專利名稱：具有自潔、抗霉、滅菌及凈化空氣作用的水性功能涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于建筑物內(nèi)、外表面的涂料。
本發(fā)明的解決方案如下涂料中含有如下組分①光催化劑尺寸為5-100nm的納米銳鈦礦型氧化鈦，含量為10-46％；②水性粘結(jié)劑水溶性樹脂或聚合物乳液或硅溶膠以及它們的復(fù)合物，總含量為26-35％；所述含量為重量百分比。
也就是說，本發(fā)明是一種以光催化劑和水性粘結(jié)劑為主要成分的水性乳膠型涂料，即涂料的分散介質(zhì)為水，基料為水性粘結(jié)劑，再添加光催化劑作為功能性介質(zhì)，起到自潔、抗霉、滅菌及凈化空氣等作用，形成一種功能性涂料。
光催化劑采用尺寸為5-100nm的納米銳鈦礦型氧化鈦，含量為10-46％(占涂料總量的重量百分比，以下同)；該納米銳鈦礦型氧化鈦由于納米尺寸引起量子尺寸效應(yīng)吸收紫外光后，表面會激發(fā)出較強的活化基團----電子空穴對，使空氣中的氧還原和水氧化，在氧化鈦表面生成高能量的O2-1和OH活性基團，其能量足以使涂料表面所沾染的各種有機污漬以及霉菌、細菌等微生物分解為二氧化碳和水。因此，利用這樣強的光催化反應(yīng)可以在涂料表面去污、消毒，起到自潔、抗霉、滅菌的效果；同時，可以對接觸到涂料表面的空氣中的各種有機物質(zhì)以及氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、家具和裝修材料釋放出的有毒氣體、抽煙產(chǎn)生的廢氣等起到光催化反應(yīng)作用，進而對空氣進行去污、消毒，達到凈化空氣的效果。所述紫外線的有效區(qū)域為波長λ＜380nm，太陽、日光燈、高壓汞燈、紫外燈等均能發(fā)出此區(qū)域的紫外線。故使用納米銳鈦礦型氧化鈦作光催化劑時，只要室內(nèi)外有陽光或日光燈、高壓汞燈等就可有光催化效果，起到“滅菌劑”的作用，對于某些特殊的場所(如醫(yī)院、地下室、倉庫、隧道、涵洞等)可使用紫外燈作為光源，從而得到良好的自潔、抗霉、滅菌、凈化環(huán)境空氣的效果。
水性粘結(jié)劑可采用水溶性樹脂或聚合物乳液或硅溶膠以及它們的復(fù)合物，如丙烯酸酯系列乳液(包括純丙、醋丙、苯丙等)、環(huán)氧樹脂乳液、有機硅改性丙烯酸酯乳液、硅溶膠等，其中的一種或多種混合作為粘結(jié)劑和成膜劑，總含量為26-35％。
除了上述關(guān)鍵的組成物外，顏填料也是涂料中的基本組成物，可采用普通鈦白粉、高嶺土、氧化鋅、碳酸鈣、滑石粉、蒙脫石、云母粉、硅灰石、硅藻土等，其中的一種或多種混合，其用量根據(jù)光催化劑的用量而作適當調(diào)整。所形成的涂料本身為白色，根據(jù)市場的需求或用戶的要求還可加入適量的有色色漿以調(diào)配成所需的顏色，如氧化鐵、甲苯胺、酞箐、群青等的水性色漿。色漿的類型和用量視所需的涂料顏色而定?？梢宰龀捎猩某善烦鍪?，也可用白色的成品和有色色漿現(xiàn)場配制。
在以上配料的基礎(chǔ)上，還要添加各種助劑(但并不僅限于以下所述)，以提高涂料的其它性能。助劑可采用通用的分散劑、流平劑、消泡劑、增稠劑、防腐劑、抗氧化劑、增塑劑、pH值調(diào)節(jié)劑、成膜助劑等。例如分散劑的作用是使光催化劑和顏填料有效分散；流平劑可改善涂料的流平性能和均涂性能、消除涂膜的縮孔和“魚眼”；消泡劑的作用是消除涂料生產(chǎn)、施工、使用過程中所產(chǎn)生的泡沫，以保證涂膜的質(zhì)量；增稠劑可調(diào)整漿料的粘稠度，在涂料的生產(chǎn)、貯存、施工過程中起到增稠、穩(wěn)定的作用及改善涂料的流變性能；防腐劑的作用是防止涂料貯存、運輸過程中的腐化變質(zhì)；抗氧化劑可增加涂料的抗氧化性能；增塑劑可增加涂料的柔韌性；pH值調(diào)節(jié)劑可調(diào)節(jié)涂料的pH值、以增加涂料體系的穩(wěn)定性；成膜助劑可使涂料能在較寬的溫度范圍內(nèi)成膜、即降低涂料的最低成膜溫度。
