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CN106189620B - 一种改性二氧化钛及其在户外pvc木塑制品喷涂中的应用 - Google Patents

一种改性二氧化钛及其在户外pvc木塑制品喷涂中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于木塑制品面漆生产技术领域，具体公开了一种改性二氧化钛，包括如下步骤制备得到：S1.将滑石粉、TiCl4和NaOH共混，调节pH值至2~5，TiCl4和NaOH共混水解生成TiO2，滑石粉对TiO2进行包膜，生成TiO2/滑石粉前驱体，煅烧后得到TiO2/滑石粉复合材料；S2.将S1中得到的TiO2/滑石粉复合材料加入分散剂进行分散，调节pH至8~12，分散成浆料，调节pH至7~10，加入硝酸铈进行包膜；S3.将S2中所得混合物陈化，加入碱液，调节pH至7~10，进行二次陈化，降至常温后调节pH为中性，再次进行陈化，过滤，洗涤，干燥，研磨后即得所述改性二氧化钛。本发明所提供的改性二氧化钛，复合了二氧化钛、滑石粉和硝酸铈的优点，木塑面漆抗紫外和抗老化性能增强，木塑制品表面综合性能佳。

Description

一种改性二氧化钛及其在户外PVC木塑制品喷涂中的应用
技术领域
本发明属于木塑制品面漆生产技术领域，更具体地，涉及一种改性二氧化钛及其在户外PVC木塑制品喷涂中的应用。
背景技术
目前在市面销售的木塑产品种类繁多，但一般的PVC木塑产品不适用于户外，在户外容易褪色，使得其应用受限。
户外木塑产品表面喷涂的面漆在户外紫外线、酸雨和温差变化剧烈等极为不利的环境中，漆膜会发生粉化、龟裂，对木塑制品的有效防护时间不长。
目前在市面销售的木塑产品中添加了含有优良耐候以及耐紫外性能的钛白粉，而未经处理的钛白粉抗紫外性能欠佳，进一步降低了其发挥较好的抗紫外效果。
此外，市面销售的木塑产品还存在以下不足：产品的表面硬度不够，导致产品抗冲击性能差；表面不够光滑，不仅使产品表面光泽度降低且严重影响美观。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术中的不足，提供了一种改性二氧化钛。
本发明的另一目的在于提供上述改性二氧化钛在户外PVC木塑制品喷涂中的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种改性二氧化钛，包括如下步骤制备得到：
S1.将滑石粉、TiCl4和NaOH共混，调节pH值至2～5，TiCl4和NaOH共混水解生成TiO2，滑石粉对TiO2进行包膜，生成TiO2/滑石粉前驱体，煅烧后得到TiO2/滑石粉复合材料；
S2.将S1中得到的TiO2/滑石粉复合材料加入分散剂进行分散，调节pH至8～12，分散成浆料，调节pH至7～10，加入硝酸铈进行包膜；
S3.将S2中所得混合物陈化，加入碱液，调节pH至7～10，进行二次陈化，降至常温后调节pH为中性，再次进行陈化，过滤，洗涤，干燥，研磨后即得所述改性二氧化钛。
优选地，S1中，滑石粉、TiCl4和NaOH共混摩尔比为(0.2～1)：100：400；S2中，硝酸铈与滑石粉的混合摩尔比为(0.2～1)：(0.2～1)。
更优选地，S1中，滑石粉、TiCl4和NaOH共混摩尔比为1：100：400，S2中，硝酸铈与滑石粉的混合摩尔比为0.5：1。
在该比例条件实现了最优的改性效果，光照处理后色泽度，裂纹和面漆颜色均受影响最小。
优选地，S1中调节pH值为3。
优选地，S2中分散剂为六偏磷酸钠，分散剂质量浓度为0.1～0.5％。
更优选地，S2中分散剂质量浓度为0.25％。
优选地，S1中，将滑石粉、TiCl4和NaOH加入水中共混，按质量份数计，滑石粉、TiCl4和NaOH的质量总和占比为2～5％；
优选地，S2中，所述浆料的浓度为150～200g/L。
更优选地，S2中，所述浆料的浓度为180g/L。
优选地，S3.中将S2中所得混合物陈化10min，加入碱液，调节pH至9，进行二次陈化20min，降至常温后调节pH为中性，再次进行陈化，过滤，洗涤，干燥，研磨后即得所述改性二氧化钛。
本发明通过采用包膜工艺，调控滑石粉、TiCl4和NaOH及硝酸铈的共混摩尔比，并结合处理工艺，得到改性二氧化钛，该改性二氧化钛添加入面漆中能够显著减少光照带来的面漆感官影响，且抗紫外和抗老化性能均得到提升。
本发明另外提供一种木塑制品面漆组合物，包括如下按质量百分数计的组分：
聚丙烯酸酯基质40～85％
