專利名稱：光凈化環(huán)保型涂料的制備與涂覆技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料中的涂料，具體的說是一種復(fù)合型的具有光催化性能的光催化環(huán)保型涂料制備與涂覆技術(shù)。
吳吉生等在中國(guó)專利公告00125489和00125490中分別介紹了一種外、內(nèi)墻納米漆及其制備方法在具有常規(guī)組分苯丙乳液、增塑劑、消泡劑和成膜助劑等漆組分中加入一定量的二氧化鈦粉末，制得無毒、無味、高強(qiáng)度、高韌性、抗老化性能強(qiáng)，具有防霉抗菌功能的水性綠色環(huán)保涂料。王勝天在中國(guó)專利公告00115413中公開了一種可凈化大氣的涂料在由有機(jī)硅樹脂或溶膠——凝膠粘合劑和溶劑組成的組分中加入50～60％的二氧化鈦，制得涂料。將該產(chǎn)品涂在城市的建筑物、立交橋、道路的兩側(cè)，利用太陽光的催化，其中的二氧化鈦可吸收氮氧化物，可解決的氮氧化物的污染問題。雖然這些涂料有一定的光催化性能，但長(zhǎng)時(shí)間使用后二氧化鈦的光催化作用會(huì)引起涂料中有機(jī)組分的降解而導(dǎo)致變色等現(xiàn)象。另外，將二氧化鈦粉末加到涂料中，只有暴露在表面的極少部分起作用，而且涂料表面的成膜劑也限制了二氧化鈦的光催化作用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具有光催化功能的光催化環(huán)保型涂料的制備與涂覆技術(shù)。即用有機(jī)醇鹽水解制備出二氧化鈦溶膠及其復(fù)合溶膠，將溶膠進(jìn)行處理后，制得具有光催化性能的銳鈦礦型二氧化鈦涂料及其復(fù)合涂料，并通過噴涂、提拉、印刷、刷涂或浸漬的方式涂覆在常規(guī)有機(jī)涂料表面，從而在基材表面形成一層兼具耐候性、耐污性和環(huán)保性能(分解揮發(fā)性有機(jī)物、氮氧化物及硫氧化物，殺菌)的復(fù)合型光凈化環(huán)保型涂料。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一.二氧化鈦涂料的制備，包括二氧化鈦溶膠及含其他氧化物的二氧化鈦復(fù)合溶膠的制備及其熱處理。
(1)按專利98115808.0制備二氧化鈦溶膠，即在酸性PH＜5或堿性PH＞7的條件下將鈦的醇鹽(例如鈦酸四異丙酯、鈦酸四丁酯)水解，得到均勻透明的溶膠，通過滲析法調(diào)節(jié)溶膠的PH值至1～5。
(2)含其他氧化物的二氧化鈦復(fù)合溶膠制備，有兩種方法。制備方法一是將硅、鋁、鋯、鋅、錫的醇鹽在酸性PH＜5或堿性PH＞7的條件下水解成均勻透明的單一組分的SiO2、Al2O3、ZrO2、ZnO、SnO溶膠，而后其中的一種或幾種與二氧化鈦溶膠按99∶1或75∶25比例混合制得復(fù)合溶膠；制備方法二是先將兩種或兩種以上不同組分的相應(yīng)醇鹽(鈦醇鹽與其他的醇鹽)按99∶1或75∶25定比例均勻混合，然后在酸性PH＜5或堿性PH＞7的條件下水解成含其他氧化物的二氧化鈦復(fù)合溶膠，調(diào)溶膠PH值至1～5。
(3)純二氧化鈦溶膠和復(fù)合溶膠的熱處理將按上述(1)和(2)方法制得的純二氧化鈦溶膠或含其他氧化物的二氧化鈦復(fù)合溶膠在密閉耐壓容器中在80～250℃下處理0.5～15.0小時(shí)，冷卻后取出，超聲波處理1～10分鐘，制得具有光催化活性的銳鈦礦型純二氧化鈦或含其他氧化物的二氧化鈦復(fù)合涂料。純二氧化鈦涂料組成為二氧化鈦重量含量(以下相同)為0.1～20.0％，其余為水；而在二氧化鈦復(fù)合涂料中，二氧化鈦為0.1～20.0％，所含有的其他氧化物組分各自為0.1～5.0％，其余為水。
(4)在進(jìn)行熱處理或沒有進(jìn)行熱處理的純二氧化鈦溶膠及含有其他氧化物的混合溶膠中，還可加入0.1～10.0％表面活性劑。表面活性劑為聚乙烯醇、聚乙二醇、全氟辛酸等全氟烷基羧酸及其鹽、全氟烷基磺酸鹽以及其他含氟的非離子型表面活性劑等。攪拌均勻后，制得含有表面活性劑的溶膠型涂料。
