本發明具體涉及一種硅藻土/納米TiO2光催化涂料添加劑的穩定化方法。
背景技術：
目前，簡單地將復合材料添加于涂料中，很容易引起光催化材料的失活，并可能影響涂料的穩定性。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供硅藻土/納米TiO2光催化涂料添加劑的穩定化方法，解決現有光催化材料光催化效率低的問題。
本發明通過下述技術方案實現：
硅藻土/納米TiO2光催化涂料添加劑的穩定化方法，以硅藻土、鈦酸四丁酯為原料，采用原位聚合法合成硅藻土/納米TiO2復合材料，包括以下步驟：
A、將硅藻土、鈦酸四丁酯、乙醇混合，攪拌溶解，得混合液；
B、逐漸升溫至使乙醇完全揮發，加入水，然后繼續加熱使水分揮發，得到干燥固體；
C、將干燥固體洗滌數次，加熱烘干得干燥成分，將此干燥成分煅燒得到粉末，即為硅藻土/納米TiO2復合材料；
D、將硅藻土/納米TiO2復合材料浸潤于聚苯乙烯溶液中，過濾烘干后，使其表面形成聚苯乙烯保護層，即得產品；其中，所得產品的粒徑為50～100nm。
上述合成方法具體包括以下步驟：
(1)向三口瓶中加入硅藻土，緩慢加入乙醇、鈦酸四丁酯在恒溫水浴中以300～600r/min的速度攪拌5～60min，得到均勻的混合溶液；
(2)升溫至50～90℃以300～600r/min的速度攪拌混合溶液使乙醇揮發，再加入水，然后加熱至水分揮發，得到干燥固體；
(3)將干燥固體洗滌數次，在35～65℃的溫度下真空干燥6～16小時，最后在300～600℃的溫度下煅燒3～8小時，即得到硅藻土/納米TiO2復合材料；
(4)以苯乙烯作為單體，正丁基鋰為引發劑，三乙氧基硅烷為活性終止劑制得聚苯乙烯，加入正硅酸乙酯由原位聚合法得到聚苯乙烯保護的硅藻土/納米TiO2復合材料。
進一步地，步驟(1)中硅藻土的加入量為1～10g，鈦酸四丁酯的加入量為1～30ml，乙醇的加入量為50～150ml。
再進一步地，步驟(2)中水的加入量為80～205ml，且當乙醇完全揮發后，再加入水。
更進一步地，步驟(4)中苯乙烯加入量為1～8g，且苯乙烯加入量不超過硅藻土的加入量。
另外，步驟(1)中三口瓶的容量為250ml，硅藻土加入量為8g，乙醇的加入量為120ml，鈦酸四丁酯加入量為15ml。
此外，步驟(2)中水的加入量為150ml。
進一步地，步驟(4)中苯乙烯加入量為6g。
再進一步地，步驟(4)加入正硅酸乙酯時，以氨水或鹽酸作為催化劑進行原位聚合法。
更進一步地，催化劑的加入量為2～5ml。
值得說明的是，本發明對復合材料進行聚苯乙烯的保護，使負載的納米TiO2得到一定的保護，避免與涂料中的各種復配物直接接觸，而盡量不破壞硅藻土的微孔結構，以免影響其對甲醛的吸附效果。
為了更好的實現本發明，合成過程中具體的參數如下：
步驟(1)中攪拌速度為500r/min，攪拌時間為40min；步驟(3)中真空干燥溫度為50℃，真空干燥時間為8h，煅燒溫度為450℃，煅燒時間為5h。
其原理：制備該聚苯乙烯保護復合材料是原位合成法和溶膠-凝膠合成法的復合工藝，可以使反應生成的納米二氧化鈦在硅藻土表面均勻負載且保護納米TiO2的球形結構，可以極大提高納米TiO2的光催化效率。
本發明具有以下優點及有益效果：
本發明對復合材料進行一定的預處理，使負載的納米TiO2得到一定的保護，避免與涂料中的各種復配物直接接觸，而盡量不破壞硅藻土的微孔結構，以免影響其對甲醛的吸附效果。為此，將復合材料浸潤于一定濃度的聚苯乙烯溶液中，過濾烘干后，使其表面形成厚度合適的聚苯乙烯保護層。由于納米TiO2負載于硅藻土的表面(包括其內部孔洞的表面)，納米級的聚苯乙烯保護層既保護了光催化材料，又不破壞復合材料的微孔結構，從而達到功能與性能的統一。這種獨創的方法從底層設計上解決了復合材料與涂料復配如何保持其性能的問題，解決了甲醛吸附于分解多功能涂料添加劑應用于涂料產品的關鍵問題，經測試取得了很好的效果。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的實施方式并不限于此。
