一种自清洁水性铝银浆及其制备方法

摘要

本发明涉及一种自清洁水性铝银浆及其制备方法，该水性铝银浆为油性铝银浆表面包覆TiO2薄膜，通过TiO2薄膜的光催化作用实现自清洁和水溶性，该水性铝银浆的制备方法，首先用有机溶剂洗涤市售的油性铝银浆，去除表面多余的有机物；其次，利用钛酸酯偶联剂对油性铝银浆进行预处理，使油性铝银浆表面形成共价键连接；然后滴加钛酸四丁酯，使钛酸四丁酯水解的二氧化钛在铝银浆表面形成薄膜，最终制备成水性铝银浆。与现有技术相比，本发明制备的水性铝银浆不影响铝片的金属光泽，具有良好的光催化自清洁性能。

权利要求

1.一种自清洁水性铝银浆，其特征在于，该水性铝银浆为铝银浆表面包覆TiO2薄膜，通过TiO2薄膜的光催化作用实现自清洁和水溶性；

所述的自清洁水性铝银浆采用溶胶凝胶法制得，具体包括以下几个步骤：(1)将油性铝银浆1重量份与丙酮1.5～3.5重量份混合，去除油性铝银浆表面的有机物，得到铝银浆固体；

(2)将钛酸酯偶联剂与有机溶剂混合，得到混合溶液A，将钛酸四丁酯与有机溶剂混合，得到混合溶液B；

(3)将步骤(1)所得的铝银浆固体与有机溶剂5～10重量份、混合溶液A、水0.1重量份进行混合，60～80℃反应后分离得到固体混合物；

(4)将步骤(3)所得固体混合物与有机溶剂5～10重量份、水0.1重量份混合，调节pH至7～8，60～80℃条件下，滴加混合溶液B，反应后陈化分离即得自清洁水性铝银浆；

所述的步骤(3)中的铝银浆固体与钛酸酯偶联剂的质量比为1:(0.08-0.2)；所述的步骤(4)中的固体混合物与钛酸四丁酯的质量比为1：(0.25-0.5)。

2.根据权利要求1所述的一种自清洁水性铝银浆，其特征在于，步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中所述的有机溶剂为乙醇或异丙醇。

3.根据权利要求1所述的一种自清洁水性铝银浆，其特征在于，步骤(2)所述的钛酸酯偶联剂包括双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物溶液、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯或双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种自清洁水性铝银浆，其特征在于，步骤(2)所述混合溶液A的质量浓度为10％；

所述混合溶液B的质量浓度为25％-75％。

5.根据权利要求1所述的一种自清洁水性铝银浆，其特征在于，步骤(4)中用于调节pH的调节剂为三乙胺或氨水。

6.根据权利要求1所述的一种自清洁水性铝银浆，其特征在于，步骤(4)中混合溶液B的滴加时间为1～5h。

7.根据权利要求1所述的一种自清洁水性铝银浆，其特征在于，步骤(4)中陈化时间为3～6h。

说明书

一种自清洁水性铝银浆及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种具有自清洁功能的TiO2包覆型水性铝银浆及其制备方法。

背景技术

[0002] 铝银浆是生产生活中一种不可或缺的金属颜料，是一种由特细雪片状或银元状片铝颗粒经特殊工艺处理的浆状铝颜料。铝银浆具有良好的附着力、遮盖力和反射能力，同时具有独特的随角异色效应与悬浮特性等特点，而使其成为研究最多、应用最为广泛的一种金属颜料。

[0003] 伴随着环境友好型社会的提出，涂料也逐渐向水性化及自清洁方向发展。传统油性铝银浆由于存在大量的溶剂油，不易分散于水性涂料中，而不能适应水性涂料；同时由于铝是一种两性金属，在偏酸或偏碱的水性涂料中易氧化失去金属光泽并产生氢气，在密闭的空间里会产生“涨听”，为生产带来一定的安全隐患。因此，必须对应用于水性涂料的铝银浆进行改性处理，以确保水性铝银浆的稳定性。