本發(fā)明的制備過程舉例如下(但并不僅限于以下所述)首先準備好所需的各種原料(均可直接在市場上購得或按常規(guī)的方法自制)。光催化劑為5-100nm的納米銳鈦礦型氧化鈦；水性粘結(jié)劑為相應(yīng)的乳液；顏填料的粒度為800目以下；各種助劑則根據(jù)性能需要進行選用。
將準備好的各種原料在通用的高速分散機上按常規(guī)的方法進行分散、混合。操作過程一般為先將適量的水加入高速分散機的調(diào)料桶中，然后在低速(150～500轉(zhuǎn)/分)下依次加入分散劑、潤濕劑、增稠劑、消泡劑、抗氧化劑、增塑劑等助劑；混合均勻后，再將光催化劑和顏填料慢慢加入分散機葉輪攪起的漩渦中，此時調(diào)料桶中的漿料漸漸變厚，應(yīng)及時加水并調(diào)節(jié)葉輪與調(diào)料桶底的距離，使葉輪攪起的漩渦成淺盆狀；加完光催化劑和顏填料后，應(yīng)提高葉輪轉(zhuǎn)速(1000～1200轉(zhuǎn)/分)繼續(xù)進行攪拌，并隨時測量漿料溫度和刮片細度，當漿料溫度過高時停止攪拌，待之冷卻后再行攪拌，當刮片細度合格時，分散工序完成；此后，在低速下逐漸加入適量的水性粘結(jié)劑以及流平劑、成膜助劑、消泡劑、防腐劑、潤濕劑、增稠劑等助劑(助劑的加入品種和順序可根據(jù)產(chǎn)品的具體配方及工藝進行適當調(diào)整，還可加入適量的有色色漿進行調(diào)色)；最后加入適量的水再次高速分散，并用pH值調(diào)節(jié)劑將漿料的酸堿度調(diào)至8～9.5。高速分散完畢，漿料可經(jīng)三輥機再次研磨分散調(diào)和，過篩出料，罐裝密封即可。
這種以納米銳鈦礦型氧化鈦作為光催化劑的水性功能乳膠涂料可用于各種混凝土質(zhì)、金屬質(zhì)或木質(zhì)等建筑物的內(nèi)、外表面(如房屋、圍墻、隧道、管道等)，亦可用于家具、辦公用具、交通工具等，應(yīng)用范圍廣泛。它不僅具有自潔、抗霉、滅菌及凈化空氣的作用，同時還具有以下特點一是安全性好，納米銳鈦礦型氧化鈦本身無毒無害，在涂料的生產(chǎn)、施工和使用過程中對環(huán)境和各類動植物沒有任何污染和影響；二是即效性好，在紫外線照射下納米銳鈦礦型氧化鈦即時產(chǎn)生光催化作用；三是長效性好，納米銳鈦礦型氧化鈦性質(zhì)穩(wěn)定、不會分解，是一種催化劑型(即非消耗性)的“滅菌劑”，而其它消耗性的滅菌劑會隨著滅菌劑的溶出而效果逐漸下降。
②具有自潔的性能在合適的紫外線(如太陽、高壓汞燈等)的照射下，能降解涂層上面沾染的各種有機污物，如含油的污垢和灰塵、油墨、有機顏料、果汁等中的有機物，經(jīng)過天然的風吹雨淋、或人工用水沖刷，即可達到清潔效果。
③具有抗霉、滅菌的性能在合適的紫外線照射下，能降解涂層上面沾染或生成的各種霉菌、細菌等有害微生物，且能清除死菌殘留的毒素，起到抗霉、滅菌的效果。
④具有凈化空氣的性能在合適的紫外線照射下，能降解涂層周圍接觸到其表面的空氣中的各種有機氣體以及氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)等，起到凈化環(huán)境大氣的作用。
⑤施工和使用過程中不產(chǎn)生有害氣體，對環(huán)境無污染。4)適用范圍適用于混凝土、石膏等各類砂漿以及木材等質(zhì)料的建筑物外墻飾面、樓頂、露臺、隧道等，以及金屬質(zhì)料的管路、柵欄、燈架和燈罩、交通標志牌等。
②具有自潔的性能在合適的紫外線(如日光燈、消毒用紫外燈等)的照射下，能降解墻面上沾染的各種有機污物，如含油的污垢和灰塵、油墨、有機顏料、果汁等中的有機物，只需人工用水擦洗，即可達到清潔效果。
③具有抗霉、滅菌的性能在合適的紫外線照射下，能降解墻面上沾染或生成的各種霉菌、細菌等有害微生物，且能清除死菌殘留的毒素，起到抗霉、滅菌的效果。
