一种纳米二氧化钛、有机聚合物包膜涂层的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于包膜涂层的技术领域，涉及纳米二氧化钛有机包膜的工艺，具体涉及一种纳米二氧化钛、有机聚合物包膜涂层的制备工艺。
【背景技术】
[0002]镁铝合金、汽车表面的罩光漆层在使用过程中容易受到氧化，出现腐蚀；也容易被沙石或人为刮擦而损伤，导致失光、划痕，影响美观并引起进一步的氧化腐蚀。传统的表面防护就是采用铬酸盐钝化、磷酸盐转化膜等。这些方法毒性较高，对环境污染严重。于是硅烷化处理技术逐渐被人们应用，但是单纯的硅烷膜层疏水能力一般，单层防腐蚀能力差。
【发明内容】
[0003]本发明为解决现有技术中涂层易氧化、刮擦、防腐蚀能力差的技术问题，提供了一种纳米二氧化钛、有机聚合物包膜涂层的制备工艺，采用无机-有机物进行包膜，使制备的涂层很好的解决氧化、刮擦、防腐蚀能力差的问题。
[0004]本发明为实现其目的采用的技术方案是:
[0005]—种纳米二氧化钛、有机聚合物包膜涂层的制备工艺，包括纳米二氧化钛的制备和在基体上进行涂层的制备，以硫酸钛液为原料，将硫酸钛液与碱液并流加入到转速为18000-23000r/min的无离子水中，控制反应体系的pH值为8_10，得到水合二氧化钛，在硫酸钛液全部加完5min后，将所形成的水合二氧化钛过滤、洗涤，滤饼600°C烘干，得到纳米二氧化钛，然后将纳米二氧化钛与包膜剂按(16-18):1的比例以气流粉碎的方式在基体上进行涂层的制备。其中，硫酸钛液、碱液(NaOH)、无离子水的用量依照反应体系中的水合二氧化钛浓度为50g/L来确定。
[0006]所述的硫酸钛液的浓度为140_160g/L。
[0007]所述的碱液是浓度为90_110g/L的氢氧化钠溶液。
[0008]硫酸钛液的流加速度为3m3/30min。
[0009]所述的包膜剂由下述方法制备:
[0010]a、准备材料，钛酸四丁酯、甲基三乙氧基硅烷、稀释剂、流平剂、固化剂的摩尔份数比例为:20: (22-32): (18-26): (0.8-2.7): (1.3-4.5)；
[0011]b、取钛酸四丁酯、甲基三乙氧基硅烷溶于正丁醇中，形成第一溶液；
[0012]c、在磁力搅拌器上搅拌该第一溶液并加入蒸馏水；
[0013]d、用浓度为0.08-0.12mol/L的盐酸将溶液的pH调节至4.7-5.7 ；
[0014]e、加入稀释剂、流平剂、固化剂，温度控制在38_52°C，反应3_5h，得到均质透明的溶胶；
[0015]f、将溶胶倒入容器中陈化，形成凝胶，所得凝胶即为包膜剂。
[0016]在基体上进行涂层的制备时，先将基体洗涤干净，用去离子水冲洗后烘干，然后将纳米二氧化钛与包膜剂以气流粉碎的方式在基体上进行涂覆，得到涂层。
[0017]本发明的有益效果是:本发明方法制备的涂层抗氧化性好、耐刮擦、防腐蚀能力强，耐候性极好。
[0018]通过本发明的制备工艺，制备出来5-35nm晶型完美的二氧化钛，在本发明的制备体系中，碱液的作用是让粒子生成，通过控制转速20000r/min，起到阻止粒子长大的作用，硫酸钛液、碱液(NaOH)、无离子水的用量使得制备体系中水合二氧化钛的浓度控制在50g/L内，实现了让粒子生成但不让粒子长大的过程，这样就制备出来小粒径粒子晶型完美的二氧化钛。
【具体实施方式】
[0019]本发明为解决现有技术中涂层易氧化、刮擦、防腐蚀能力差的技术问题，提供了一种纳米二氧化钛、有机聚合物包膜涂层的制备工艺，采用无机-有机物进行包膜，使制备的涂层很好的解决氧化、刮擦、防腐蚀能力差的问题，下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0020]本发明中所述的稀释剂包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯和乙基丙烯酸一 2 —乙氧基酯中的一种，或是其中任意两种或两种以上的组合。所述的流平剂包括丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯共聚物中的一种或是两种的组合。所述的固化剂包括二茂铁改性二苯甲酮。
[0021]实施例1.