[0004] 自清洁涂层能够使表面污染物或灰尘颗粒在重力、雨水、风力等外力作用下自动脱落或通过光催化降解而去除，具有节水、节能、环保等优点。TiO2涂层是一种基于无机光催化半导体材料的自清洁涂层，它的自清洁原理包括两个方面：1、TiO2在紫外光辐照下产生电子-空穴对，能够与吸附在TiO2材料表面的H2O和O2发生氧化还原反应而生成氢氧自由基，氢氧自由基具有很高的活性，可以分解有机污染物，从而实现表面自清洁；2、TiO2在光照下可转化成超双亲表面，使污染物与TiO2表面紧密接触，提高光催化分解效率，同时也有利于雨水对污染物的冲刷，实现表面自清洁。所以，TiO2材料在实际使用环境下显示出良好的自清洁特性，因而在自清洁涂层领域具有比超疏水涂层更大的实际使用价值。

[0005] 铝银浆的表面改性方法很多，分类也各不相同。大体可分为：包覆改性法、沉积表面改性法、机械化学法、局部反应法、溶胶凝胶法以及微胶囊法等。包覆改性法通常是在铝粉表面覆盖一层化合物膜，其独特的透明性不会损害铝粉的光泽性能，因而得到更多的研究，但现有技术包覆所用的化合物亲水性不足，易掉粉，且无法做到自清洁。

发明内容

[0006] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单，生产成本低，不影响铝片原有光泽，遮盖力高，光催化性能优异的自清洁水性铝银浆及其制备方法。

[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种自清洁水性铝银浆，为油性铝银浆表面包覆TiO2薄膜，通过TiO2薄膜的光催化作用实现自清洁和水溶性。所述铝银浆不影响铝片原有光泽，属水溶性涂料，并具有良好的光催化自清洁功能，属于环境友好型涂料。

[0008] 一种如上述的自清洁水性铝银浆的制备方法，采用溶胶凝胶法，首先用有机溶剂洗涤市售的油性铝银浆，去除表面多余的有机物；其次，利用钛酸酯偶联剂对油性铝银浆进行预处理，使油性铝银浆表面形成共价键连接；然后滴加钛酸四丁酯，使钛酸四丁酯水解的二氧化钛在铝银浆表面形成薄膜，最终制备成水性铝银浆。其具体包括以下几个步骤：

[0009] (1)将油性铝银浆1重量份与丙酮1.5～3.5重量份混合，去除油性铝银浆表面的有机物，得到铝银浆固体；

[0010] (2)将钛酸酯偶联剂与有机溶剂混合，得到混合溶液A，将钛酸四丁酯与有机溶剂混合，得到混合溶液B；

[0011] (3)将步骤(1)所得的铝银浆固体与有机溶剂5～10重量份、混合溶液A、水0.1重量份进行混合，60～80℃反应后分离得到固体混合物；

[0012] (4)将步骤(3)所得固体混合物与有机溶剂5～10重量份、水0.1重量份混合，调节pH至7～8，60～80℃条件下，滴加混合溶液B，反应后陈化分离即得自清洁水性铝银浆。

[0013] 步骤(1)中油性铝银浆与丙酮的质量比为1：(1.5～3.5)。

[0014] 步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中所述的有机溶剂为醇类溶剂，包括乙醇或异丙醇。

[0015] 步骤(2)所述的钛酸酯偶联剂包括双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物溶液、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯或双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的一种。

[0016] 步骤(2)所述混合溶液A的质量浓度为10％；

[0017] 所述混合溶液B的质量浓度为25％-75％。

[0018] 所述的步骤(3)中的铝银浆固体与钛酸酯偶联剂的质量比为1:(0.08-0.2)；所述的步骤(4)中的固体混合物与钛酸四丁酯的质量比为1：(0.25-0.5)。

[0019] 步骤(4)中用于调节pH的调节剂为三乙胺或氨水。

[0020] 步骤(4)中混合溶液B的滴加时间为1～5h。

[0021] 步骤(4)中陈化时间为3～6h。

[0022] 为了表征本发明的自清洁水性铝银浆的性能，利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)以及EDS能谱对制备的涂层样品进行表面形貌表征及元素分析。

[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：

[0024] (1)制备简单，生产成本低。

[0025] (2)本发明的水性铝银浆表面包覆有一层致密的TiO2薄膜，不影响铝片原有的金属光泽，且由于TiO2薄膜的存在，使得本发明的铝银浆具有良好的光催化自清洁性能，适用于各种水性烤漆、水性油墨以及水性建筑材料等。