④具有凈化空氣的性能在合適的紫外線照射下，能降解墻面周圍接觸到其表面的空氣中的各種有機氣體、家具和裝修材料釋放出的有毒氣體(如甲醛、苯酚)、抽煙產(chǎn)生的廢氣、人體產(chǎn)生的異味等，起到凈化室內(nèi)空氣的作用。
⑤施工和使用過程中不產(chǎn)生有害氣體，對環(huán)境無污染。4)適用范圍適用于混凝土、石膏等各類砂漿以及木材、金屬等質(zhì)料的建筑物內(nèi)墻飾面和頂棚等。
②具有自潔的性能在合適的紫外線(如太陽、高壓汞燈等)的照射下，能降解涂層上面沾染的各種有機污物，如含油的污垢和灰塵、油墨、有機顏料、果汁等中的有機物，經(jīng)過天然的風吹雨淋、或人工用水沖刷，即可達到清潔效果。
③具有抗霉、滅菌的性能在合適的紫外線照射下，能降解涂層上面沾染或生成的各種霉菌、細菌等有害微生物，且能清除死菌殘留的毒素，起到抗霉、滅菌的效果。
④具有凈化空氣的性能在合適的紫外線照射下，能降解涂層周圍接觸到其表面的空氣中各種有機氣體以及氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)等，起到凈化環(huán)境大氣的作用。
⑤施工和使用過程中不產(chǎn)生有害氣體，對環(huán)境無污染。4)適用范圍適用于混凝土、石膏等各類砂漿以及木材等質(zhì)料的建筑物外墻飾面、樓頂、露臺、隧道等，以及金屬質(zhì)料的管路、柵欄、燈架和燈罩、交通標志牌等。其自潔、抗霉、滅菌及凈化空氣的效果優(yōu)于實施例一，但成本亦較高。
②具有自潔的性能在合適的紫外線(如太陽、高壓汞燈、日光燈、消毒用紫外燈等)的照射下，能降解涂層上面沾染的各種有機污物，經(jīng)過天然的風吹雨淋，或人工用水沖刷、擦洗，即可達到清潔效果。
③具有抗霉、滅菌的性能在合適的紫外線照射下，能降解涂層上面沾染或生成的各種霉菌、細菌等有害微生物，且能清除死菌殘留的毒素，起到抗霉、滅菌的效果。
④具有凈化環(huán)境的性能在合適的紫外線照射下，能降解涂層周圍接觸到其表面的液體或空氣中的各種有機物，起到凈化環(huán)境的作用。4)適用范圍適用于混凝土、金屬等質(zhì)料的建筑物表面或地坪，如工廠、倉庫、道路、機場、機房、管道、貯槽、容罐等。
權(quán)利要求
1.一種具有自潔、抗霉、滅菌及凈化空氣作用的水性功能涂料，其特征在于涂料中含有如下組分①光催化劑尺寸為5-100nm的納米銳鈦礦型氧化鈦，含量為10-46％；②水性粘結(jié)劑水溶性樹脂或聚合物乳液或硅溶膠以及它們的復(fù)合物，總含量為26-35％；所述含量為重量百分比。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有自潔、抗霉、滅菌及凈化空氣作用的水性功能涂料，涉及用于建筑物內(nèi)、外表面的涂料。涂料中含有如下組分①光催化劑尺寸為5－100nm的納米銳鈦礦型氧化鈦，含量為10－46％；②水性粘結(jié)劑水溶性樹脂或聚合物乳液或硅溶膠以及它們的復(fù)合物，總含量為26－35％。它是由于納米銳鈦礦型氧化鈦的量子尺寸效應(yīng)在合適的紫外線的照射下引起光催化作用，使涂料表面以及與其接觸的空氣或液體中的各種有機物質(zhì)分解為二氧化碳和水，從而得到良好的自潔、抗霉、滅菌及凈化空氣的效果；并且，安全性、即效性、長效性好。該涂料可用于各種混凝土、金屬或木質(zhì)等建筑物的內(nèi)、外表面，亦可用于家具、辦公用具、交通工具等，應(yīng)用范圍廣泛。
文檔編號C09D5/02GK1445312SQ0211279
公開日2003年10月1日 申請日期2002年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月20日
發(fā)明者王大志, 劉金華 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)