實施例1
硅藻土/納米TiO2光催化涂料添加劑的穩定化方法，以硅藻土、鈦酸四丁酯和苯乙烯為原料，采用原位聚合法合成聚苯乙烯保護硅藻土/納米TiO2復合材料，包括以下步驟：
(1)向250ml三口瓶中加入10g硅藻土，緩慢加入100ml乙醇、10ml鈦酸四丁酯在25℃恒溫水浴下以450r/min的速度攪拌30min，使硅藻土和鈦酸四丁酯溶液混合均勻；
(2)升溫至55℃以500r/min的速度攪拌混合溶液至乙醇完全揮發，再加入水，加熱至水分完全揮發，得到干燥固體；
(3)將干燥固體洗滌多次，在50℃的溫度下真空干燥12h后，放入450℃的溫度下煅燒5h，即得到硅藻土/納米TiO2復合材料；
(4)以8g苯乙烯作為單體，正丁基鋰為引發劑，三乙氧基硅烷為活性終止劑制得聚苯乙烯，加入正硅酸乙酯由原位聚合法得到聚苯乙烯保護的硅藻土/納米TiO2復合材料，經過掃描電鏡掃描粒徑大約為50～100nm。
上述硅藻土/納米TiO2復合材料，利用紫外-可見漫反射檢測催化劑的光學性質，可以發現硅藻土/納米TiO2復合材料波長小于500nm的光吸收，而硅藻土/納米TiO2復合材料為500nm-800nm的光吸收，對自然光的利用率大大提高了，從而可以提高復合材料的光催化效率。
實施例2
硅藻土/納米TiO2光催化涂料添加劑的穩定化方法，以硅藻土、鈦酸四丁酯和苯乙烯為原料，采用原位聚合法合成聚苯乙烯保護硅藻土/納米TiO2復合材料，包括以下步驟：
(1)向250ml三口瓶中加入6g硅藻土，緩慢加入80ml乙醇、15ml鈦酸四丁酯在35℃恒溫水浴下以550r/min的速度攪拌35min，使硅藻土和鈦酸四丁酯溶液混合均勻；
(2)升溫至60℃以600r/min的速度攪拌混合溶液至乙醇完全揮發，再加入水，加熱至水分完全揮發，得到干燥固體；
(3)將干燥固體洗滌多次，在60℃的溫度下真空干燥8h后，放入500℃的溫度下煅燒4h，即得到硅藻土/納米TiO2復合材料；
(4)以5g苯乙烯作為單體，正丁基鋰為引發劑，三乙氧基硅烷為活性終止劑制得聚苯乙烯，加入正硅酸乙酯，以氨水為催化劑，由原位聚合法得到聚苯乙烯保護的硅藻土/納米TiO2復合材料，經過掃描電鏡掃描粒徑大約為50～100nm。
實施例3
硅藻土/納米TiO2光催化涂料添加劑的穩定化方法，以硅藻土、鈦酸四丁酯和苯乙烯為原料，采用原位聚合法合成聚苯乙烯保護硅藻土/納米TiO2復合材料，包括以下步驟：
(1)向250ml三口瓶中加入12g硅藻土，緩慢加入120ml乙醇、25ml鈦酸四丁酯在40℃恒溫水浴下以500r/min的速度攪拌36min，使硅藻土和鈦酸四丁酯溶液混合均勻；
(2)升溫至65℃以500r/min的速度攪拌混合溶液至乙醇完全揮發，再加入水，加熱至水分完全揮發，得到干燥固體；
(3)將干燥固體洗滌多次，在65℃的溫度下真空干燥9h后，放入550℃的溫度下煅燒3.8h，即得到硅藻土/納米TiO2復合材料；
(4)以6g苯乙烯作為單體，正丁基鋰為引發劑，三乙氧基硅烷為活性終止劑制得聚苯乙烯，加入正硅酸乙酯，以氨水為催化劑，由原位聚合法得到聚苯乙烯保護的硅藻土/納米TiO2復合材料，經過掃描電鏡掃描粒徑大約為50～100nm。
上述硅藻土/納米TiO2復合材料，利用紫外-可見漫反射檢測催化劑的光學性質，可以發現硅藻土/納米TiO2復合材料波長小于500nm的光吸收，而硅藻土/納米TiO2復合材料為500nm-800nm的光吸收，對自然光的利用率大大提高了，從而可以提高復合材料的光催化效率。