附图说明

[0026] 图1为本发明用丙酮处理的市售铝银浆的表面微观FESEM形貌图(2μm比例)；

[0027] 图2为本发明所得具有自清洁功能的TiO2包覆型水性铝银浆的表面微观FESEM形貌图(10μm比例)；

[0028] 图3为本发明所得具有自清洁功能的TiO2包覆型水性铝银浆的表面微观FESEM形貌图(2μm比例)；

[0029] 图4为本发明所得具有自清洁功能的TiO2包覆型水性铝银浆的表面微观EDS能谱图。

具体实施方式

[0030] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0031] 实施例1

[0032] 一种自清洁水性铝银浆，为铝银浆表面包覆TiO2薄膜，通过TiO2薄膜的光催化作用实现自清洁和水溶性。

[0033] 上述的自清洁铝银浆采用溶胶凝胶法进行制备，具体包括以下几个步骤：

[0034] (1)将市售的油性铝银浆1重量份与丙酮1.6重量份混合，一定时间后分离得到铝银浆固体待用；

[0035] (2)将钛酸酯偶联剂双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯与异丙醇混合，得到钛酸酯偶联剂双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯体积分数10％的混合溶液A；将钛酸四丁酯与异丙醇混合，得到钛酸四丁酯体积分数25％的混合溶液B；

[0036] (3)取步骤(1)所得铝银浆固体与9重量份的异丙醇，1重量份的混合溶液A，以及0.1重量份的水进行混合，在80℃的条件下反应。一段时间后将固体混合物分离待用；

[0037] (4)将步骤(3)所得的固体混合物与9重量份的异丙醇及0.1重量份的水混合，用氨水调节pH至7，并在60℃的条件下滴加1重量份的混合溶液B，其中，混合溶液B分2.5h均匀滴加，滴加完成后陈化4h，然后将固体与溶剂分离，所得固体即为自清洁铝银浆。

[0038] 对上述制备得到的自清洁水性铝银浆进行如下性能测试：

[0039] (1)利用场发射扫描电子显微镜观察其表面形貌，如图1-3所示，为本实施例中制得的自清洁铝银浆的表面FESEM照片，由图中可见铝银浆表面包覆有一层致密的薄膜。

[0040] (2)利用场发射扫描电子显微镜能量分散谱仪(EDS)测定分析其表面物质，如图4所示，为本实施例中制得的自清洁铝银浆的EDS能谱图，由图中可见铝银浆表面包覆的一层致密的薄膜是TiO2。

[0041] 实施例2

[0042] 一种自清洁铝银浆制备方法，具体步骤如下：

[0043] (1)将1重量份油性铝银浆与2.6重量份的丙酮混合，一定时间后将固体混合物与溶剂分离；

[0044] (2)将钛酸酯偶联剂双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯与异丙醇混合，得到钛酸酯偶联剂双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯质量分数10％的混合溶液A；将钛酸四丁酯与异丙醇混合，得到钛酸四丁酯质量分数25％的混合溶液B；

[0045] (3)将丙酮处理过的铝银浆与8重量份的异丙醇、1重量份的混合溶液A以及0.1重量份的水混合，在60℃的条件下反应，一段时间后将固体混合物分离待用；

[0046] (4)将步骤(3)所得的固体混合物与9重量份的异丙醇及0.1重量份的水混合，用氨水调节pH至7，并在60℃的条件下滴加1重量份的混合溶液B，其中，混合溶液B分2h均匀滴加，滴加完成后陈化3h，然后将固体与溶剂分离，所得固体即为自清洁铝银浆。

[0047] 经场发射扫描电子显微镜和场发射扫描电子显微镜能量分散谱仪检验，发现铝银浆表面包覆致密的TiO2薄膜。

[0048] 实施例3

[0049] 一种自清洁铝银浆制备方法，具体步骤如下：

[0050] (1)将1重量份油性铝银浆与1.5重量份的丙酮混合，一定时间后将固体混合物与溶剂分离；

[0051] (2)将钛酸酯偶联剂异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯与异丙醇混合，得到钛酸酯偶联剂异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯质量分数10％的混合溶液A；将钛酸四丁酯与异丙醇混合，得到钛酸四丁酯质量分数25％的混合溶液B；

[0052] (3)将丙酮处理过的铝银浆与9重量份的异丙醇、1重量份的混合溶液A以及0.1重量份的水混合，在60℃的条件下反应，一段时间后将固体混合物分离待用；；

[0053] (4)将步骤(3)所得的固体混合物与9重量份的异丙醇及0.1重量份的水混合，用氨水调节pH至7，并在60℃的条件下滴加1重量份的混合溶液B，其中，混合溶液B分2h均匀滴加，滴加完成后陈化4h，然后将固体与溶剂分离，所得固体即为自清洁铝银浆。