[0022]取钛酸四丁酯0.06mol、甲基三乙氧基娃烧0.08mol溶于20ml正丁醇中，形成第一溶液；在磁力搅拌器上搅拌该第一溶液并加入蒸馏水；用浓度为0.lmol/L的盐酸将溶液的pH调节至5 ;加入0.06mol稀释剂、0.0048mol流平剂、0.0081mol固化剂，温度控制在45°C，反应4h，得到均质透明的溶胶；将溶胶倒入容器中陈化，形成凝胶，所得凝胶即为包膜剂。
[0023]以硫酸钛液为原料，将150g/L硫酸钛液与100g/L的氢氧化钠溶液并流加入到转速为18000-23000r/min的无离子水中，控制反应体系的pH值为8_10，得到水合二氧化钛，硫酸钛液全部加完5min后将所得的水合二氧化钛过滤、洗涤，滤饼600°C烘干，然后将纳米二氧化钛与包膜剂按17:1的比例以气流粉碎的方式在基体上进行涂层的制备。
[0024]在基体上进行涂层的制备时，先将基体洗涤干净，用去离子水冲洗后烘干，然后将纳米二氧化钛与包膜剂按17:1的比例加入到气流粉碎机中进行气流粉碎，控制高压气流的流速>420m/s，蒸汽的温度>300°C，以气流粉碎的方式在基体上进行涂覆，得到涂层。本发明在通过气流粉碎机进行气流粉碎实现雾化包膜时，通过控制纳米二氧化钛与包膜剂的加入比例，以及气流粉碎机中高压流速和蒸汽的温度，使得纳米二氧化钛的分散性更好，包覆更均匀，纳米二氧化钛与包膜剂的比例小于16:1，纳米二氧化钛的含量低，包覆后纳米二氧化钛外层的包膜剂过于致密，容易使过多的纳米二氧化钛包覆在其中，不利于分散，耐候性低，包膜剂疏松易脱落，纳米二氧化钛与包膜剂的比例大于18:1，纳米二氧化钛的含量过高，包覆后纳米二氧化钛外层的包膜剂过于少，使得纳米二氧化钛聚合在一起，导致不能分散，形成聚团，耐候性大大降低，经过长期的研究，总结到纳米二氧化钛与包膜剂的比例为17:1时，包覆效果最好，分散性最好，耐候性高，应用于涂层中制备的涂层的性能更好；而该涂层的性能的提高还在于气流粉碎机中高压流速和蒸汽的温度的控制，这两者与纳米二氧化钛和包膜剂的比例的结合，使得制备的涂层性能高，应用到镁铝合金、汽车表面，不易受损，寿命更长。其中气流粉碎机的高压流速使得涂覆更均匀，蒸汽的温度使得雾化效果更好，更利于分散，两者结合分散性好、均匀度佳。
[0025]实施例2.
[0026]取钛酸四丁酯0.06mol、甲基三乙氧基娃烧0.066mol溶于20ml正丁醇中，形成第一溶液；在磁力搅拌器上搅拌该第一溶液并加入蒸馏水；用浓度为0.08mol/L的盐酸将溶液的pH调节至4.7 ;加入0.054mol稀释剂、0.0024mol流平剂、0.0039mol固化剂，温度控制在38°C，反应3h，得到均质透明的溶胶；将溶胶倒入容器中陈化，形成凝胶，所得凝胶即为包膜剂。
[0027]以硫酸钛液为原料，将140g/L硫酸钛液与90g/L的氢氧化钠溶液并流加入到转速为21000r/min的无离子水中，控制反应体系的pH值为8_10，得到水合二氧化钛，硫酸钛液全部加完5min后将所得的水合二氧化钛过滤、洗涤，滤饼600°C烘干，然后将纳米二氧化钛与包膜剂按16:1的比例以气流粉碎的方式在基体上进行涂层的制备。
[0028]在基体上进行涂层的制备时，先将基体洗涤干净，用去离子水冲洗后烘干，然后将纳米二氧化钛与包膜剂按16:1的比例加入到气流粉碎机中进行气流粉碎，控制高压气流的流速>420m/s，蒸汽的温度>300°C，以气流粉碎的方式在基体上进行涂覆，得到涂层。
[0029]实施例3.
[0030]取钛酸四丁酯0.06mol、甲基三乙氧基娃烧0.084mol溶于20ml正丁醇中，形成第一溶液；在磁力搅拌器上搅拌该第一溶液并加入蒸馏水；用浓度为0.09mol/L的盐酸将溶液的pH调节至5.1 ;加入0.078mol稀释剂、0.0081mol流平剂、0.0135mol固化剂，温度控制在43°C，反应3.5h，得到均质透明的溶胶；将溶胶倒入容器中陈化，形成凝胶，所得凝胶即为包膜剂。
[0031]以硫酸钛液为原料，将160g/L硫酸钛液与110g/L的氢氧化钠溶液并流加入到转速为22000r/min的无离子水中，控制反应体系的pH值为8_10，得到水合二氧化钛，硫酸钛液全部加完5min后将所得的水合二氧化钛过滤、洗涤，滤饼600°C烘