成油包水乳液；

(2)在搅拌条件下，将正硅酸酯单体、烷烃基三烷氧基硅烷、钛酸酯单体的混合物滴加至步骤(1)中油包水乳液体系中，控制反应温度在室温至70℃之间，持续反应2-6小时；停止搅拌，静置，使生成的二氧化钛改性硅树脂微粉沉降，分出上层澄清液；

(3)将制得的固体微球经过滤、洗涤、干燥，制得二氧化钛改性硅树脂微粉。