[0054] 经场发射扫描电子显微镜和场发射扫描电子显微镜能量分散谱仪检验，发现铝银浆表面包覆致密的TiO2薄膜。

[0055] 实施例4

[0056] 一种自清洁铝银浆制备方法，具体步骤如下：

[0057] (1)将1重量份油性铝银浆与3重量份的丙酮混合，一定时间后将固体混合物与溶剂分离；

[0058] (2)将钛酸酯偶联剂双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯与异丙醇混合，得到钛酸酯偶联剂双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯质量分数10％的混合溶液A；将钛酸四丁酯与异丙醇混合，得到钛酸四丁酯质量分数25％的混合溶液B；

[0059] (3)将丙酮处理过的铝银浆与9重量份的异丙醇、1重量份的混合溶液A以及0.1重量份的水混合，60℃反应后将固体混合物与溶剂分离；

[0060] (4)将步骤(3)所得的固体混合物与9重量份的异丙醇及0.1重量份的水混合，用氨水调节pH至7，并在60℃的条件下滴加0.5重量份的混合溶液B，其中，混合溶液B分2.5h均匀滴加，滴加完成后陈化4h，然后将固体与溶剂分离，所得固体即为自清洁铝银浆。

[0061] 经场发射扫描电子显微镜和场发射扫描电子显微镜能量分散谱仪检验，发现铝银浆表面包覆致密的TiO2薄膜。

[0062] 实施例5

[0063] 一种自清洁铝银浆制备方法，具体步骤如下：

[0064] (1)将1重量份市售的油性铝银浆与3重量份丙酮混合，一定时间后分离得到铝银浆固体待用；

[0065] (2)将钛酸酯偶联剂双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯与异丙醇混合，得到钛酸酯偶联剂双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯质量分数为10％的混合溶液A；将钛酸四丁酯与异丙醇混合，得到钛酸四丁酯质量分数为25％的混合溶液B；

[0066] (3)将步骤(1)所得的铝银浆固体与5重量份的异丙醇、2重量份的混合溶液A以及0.1重量份的水进行混合，在80℃的条件下反应，得到固体混合物，其中铝银浆固体与混合溶液A的添加量为使所得固体混合物与钛酸酯偶联剂的质量比为1:0.08，一段时间后将固体混合物分离待用；

[0067] (4)将步骤(3)所得的固体混合物与5重量份的异丙醇及0.1重量份的水混合，用氨水调节pH至8，并在80℃的条件下滴加混合溶液B，混合溶液B的添加量为使所述固体混合物与钛酸四丁酯的质量比为1：0.5，其中，混合溶液B分1h均匀滴加，滴加完成后陈化6h，然后将固体与溶剂分离，所得固体即为自清洁铝银浆。

[0068] 经场发射扫描电子显微镜和场发射扫描电子显微镜能量分散谱仪检验，发现铝银浆表面包覆致密的TiO2薄膜。

[0069] 实施例6

[0070] 一种自清洁铝银浆制备方法，具体步骤如下：

[0071] (1)将1重量份市售的油性铝银浆与3.5重量份丙酮混合，一定时间后分离得到铝银浆固体待用；

[0072] (2)将钛酸酯偶联剂双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯与异丙醇混合，得到钛酸酯偶联剂双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯质量分数为10％的混合溶液A；将钛酸四丁酯与异丙醇混合，得到钛酸四丁酯质量分数为75％的混合溶液B；

[0073] (3)将步骤(1)所得的铝银浆固体与10重量份的异丙醇、混合溶液A以及0.1重量份的水进行混合，在60℃的条件下反应，得到固体混合物，其中铝银浆固体与混合溶液A的添加量为使所得固体混合物与钛酸酯偶联剂的质量比为1:0.2。一段时间后将固体混合物分离待用；

[0074] (4)将步骤(3)所得的固体混合物与10重量份的异丙醇及0.1重量份的水混合，用氨水调节pH至7.5，并在60℃的条件下滴加混合溶液B，混合溶液B的添加量为使所述固体混合物与钛酸四丁酯的质量比为1：0.25，其中，混合溶液B分1h均匀滴加，滴加完成后陈化5h，然后将固体与溶剂分离，所得固体即为自清洁铝银浆。

[0075] 经场发射扫描电子显微镜和场发射扫描电子显微镜能量分散谱仪检验，发现铝银浆表面包覆致密的TiO2薄膜。