文档介绍：纳米 TiO2 的制备及对外墙涂料表面改性研究

重庆大学硕士学位论文
(专业学位)

学生姓名:段东方
指导教师:张智强副教授
学位类别:工程硕士(材料工程领域)

重庆大学材料科学与工程学院
二 O 一三年五月
Preparation of TiO2 NPs and its effect on the
surface of the external wall coating

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Professional Degree
By
Duan Dongfang

Supervised by Ass. Prof. Zhang Zhiqiang
Specialty: ME(Material Science and Engineerin Field)

College of Material Science and Engineering of Chongqing
University, Chongqing, China
May, 2013
重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

外墙涂料施工方便、成本低廉,是国家大力倡导推广的外墙饰面材料。但是,
涂层耐沾污能力不足制约着外墙涂料的推广应用。近年来,随着 TiO2 光催化技术
在涂料自清洁技术中的应用,光催化效应成为了目前制备自清洁涂层最具吸引力
的方法。但光催化会对有机基料会产生不利的分解作用,也会加速涂膜自身分解。
有鉴于此,本课题将纳米 TiO2 制成浆液喷涂于涂料表层,利用 TiO2 优异的 UV 屏
蔽作用减少光催化作用对涂膜的损伤。同时,基于 TiO2 的光催化效应,研究涂膜
水敏感性与涂料耐沾污性能关系。
本论文以四正丙醇钛为钛源,采用水热合成法,在 180℃条件下反应 4h 制得
锐钛型亲水型、疏水型纳米 TiO2,其中亲水型 TiO2 的粒径约为 40nm,有团聚现
象,疏水型 TiO2 的粒径仅约为 7nm,粒径分布均匀、颗粒分散性好;以聚丙烯酸
钠和六偏磷酸钠为分散剂对德固赛 P25 型纳米 TiO2 进行化学分散,当聚丙烯酸钠
和六偏磷酸钠掺量分别为 TiO2 质量的 %和 %时,TiO2 颗粒的分散性和浆
液的稳定性最佳;利用硅烷偶联剂 KH570 对德固赛 P25 型纳米 TiO2 进行有机改性,
在 pH 值 ~、反应温度 70℃、反应时间 5h 的条件下,KH570 成功接枝到纳
米 TiO2 粒子的表面,其中,当硅烷偶联剂 KH570 添加量达到 TiO2 质量的 45%时,
疏水化改性效果达到最佳。
将水热法制备和分散、改性所得纳米 TiO2 分别配制成一定浓度的浆液喷涂于
涂料涂层表面,制得水敏感性不同的纳米涂层。利用接触角测定仪测定纳米涂层
的亲水角度,可以得到水热法制备 TiO2 纳米涂膜的水接触角分别为 °和 °,
分散、改性 TiO2 纳米涂膜的水接触角分别为 °和 °。对纳米 TiO2 改性后的
外墙涂料涂层进行耐沾污试验,可以得到疏水型纳米涂层的耐沾污性能要优于亲
水型纳米涂层。
利用耐老化仪对纳米 TiO2 改性外墙涂料进行耐老化试验,可以得到,在人工
加速老化过程中,TiO2 粒子可以粘附在涂料表层,使纳米 TiO2 改性外墙涂料表面
保持性质不变,且纳米涂膜可以改善涂料涂层的耐老化性能。

关键词:纳米二氧化钛,外墙涂料,纳米涂膜,耐沾污性,耐老化性
I
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

Exterior wall coating with the characteristics of convenient installation and
low-cost, is strongly advocated to promote by the nation. However, the insufficient of
contamination resistant ability of exterior coating is mon problem which restricts
the promotion of exterior coating. In recent years, wi