改性二氧化钛0.1～2％
稳定剂0.2～6％
UV吸收剂0.1～4％
填料0.1～8％。
所述填料包括炭黑和色粉(未添加改性二氧化钛)等等。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明提供的改性二氧化钛复合了二氧化钛/滑石粉/硝酸铈间的优点，改性二氧化钛改善了木塑制品在户外容易褪色的缺陷，显著增强了抗紫外和抗老化性能，有效防止了产品的粉化和龟裂，木塑制品防护时间增长，同时，面漆中由于改性二氧化钛的加入，对产品的抗冲击性能、光滑性等有了进一步的提升。
附图说明
图1为本发明改性二氧化钛的结构原理示意图。
图2为本发明改性二氧化钛的制备中，二氧化钛和滑石粉的复合生产流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
实施例1：
木塑制品面漆配方如下：按质量百分数计的组分：聚丙烯酸酯基质85％，改性二氧化钛1％，稳定剂5％，UV吸收剂2％，炭黑和色粉填料7％。
1、TiO2/滑石粉的制备：将滑石粉、TiCl4以及NaOH加入水中共混制成悬浮液，加入蒸馏水调节pH至3，按质量份数计，滑石粉、TiCl4和NaOH的质量总和占比为2～5％；悬浮液中的TiCl4进行水解得到二氧化钛，滑石粉并对其进行包膜，再通过过滤、洗涤、干燥得到TiO2/滑石粉前驱体，并将其在300℃左右煅烧得到产物TiO2/滑石粉。
2、CeO2/TiO2/滑石粉的制备：将步骤1中制备得到的TiO2/滑石粉和0.25％的六偏磷酸钠混合进行分散处理，调节溶液pH＝10,砂磨溶融分散制成浓度为180g/L的TiO2/滑石粉浆料，并将其置入合适包膜容器内，搅拌，并用稀NaOH调节其pH直至为8.8。在10min内向搅拌的分散浆料中加入一定量的硝酸铈溶液。陈化混合浆料10min,在10min内再继续加入适量稀NaOH溶液,并将其pH调节至9。再次陈化混合浆液20min,并对其进行降温处理，降至常温,再用稀盐酸将其pH调为中性,继续陈化20min。过滤、洗涤,在80℃干燥24h,并用气流粉碎机对其进行研磨,得到改性二氧化钛(CeO2/TiO2/滑石粉)。
其中，改性二氧化钛制备中滑石粉、TiCl4以及NaOH，硝酸铈的摩尔比为0.5:100:400：1。
实施例2：制备方法同实施例1，不同的是改性二氧化钛制备中滑石粉、TiCl4以及NaOH，硝酸铈的摩尔比为1:100:400：1。
实施例3：制备方法同实施例1，不同的是改性二氧化钛制备中滑石粉、TiCl4以及NaOH，硝酸铈的的摩尔比为1:100:400：0.5。
实施例4：制备方法同实施例1，不同的是改性二氧化钛制备中滑石粉、TiCl4以及NaOH，硝酸铈的摩尔比为0.5:100:400：0.5。
实施例5：制备方法同实施例1，不同的是改性二氧化钛制备中滑石粉、TiCl4以及NaOH，硝酸铈的摩尔比为1:100:400：0.2。
实施例6：制备方法同实施例1，不同的是改性二氧化钛制备中滑石粉、TiCl4以及NaOH，硝酸铈的摩尔比为0.2:100:400：1。
对比例1：木塑制品面漆配方如下：按质量份数计，聚丙烯酸酯85份，二氧化钛1份，稳定剂3份，UV吸收剂0.05份。
对比例2：制备方法同实施例1，不同的是改性二氧化钛制备中不加入步骤1中滑石粉处理。
对比例3：制备方法同实施例1，不同的是改性二氧化钛制备中不加入步骤2中硝酸铈处理。
将实施例1～6和对比例1～3经过光照处理后(室外光照90天)，测试其性能，具体见表1.
其中，冲击强度性能测试标准参照：GB/T 1043-93；
拉伸性能测试标准参照：GB/T 1040-1992,
甲醛释放量测试标准参照：GB/T 24137-2009。(E1即小于等于1.5mg/L，EO级别是小于等于0.5mg/L)
表1
从表1中数据来看，实施例1～6中由于采用了本发明中复合了二氧化钛、硝酸铈和滑石粉的改性后钛白粉，相比较对比例来说，在经过光照处理后，其光泽度，抗老化性和抗紫外性能均能够得到一定提升，尤其是实施例3改性二氧化钛制备中滑石粉、TiCl4以及NaOH，硝酸铈的的摩尔比为1:100:400：0.5的配比，实现了最优的改性效果，光照处理后面漆色泽，裂纹和颜色均受影响最小，而对比例1～3中由于改性处理不同于本发明，其改性效果不如本实施例1～6，尤其是对比例2和3，由于缺少复合了其中一种材料，裂纹产生较明显，同时也说明了3种材料复合的优越性和增效性。此外，由于本发明采用的材料中不含甲醛及会产生甲醛的物质，采用的加工工艺也不会产生甲醛，因此，相比较现有的面漆更加环保。

