【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微球制备，尤其是涉及一种二氧化钛/聚合物空心微球及其制备的隔热涂层。
技术介绍
1、空心微球是一种内部具备空腔结构的微球，其具备密度低、高比表面积、负载率高和结构可调的特点，由于空心微球的空腔可阻断热量的传导，其广泛应用于涂料、皮革织物以及能源催化等领域。二氧化钛作为一种无毒、稳定性高、催化活性高的半导体材料，在能量高于禁带宽度的光束下会产生激发态到基态的电子跃迁，因此二氧化钛可以被应用于吸收和散射紫外光，其具有良好的紫外光屏蔽性能。同时二氧化钛的折射率较高，微量的二氧化钛添加即可赋予材料较高的光反射率。这使得二氧化钛在涂料中的紫外光吸收剂、颜料及遮盖剂；电池能源中的光催化剂；化妆品；显示材料以及隔热保温涂料等领域有着广泛应用。
2、二氧化钛空心微球的常见制备策略是水热法和模板法。水热法是在密闭的高压反应釜中，以水为溶剂，通过对含钛源的前驱液进行高温高压下的处理生成二氧化钛空心微球的反应，该方法不要经过高温煅烧也可以得到纯度较高的纳米二氧化钛，但由于反应条件为高温高压，对反应釜材质要求较高。而模板法主要是借助如聚苯乙烯微球、二氧化硅、乳液液滴或气泡的牺牲模板，使得二氧化钛纳米粒子聚集在其表面形成壳层，其中壳层可通过钛源溶液在溶胶凝胶法下于界面中生成或二氧化钛纳米粒子在聚合物层中的嵌入获得，该方法所制备的空心微球有着空腔尺寸稳定的优点。然而模板法制备空心微球不可避免地需要通过煅烧、刻蚀等方式去除模板，这带来了合成工艺的复杂性。这两种方法会存在高制备成本、易造成环境污染以及耗时耗能的局限性，不利于工业发展的
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种二氧化钛/聚合物空心微球及其制备的隔热涂层。本专利技术通过溶剂蒸发法与光聚合法相结合的方法合成，表面嵌有二氧化钛的聚合物杂化空心微球避免了模板的使用，并且合成过程较短、能耗较低，具备工业应用的潜力；将其应用于隔热保温涂料，具有良好的保温、隔热效果。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术的第一个目的是提供一种二氧化钛/聚合物空心微球，所述空心微球由外部的有机无机杂化壳层及壳层内部的空心结构组成，其中，壳层的原料包括二氧化钛纳米粒子和光固化材料，所述的二氧化钛/聚合物空心微球粒径为0.5-100μm，空心微球壁厚度为0.5-15μm，微球空心结构体积为空心微球的10-80％。
4、本专利技术的第二个目的是提供一种二氧化钛/聚合物空心微球的制备方法，包括以下步骤：
5、s1：改性二氧化钛纳米粒子、光固化材料、光引发剂和不良溶剂混溶于良溶剂中作为油相；乳化剂的水分散液作为水相；水相和油相混合乳化后制得乳液；
6、s2：乳液置于25-40℃下搅拌4-24h使良溶剂完全挥发，之后进行光固化，获得核壳结构的微球乳液，去除不良溶剂后水洗干燥，制得二氧化钛/聚合物空心微球。
7、在本专利技术的一个实施例中，步骤s1中，改性二氧化钛纳米粒子是采用偶联剂对二氧化钛纳米粒子改性制得。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述二氧化钛纳米粒子的粒径为100-500nm。
9、在本专利技术的一个实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝锆偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种；偶联剂与二氧化钛纳米粒子的质量比为0.05-2:1。
10、在本专利技术的一个实施例中，二氧化钛纳米粒子的改性方法，包括以下步骤：
11、将二氧化钛纳米粒子加入到乙醇溶液中，超声分散1-3h，移入三口烧瓶，于60-80℃下机械搅拌1-3h(300-500r/min)，将偶联剂注入悬浮液中，在60-80℃下机械搅拌20-24h(300-500r/min)，最后对浆液离心洗涤，在40-80℃下干燥20-24h，研磨过筛制得改性二氧化钛纳米粒子。
12、在本专利技术的一个实施例中，步骤s1中，所述光固化材料为光固化预聚物或光固化预聚物与光固化活性单体的混合物。
13、在本专利技术的一个实施例中，所述光固化预聚物为聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸酯的衍生物、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯的衍生物。
14、在本专利技术的一个实施例中，所述聚氨酯丙烯酸酯为脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯十丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯的一种或多种。
15、在本专利技术的一个实施例中，所述光固化活性单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)、季戊四醇三丙烯酸酯(peta)、(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯(gpta)的一种或多种。
16、在本专利技术的一个实施例中，光固化活性单体的结构中含有3个或3个以上丙烯酸酯基团，能溶于良溶剂且不溶于不良溶剂。
17、在本专利技术的一个实施例中，步骤s1中，所选光引发剂为2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮(1173)、1-羟基环已基苯基甲酮(184)、双(1-(2,4-二氟苯基)-3-吡咯基)二茂钛(784)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮(907)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮(369)的一种或多种。