二.二氧化鈦涂料的涂覆。
本發(fā)明制得的純?nèi)苣z和混合溶膠，既可以直接使用，也可以經(jīng)過熱處理后使用，還可以加入表面活性劑后使用；不同溶膠種類的選擇根據(jù)使用場(chǎng)所及基底材料所決定。二氧化鈦涂料的涂覆可在干燥后的常規(guī)涂料表面按常規(guī)方式進(jìn)行刷涂和噴涂。
本發(fā)明的效益和優(yōu)越性在于有機(jī)醇鹽水解制得的二氧化鈦溶膠和含有其他氧化物的二氧化鈦復(fù)合溶膠經(jīng)過特殊的熱處理后，不需要經(jīng)過焙燒等后續(xù)處理就可以晶化成具有自清潔、抗菌和分解污染物等光催化性能的銳鈦礦型二氧化鈦涂料或二氧化鈦復(fù)合涂料。將此涂料與常規(guī)有機(jī)涂料的分層使用可以在基材表面形成兼具耐候性、耐污性和環(huán)保性能(分解揮發(fā)性有機(jī)物、氮氧化物及硫氧化物，殺菌)的涂層，而且常規(guī)涂料不被分解，同時(shí)減少了涂料的用量和成本。本發(fā)明涂料及其涂覆工藝可以廣泛應(yīng)用于建筑內(nèi)、外墻的涂覆與裝飾，也可應(yīng)用于混凝土、石膏板、玻璃、木材、木質(zhì)纖維板、塑料、金屬及其它復(fù)合材料等基材的涂覆與裝飾。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1純二氧化鈦光凈化涂料的制備將1.1毫升濃硝酸(68％)加入150毫升的去離子水中配成均勻溶液，在強(qiáng)烈攪拌下將12.5毫升的鈦酸四異丙酯緩慢滴入酸性水溶液中，水解得到的含有白色沉淀的懸浮液在40℃下繼續(xù)攪拌直至白色沉淀溶解形成均勻透明的溶膠。把溶膠裝入滲析膜袋中用2升去離子水進(jìn)行滲析處理，每隔12小時(shí)換一次水至滲析水最終PH值為3.2。將溶膠從滲析袋中取出，制得濃度約為2.5％的二氧化鈦溶膠。將此二氧化鈦溶膠在密閉耐壓容器中在150℃下處理5.0小時(shí)，冷卻后取出，超聲波處理5分鐘，制得具有光催化活性的銳鈦礦型二氧化鈦涂料。該涂料中，二氧化鈦晶粒大小為6～10nm，晶化程度為80.0％以上。
實(shí)施例2二氧化鈦—二氧化硅復(fù)合涂料的制備在強(qiáng)烈攪拌下，將5毫升正硅酸乙酯緩慢滴入由0.25毫升濃硝酸(68％)與10毫升去離子水配成的溶液中，繼續(xù)攪拌直至形成均勻透明的二氧化硅溶膠。將此溶膠10毫升與100毫升按實(shí)施例1制備的二氧化鈦溶膠攪拌混合均勻，然后通過與實(shí)施例1中相同的滲析處理，調(diào)PH值為2.8。最后加入聚乙二醇50克，在電磁攪拌下攪拌均勻制得混合涂料。在此溶膠型涂料中，二氧化鈦含量為2.3％，二氧化硅含量為1.1％，聚乙烯醇為0.5％，PH值為2.8。
實(shí)施例3平板玻璃上的復(fù)合漆涂覆及其性能評(píng)價(jià)在清潔處理后的平板玻璃表面均勻刷涂一層市售外墻漆，自然干燥后刷涂一層實(shí)施例2中制備的混合涂料，自然晾干。
平板玻璃上的復(fù)合漆性能評(píng)價(jià)1)水彩褪色比較在例3中制得的玻璃涂料表面用水彩筆畫上標(biāo)記，用254nm紫外燈進(jìn)行光照，光照2min后，水彩顏色褪去。而只涂覆常規(guī)外墻漆玻璃表面的水彩標(biāo)記，光照2min后并沒有褪去。
2)太陽光照老化實(shí)驗(yàn)將例3中制得的玻璃片分別放置在室內(nèi)和暴露在室外，兩個(gè)星期后比較兩者外觀變化。結(jié)果顯示，兩者底色幾乎沒有什么差異。
3)去除氮氧化物和硫氧化物實(shí)驗(yàn)將例3中制得的玻璃片，在容積為2立方米的密閉箱中分別進(jìn)行光催化分解二氧化氮和二氧化硫的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。評(píng)價(jià)條件為紫外燈波長(zhǎng)254nm、功率10w×2，玻璃片面積為10cm×10cm×50，二氧化氮和二氧化硫起始濃度都為80ppm，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)果為二氧化氮和二氧化硫的去除率分別為96.4％和92％。
