[发明专利]硅包覆纳米二氧化钛及其制备方法和反射隔热涂料

说明书

技术领域

本发明涉及涂料领域，更具体而言，涉及一种硅包覆纳米二氧化钛及其制备方法和包含有该硅包覆纳米二氧化钛的反射隔热涂料。

背景技术

建设资源节约型社会已经成为现阶段新的发展趋势，因此，开发出性能稳定优异的反射隔热节能涂料具有重要意义。随着建筑节能标准的出台，低能耗、保温隔热性能好的新型材料成为主流产品。在我国，每逢夏季，人们用于制冷的电力消耗惊人。这不仅增加了电力负荷，而且造成了大量温室气体的排放，城市热岛效应加剧。热反射隔热涂料用于建筑物时可以减少建筑物的热载荷，可大大减少建筑物对太阳辐射热量的吸收，降低太阳辐射热造成的能耗。

不同的涂料涂覆后形成的涂膜中树脂基料的太阳光总反射率(TSR)虽有差异，但差异不大，因此，树脂基料对涂膜的TSR影响不大，而涂膜中不同品种的颜料(包括体质颜料)对太阳能的反射率是不一样，白色颜料是最好的红外反射颜料，对可见光全反射的同时，对红外光也有强烈反射，如纳米二氧化钛(商品名“纳米钛白粉”)的TSR至少为75％，纳米二氧化钛对太阳光的高反射率使其广泛应用于反射隔热涂料中，虽然纳米二氧化钛其粉质细腻，但由于纳米二氧化钛表面极性极强、易团聚，并且由于其具有亲水疏油性，在有机高分子树脂基料中难以分散，从而使纳米二氧化钛在涂膜中不均匀、不能充分发挥纳米二氧化钛优异的反光性能，导致反射隔热涂料的反射和隔热效果不好、节能效果有限。

发明内容

为了解决上述问题并充分利用纳米二氧化钛的优秀性能，本发明通过对纳米钛白粉进行无机硅包膜改性来改善纳米钛白粉的性能，提高其分散性，使形成的涂膜能对太阳光进行均匀高效反射。

具体来说，本发明的一方面提供了一种硅包覆纳米二氧化钛，在二氧化钛纳米颗粒的表面上以羟基的形式键合氧化硅水合物，使所述二氧化钛纳米颗粒的表面形成一层氧化硅表皮状固体膜，其中，所述氧化硅水合物的分子式为：SiO2.nH2O，n为大于都等于2的整数。

本发明提供的上述硅包覆纳米二氧化钛，因在二氧化钛纳米颗粒的表面上以羟基的形式键合氧化硅水合物，使所述二氧化钛纳米颗粒的表面形成一层氧化硅表皮状固体膜，使二氧化硅(钛白粉)不易受化学侵蚀，具有良好的分散性，用于涂料中则形成的涂膜性能稳定、对太阳光反射均匀。

本发明的另一方面提供了上述硅包覆纳米二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

步骤101，在25-35℃温度和连续搅拌的状态下向纳米二氧化钛的浆液中加入水玻璃，至混合均匀；

步骤102，混合均匀后，提高搅拌速度，并向浆液中加入酸，使浆液的PH值保持在9±0.5的范围内，直至反应结束；

步骤103，对反应结束后的浆料进行过滤、洗涤、烘干、研磨，制得所述硅包覆纳米二氧化钛。

本发明上述的制备方法，可对纳米二氧化钛进行无机硅包膜改性，经改性后最终在二氧化钛表面形成一层氧化硅表皮状固体膜，生成的无定形氧化硅水合物以羟基的形式牢牢的键合在氧化钛表面，使钛白粉不易受化学侵蚀，具有良好的分散性，用于涂料中则形成的涂膜性能稳定、对太阳光反射均匀。

根据本发明所述硅包覆纳米二氧化钛的制备方法的一个实施例，优选地，在所述步骤101中，在30℃和转速为1000r/min的速度下连续搅拌；在所述步骤102中，搅拌速度为1300r/min、加入的酸为体积浓度为20％的硫酸，使浆液的PH值保持为9，则反应过程的化学方程式为：Na2SiO3+H2SO4+(n-1)H2O→SiO2.nH2O+3Na2SO4，其中，n为大于都等于2的整数。

本发明上述实施例中，便于水玻璃与硫酸进行反应形成硅酸(以氧化硅水合物的形式存在)，且生成的硅酸包覆在二氧化钛纳米颗粒的表面，从而形成一层均匀无定形的氧化硅表皮状膜，是硅包覆纳米二氧化钛一种优选的制备方法。

本发明的再一方面提供了一种反射隔热涂料，包括的组分和组分的质量百分比为：

其中，所述改性纳米钛白粉为以上所述的硅包覆纳米二氧化钛。