實施例4
硅藻土/納米TiO2光催化涂料添加劑的穩定化方法，以硅藻土、鈦酸四丁酯和苯乙烯為原料，采用原位聚合法合成聚苯乙烯保護硅藻土/納米TiO2復合材料，包括以下步驟：
(1)向250ml三口瓶中加入15g硅藻土，緩慢加入130ml乙醇、25ml鈦酸四丁酯在30℃恒溫水浴下以450r/min的速度攪拌40min，使硅藻土和鈦酸四丁酯溶液混合均勻；
(2)升溫至70℃以600r/min的速度攪拌混合溶液至乙醇完全揮發，再加入水，加熱至水分完全揮發，得到干燥固體；
(3)將干燥固體洗滌多次，在70℃的溫度下真空干燥8h后，放入600℃的溫度下煅燒4h，即得到硅藻土/納米TiO2復合材料；
(4)以8g苯乙烯作為單體，正丁基鋰為引發劑，三乙氧基硅烷為活性終止劑制得聚苯乙烯，加入正硅酸乙酯，以鹽酸為催化劑，由原位聚合法得到聚苯乙烯保護的硅藻土/納米TiO2復合材料，經過掃描電鏡掃描粒徑大約為50～100nm。
實施例5
硅藻土/納米TiO2光催化涂料添加劑的穩定化方法，以硅藻土、鈦酸四丁酯和苯乙烯為原料，采用原位聚合法合成聚苯乙烯保護硅藻土/納米TiO2復合材料，包括以下步驟：
(1)向250ml三口瓶中加入15g硅藻土，緩慢加入130ml乙醇、22ml鈦酸四丁酯在38℃恒溫水浴下以480r/min的速度攪拌45min，使硅藻土和鈦酸四丁酯溶液混合均勻；
(2)升溫至80℃以600r/min的速度攪拌混合溶液至乙醇完全揮發，再加入水，加熱至水分完全揮發，得到干燥固體；
(3)將干燥固體洗滌多次，在75℃的溫度下真空干燥7h后，放入600℃的溫度下煅燒4.2h，即得到硅藻土/納米TiO2復合材料；
(4)以10g苯乙烯作為單體，正丁基鋰為引發劑，三乙氧基硅烷為活性終止劑制得聚苯乙烯，加入正硅酸乙酯，以氨水為催化劑，由原位聚合法得到聚苯乙烯保護的硅藻土/納米TiO2復合材料，經過掃描電鏡掃描粒徑大約為50～100nm。
上述硅藻土/納米TiO2復合材料，利用紫外-可見漫反射檢測催化劑的光學性質，可以發現硅藻土/納米TiO2復合材料波長小于500nm的光吸收，而硅藻土/納米TiO2復合材料為500nm-800nm的光吸收，對自然光的利用率大大提高了，從而可以提高復合材料的光催化效率。
實施例6
硅藻土/納米TiO2光催化涂料添加劑的穩定化方法，以硅藻土、鈦酸四丁酯和苯乙烯為原料，采用原位聚合法合成聚苯乙烯保護硅藻土/納米TiO2復合材料，包括以下步驟：
(1)向250ml三口瓶中加入9g硅藻土，緩慢加入90ml乙醇、20ml鈦酸四丁酯在38℃恒溫水浴下以350r/min的速度攪拌50min，使硅藻土和鈦酸四丁酯溶液混合均勻；
(2)升溫至90℃以600r/min的速度攪拌混合溶液至乙醇完全揮發，再加入水，加熱至水分完全揮發，得到干燥固體；
(3)將干燥固體洗滌多次，在80℃的溫度下真空干燥6h后，放入600℃的溫度下煅燒4h，即得到硅藻土/納米TiO2復合材料；
(4)以6g苯乙烯作為單體，正丁基鋰為引發劑，三乙氧基硅烷為活性終止劑制得聚苯乙烯，加入正硅酸乙酯，以鹽酸為催化劑，由原位聚合法得到聚苯乙烯保護的硅藻土/納米TiO2復合材料，經過掃描電鏡掃描粒徑大約為50～100nm。
測試結果：
稱取實施例4制得的20g復合材料，分散于200ml水中，將其涂覆于4塊玻璃板上，采用《JC/T1074-2008室內空氣凈化功能涂覆材料凈化性能》上的方法對硅藻土/納米TiO2復合材料的性能進行測定。
表1
通過表1可以看出，本發明制備出的硅藻土/納米TiO2復合材料具有良好的除甲醛能力，是一種優異的涂料添加劑。
應當說明的是，以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍中。