18、在本专利技术的一个实施例中，所述良溶剂为二氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯、丙酮中的一种或多种。
19、在本专利技术的一个实施例中，所述不良溶剂为环己烷、正戊烷、正庚烷、无水乙醚中的一种或多种。
20、在本专利技术的一个实施例中，良溶剂能与单体、预聚物和壳层聚合物混溶。
21、在本专利技术的一个实施例中，不良溶剂与单体、预聚物和壳层聚合物不溶。
22、在本专利技术的一个实施例中，步骤s1中，所述油相中各原料的质量份数为：改性二氧化钛纳米粒子1-20份、良溶剂40-70份、不良溶剂10-40份、光固化树脂预聚物10-40份、光固化活性单体1-5份、光引发剂0.1-5份。
23、在本专利技术的一个实施例中，步骤s1中，所述乳化剂为聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种；所述乳化剂水分散液的浓度为0.5-5.0wt％。
24、在本专利技术的一个实施例中，所述油相与水相的质量比为1:4-1:10。
25、优选地，采用均质机乳化，转速为3000 -10000rpm。
26、在本专利技术的一个实施例中，步骤s2中，所述光固化采用uv固化，其中uv固化波长230-420nm，固化时间为1-10min。
27、本专利技术的第三个目的是提供一种含有所述二氧化钛/聚合物空心微球的隔热保温涂料，包括如下质量份数的原料：
28、0.1-1.0份消泡剂、0.1-1.0份流平剂、1-5份光引发剂、1-5份附着力促进剂、10-40份光固化单体、50-100份光固本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二氧化钛/聚合物空心微球，其特征在于，所述空心微球由外部的有机无机杂化壳层及壳层内部的空心结构组成，其中，壳层的原料包括二氧化钛纳米粒子和光固化材料，所述的二氧化钛/聚合物空心微球粒径为0.5-100μm，空心微球壁厚度为0.5-15μm，微球空心结构体积为空心微球的10-80％。
2.一种权利要求1所述二氧化钛/聚合物空心微球的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，改性二氧化钛纳米粒子是采用偶联剂对二氧化钛纳米粒子改性制得。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述光固化材料为光固化预聚物或光固化预聚物与光固化单体的混合物。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所选光引发剂为2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环已基苯基甲酮、双(1-(2,4-二氟苯基)-3-吡咯基)二茂钛、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮的一种或多种；所述良溶剂为二氯甲
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述油相中各原料的质量份数为：改性二氧化钛纳米粒子1-20份、良溶剂40-70份、不良溶剂10-40份、光固化树脂预聚物10-40份、光固化单体0-5份、光引发剂0.1-5份。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述乳化剂为聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种；所述乳化剂水分散液的浓度为0.5-5.0wt％；所述油相与水相的质量比为1:4-1:10。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述光固化采用UV固化，其中UV固化波长230-420nm，固化时间为1-10min。
9.一种含有权利要求1所述二氧化钛/聚合物空心微球的隔热保温涂料，其特征在于，所述隔热保温涂料包括如下质量份数的原料：
10.一种权利要求9所述隔热保温涂料制备的涂层，其特征在于，该涂层的制备方法包括如下步骤：各原料以质量份数计；
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛/聚合物空心微球，其特征在于，所述空心微球由外部的有机无机杂化壳层及壳层内部的空心结构组成，其中，壳层的原料包括二氧化钛纳米粒子和光固化材料，所述的二氧化钛/聚合物空心微球粒径为0.5-100μm，空心微球壁厚度为0.5-15μm，微球空心结构体积为空心微球的10-80％。
2.一种权利要求1所述二氧化钛/聚合物空心微球的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，改性二氧化钛纳米粒子是采用偶联剂对二氧化钛纳米粒子改性制得。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述光固化材料为光固化预聚物或光固化预聚物与光固化单体的混合物。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所选光引发剂为2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环已基苯基甲酮、双(1-(2,4-二氟苯基)-3-吡咯基)二茂钛、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮的一种或多种；所述良溶剂为二氯甲烷、甲苯、乙...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗静，刘仁，郭炽杰，陈柯安，孙冠卿，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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