權(quán)利要求
1.一種涂覆于常規(guī)涂料表面的具有光催化性能的環(huán)保型涂料的制備，其特征是將按專利98115808.0制備的二氧化鈦溶膠和含氧化物的二氧化鈦復(fù)合溶膠進(jìn)行熱處理，并加入表面活性劑。
2.一種在常規(guī)涂料表面涂覆具有光催化功能的二氧化鈦光催化環(huán)保型涂料的涂覆技術(shù)，其特征是二氧化鈦光催化涂料純?nèi)苣z和混合溶膠，可以直接使用，也可以經(jīng)過熱處理后使用，還可以加入表面活性劑后使用；不同溶膠涂料種類的選擇根據(jù)使用場(chǎng)所及基底材料所決定，二氧化鈦涂料的涂覆可在干燥后的常規(guī)涂料表面按常規(guī)方式進(jìn)行刷涂和噴涂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光催化性能的環(huán)保型涂料的制備，其特征是所述的含氧化物的二氧化鈦復(fù)合溶膠的制備有兩種方法，制備方法一是將硅、鋁、鋯、鋅、錫的醇鹽在酸性PH＜5或堿性PH＞7的條件下水解成均勻透明的單一組分的SiO2、Al2O3、ZrO2、ZnO、SnO溶膠，而后其中的一種或幾種與二氧化鈦溶膠按99∶1～75∶25比例混合制得復(fù)合溶膠；制備方法二是先將兩種或兩種以上不同組分的相應(yīng)醇鹽按99∶1～75∶25比例均勻混合，然后在酸性PH＜5或堿性PH＞7的條件下水解成二氧化鈦復(fù)合溶膠，調(diào)溶膠PH值至1～5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光催化性能的環(huán)保型涂料的制備，其特征是所述的純二氧化鈦涂料組成為二氧化鈦重量含量為0.1～20.0％，其余為水；而在二氧化鈦復(fù)合涂料中，二氧化鈦為0.1～20.0％，其他所含有的氧化物組分各自為0.1～5.0％，其余為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光催化性能的環(huán)保型涂料的制備，其特征是所述的含其他氧化物的二氧化鈦復(fù)合溶膠的熱處理按以下方法進(jìn)行在密閉耐壓容器中在80～250℃下處理0.5～15.0小時(shí)，冷卻后取出，超聲波處理1～10分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光催化性能的環(huán)保型涂料的制備，其特征是所述的表面活性劑為聚乙烯醇、聚乙二醇、全氟辛酸的全氟烷基羧酸及其鹽、全氟烷基磺酸鹽以及含氟的非離子型表面活性劑，表面活性劑的添加量為0.1～10.0％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有光催化功能的光催化環(huán)保型涂料的制備及其涂覆技術(shù)。即將常規(guī)二氧化鈦溶膠及其多元混合溶膠進(jìn)行特殊的熱處理和改性，制得具有光凈化環(huán)保型涂料。本發(fā)明涂料涂覆在常規(guī)有機(jī)涂料表面，形成一層兼具耐候性、耐污性和環(huán)保性能的復(fù)合型光凈化環(huán)保型涂層。本發(fā)明涂料及其涂覆工藝可以廣泛應(yīng)用于建筑內(nèi)、外墻的涂裝，也可應(yīng)用于混凝土、石膏板、玻璃、木材、木質(zhì)纖維板、塑料、金屬及其它復(fù)合材料等基材的涂覆。
文檔編號(hào)C09D1/00GK1473884SQ0313659
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者付賢智, 劉平, 邵宇, 戴文新, 陳旬, 陳木高 申請(qǐng)人:福州大學(xué), 福州桑萊思科技開發(fā)有限公司