Claims (9)

1.一种改性二氧化钛，其特征在于，包括如下步骤制备得到：
S1.将滑石粉、TiCl4和NaOH共混，调节pH值至2~5，TiCl4和NaOH共混水解生成TiO2，滑石粉对TiO2进行包膜，生成TiO2/滑石粉前驱体，煅烧后得到TiO2/滑石粉复合材料；
S2.将S1中得到的TiO2/滑石粉复合材料加入分散剂进行分散，调节pH至8~12，分散成浆料，调节pH至7~10，加入硝酸铈进行包膜；
S3.将S2中所得混合物陈化，加入碱液，调节pH至7~10，进行二次陈化，降至常温后调节pH为中性，再次进行陈化，过滤，洗涤，干燥，研磨后即得所述改性二氧化钛；
S1中，滑石粉、TiCl4和NaOH共混摩尔比为（0.2~1）：100：400；S2中，硝酸铈与滑石粉的混合摩尔比为（0.2~1）：（0.2~1）。
2.根据权利要求1所述的改性二氧化钛，其特征在于，S1中，滑石粉、TiCl4和NaOH共混摩尔比为1：100：400，S2中，硝酸铈与滑石粉的混合摩尔比为0.5：1。
3.根据权利要求1所述的改性二氧化钛，其特征在于，S1中调节pH值为3；S2中分散剂为六偏磷酸钠，分散剂质量浓度为0.1~0.5%。
4.根据权利要求3所述的改性二氧化钛，其特征在于，S2中分散剂质量浓度为0.25 %。
5.根据权利要求1所述的改性二氧化钛，其特征在于，S1中，将滑石粉、TiCl4和NaOH加入水中共混，按质量份数计，滑石粉、TiCl4和NaOH的质量总和占比为2~5%；S2中，所述浆料的浓度为150~200g/L。
6.根据权利要求1或5所述的改性二氧化钛，其特征在于，所述浆料的浓度为180g/L。
7.根据权利要求1所述的改性二氧化钛，其特征在于，S3中将S2中所得混合物陈化10min，加入碱液，调节pH至9，进行二次陈化20min，降至常温后调节pH为中性，再次进行陈化，过滤，洗涤，干燥，研磨后即得所述改性二氧化钛。
8.权利要求1至7任一所述的改性二氧化钛在户外PVC木塑制品喷涂中的应用。
9.一种含有权利要求1至7任一所述的改性二氧化钛的木塑制品面漆组合物，其特征在于，包括如下按质量百分数计的组分：
聚丙烯酸酯基质40~85%
改性二氧化钛0.1~2%
稳定剂0.2~6%
UV吸收剂0.1~4%
填料0.1~8%；
所述填料不包括改性二氧化钛，所述填料为炭黑和/或色粉。
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