材料设计大赛课件.pptx

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1、延时文字项目组成员：蒋琪、邹睿、黄智聚丙烯酸/石墨烯-纳米二氧化钛自清洁系统在外墙涂料中的应用指导老师：张敬雨主目录CONTENTS12345项目背景项目Ideal可行性分析延时符实施方案总结项目背景第一部分涂料的发展及现有问题研究意义展望近几年，涂料的发展在全球迅速。2014年，全球涂料产量达到约3800万t，产值近1000亿欧元。与早年的增长模式不同，自2012年以来，全球涂料产量增速超过GDP增速。外墙涂料更是近几年发展的热点，其成本低、质轻、外观装饰颜色多样化。但现有外墙涂料的缺点在于其质感较差，寿命较短，受外界环境的影响限制，即使号称寿命10

2、年的涂料，一般不到5年就可能需要清洁重刷，此外用涂料的外墙在水泥凝固后收缩会在外立面产生一些裂纹，虽然新型的弹性涂料可以解决这一问题，但弹性涂料的价格也是比较贵的。故设计出成本低廉且具有其特定功能的外墙涂料改善其现状是必要的。外墙涂料的发展及其现状2、外墙涂料现有的问题掉落、褪色开裂外墙涂料使用一段时间的前后对比研究意义据有关部门统计，我国近50%的城市已出现中度以上的污染;我国每年因污染造成的经济损失约为2000亿元。严重的雾霾、油性烟雾、工业废气、汽车尾气、酸雨给建筑物外墙带来不少的污染问题，大大影响了建筑的美观性、功能性和耐久性。外墙涂料的污染主

3、要来自外界环境，其耐沾污性已成为考察建筑外墙涂料性能的重要指标，涂层耐沾污能力不足也在一定程度上影响着我国外墙涂料的推广应用。为了提高涂层的耐沾污和自清洁能力，我们项目组设计了一种不易附着污染物或者使附着的污染物能借助于雨水、风力等自然作用被去除的耐沾污自清洁涂料，且设计了一种辅助自清洁系统，使其自清洁能力大大提高。这种工艺设计由于能简单方便地解决外墙（地面）的污染问题，性能方面优于其他涂料，且在建筑领域有着巨大的市场潜力，可成为建筑涂料发展的一个重要方向。延时符展望本实验制备出的材料可应用于各类涂料，自清洁，应用范围广阔。如光催化自清洁涂料：二氧化钛

4、由于自身的光催化作用，使得涂层表面保持清洁；耐老化涂料：二氧化钛对UV起到屏蔽剂的作用，使得材料使用周期增大；抗菌防霉内墙涂料：纳米二氧化钛由于其光催化性有抑菌作用，且二氧化钛无毒，可净化空气；还可应用于耐磨涂料、特殊纳米界面涂料等涂料中，涂料更趋近功能化。本项目设计的材料在生活中的应用广泛，但其制备方法不适合于工业化的生产，希望纳米复合材料的制备其发展会越来越简单以及成本将更经济化，材料的推广将会更加简单及其实施性更为迅速。项目Ideal第二部分项目设计项目创新针对外墙涂料所出现的问题，我们采用纳米二氧化钛填料涂层提高涂层的耐沾污和自清洁能力，由于纳

5、米二氧化钛的光催化作用把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2，同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。另外再搭配设计一个水槽延流系统,管身(PVC)材质轻,使用寿命长,绿色环保,用它来及时清理由于外界的表面污渍,促进自清洁性能同时也增加了涂料的使用寿命。在丙烯酸树脂的基础上,加入以氧化石墨烯包覆改性的纳米二氧化钛,增大纳米二氧化钛在基料中的分散能力,同时提高了涂层材料的耐腐性能.丙烯酸树脂成本低廉，纳米二氧化钛、石墨烯制备简单、来源广泛，使得涂料成本降低。项目设计传统外墙涂料的缺点：耐老化性差寿命短（一般五年内）附着力较低耐沾

6、污能力不足项目创新耐老化性好使用寿命增长附着力增强耐蚀性强表面超疏水、自清洁项目所设计材料优点：实施方案第三部分材料制备材料表征和性能检测辅助自清洁系统的工艺设计材料制备聚丙烯酸树脂制备：混合预乳化分液微热升温调pH降温出料水解法制备纳米二氧化钛燃烧水解聚集旋风分离脱酸超微细TiO2TiCl4H2空气还原氧化反应浓硫酸,高锰酸钾,石墨超声剥离Hummers法制备石墨烯材料制备混合材料制备主要流程工艺：基底涂层酸化除杂雾化处理掺杂少量SiO2预混合调和纳米填料（TiO2）包覆改性高速分散除杂性能检测成品材料表征及性能检测性能检测方法：1.耐老化性能测试2

7、.耐沾污性能测试3.耐高温，自清洁性能测试表征方法：1.XRD2.SEM3.AFM4.紫外可见分光光度计考虑到涂料在使用周期下降后，雨水冲击过大，或者在不同地方(比如在干燥，雾霾严重的城市)对涂料表面有一定的污渍沉积，或者雾霾粉尘在涂料表面的堆积，我们专门设计了一个水槽延流系统，管身(PVC)材质轻，使用寿命长，绿色环保，用它来及时清理由于外界表面污染物造成的涂料浸渍和耐腐蚀性能的影响。本设计除了达到一定的表面清洁保护及增加材料的使用寿命外，还绿色环保，达到性能化和实用化的有机结合。辅助自清洁系统工艺设计辅助自清洁系统工艺设计示意图抽水泵蓄水池第四部分

8、可行性分析可行性分析市场需求：改善传统缺陷，优势竞争，应用前景广泛经济效益：成本降低，使用寿命