CN101177582A - 一种能吸收分解汽车尾气的路面涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能吸收分解汽车尾气的路面涂层，按重量份组成为：50～60份的氟碳树脂、10～30份的光催化二氧化钛纳米粉体、5～15份的负离子粉体、10～15份醋酸异辛酯、10～15份醋酸丁酯、0.3～0.5的流平剂、0.3～0.5份增稠剂、0.2～0.4份消泡剂、0.3～0.4份分散剂和0.3～0.4份润湿剂。本发明的涂层，耐化学药品性和耐候性良好，涂层与基材的附着力大；本发明的纳米光催化氟碳树脂涂层的光催化效率高，并且具有释放负离子的功效，可有效净化空气；本发明纳米光催化氟碳树脂涂料可以常温固化，也可以加热固化，可以根据需要随意进行选择。施工非常方便，可以喷涂、刷涂、浸涂、滚涂等，涂层的厚度也可根据涂料粘度进行调整。

Description

一种能吸收分解汽车尾气的路面涂层及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种能分解汽车尾气的路面材料，尤其是一种具有光催化作用能分解汽车尾气的涂料及其在公路上的应用。

【背景技术】

汽车是近代重要的交通运输工具，随着汽车数量的激增，汽车尾气造成的环境污染也日益严重。汽车尾气中的有害成分主要有CO，NO_x，SO₂，HC，颗粒物和臭氧等。据统计计算平均每1000辆汽车每天排出的氮氧化合物就达50～100kg，特别是在一些大城市，空气中污染物中40％以上的NO_x、80％以上的CO、70％以上的CH化合物都是汽车尾气造成的。由污染气体造成的“酸雨事件”、“酸雾事件”极为严重。

有资料显示，到2000年末，全世界汽车拥有量已超过6亿辆。全世界的汽车拥有量以每年3000万辆的速度递增。特别是我国汽车有后来居上之势，过去汽车产销100万辆用了近十年时间，由此增至200万辆用了8年时间，而达到300万辆仅用了2年多时间。有专家称中国已跨入了“汽车时代”，高速增长期至少维持20年。据预测到2010年，我国汽车拥有量将达到4亿辆。

目前汽车尾气的控制和治理已成为人们关注的焦点，解决汽车尾气对大气的污染主要从两方面入手：一是改进发动机的燃烧方法，利用所谓的稀薄燃烧方式来接近理想燃烧方式，减少污染物的发生量。二是采用在汽车排气管上安装尾气处理器，使尾气的有害成分迅速转化为无害物质。同时人们也希望能在机内、外净化的同时对已排放到大气中的汽车尾气作进一步的降解。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种具有光催化作用、能有效分解汽车尾气中的NO_x的强渗透、高粘结、耐化学性能优良的常温固化的涂料。

一种能吸收分解汽车尾气的路面涂层，按重量份组成为：50～60份的氟碳树脂、10～30份的光催化二氧化钛纳米粉体、5～15份的负离子粉体、10～15份醋酸异辛酯、10～15份醋酸丁酯、0.3～0.5的流平剂、0.3～0.5份增稠剂、0.2～0.4份消泡剂、0.3～0.4份分散剂和0.3～0.4份润湿剂。

上述氟碳树脂为含氟丙烯酸树脂，含氟丙烯酸树脂是由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸及含氟甲基丙烯酸单体在由醋酸丁酯、醋酸异辛酯、丁醇和环己酮组成的混合溶剂中，使用过氧化二苯甲酰作引发剂，通过溶液共聚反应而制得。

上述光催化材料为纳米TiO₂，有金红石型、锐钛型或金红石和锐钛的混晶，优选两者的混晶，其中金红石和锐钛的比例为20∶80～35∶65。

上述的负离子粉体是具有释放负离子功能的粉体，优选以电气石为主要组份，负离子释放量在5000个/cm³以上的负离子粉体。

上述能吸收分解汽车尾气的路面涂层的制备方法，包括以下步骤：

1)氟碳树脂的制备：是下列组分按重量比通过溶液工具反应制得，甲基丙烯酸甲酯∶丙烯酸丁酯∶丙烯酸∶含氟甲基丙烯酸单体∶醋酸丁酯∶醋酸异辛酯∶丁醇∶环己酮∶过氧化二苯甲酰＝20～30∶10～20∶1～3∶4～10∶15～25∶15～25∶3～8∶3～7∶0.5～1.5；

2)光催化粉体的分散：将纳米光催化粉体添加到氟碳树脂中，在不低于4000rpm下研磨30～120分钟；

3)涂料制备：取30～50％的光催化氟碳树脂放入研磨罐，在400～600rpm下加入醋酸乙烯酯，然后将润湿剂，分散剂，消泡剂和增稠剂按配比依次加入到研磨好的光催化氟碳树脂中，在300～500rpm下搅拌20～30min，然后加入负离子粉体，在2000～3000rpm下分散砂磨30分钟转移到调漆缸，在500～800rpm搅拌下依次投入剩余的光催化氟碳树脂、流平剂和醋酸丁酯，搅拌30分钟后出料；

4)施工：将制备好的涂料均匀的喷涂到沥青路面上，固化后即形成了具有光催化和释放负离子作用的路面涂层。

本发明具有以下优点：1)均匀分散的纳米粒子易填充于涂层的孔隙或毛细孔，提高涂层的抗渗透性，提高了涂层的耐化学药品性和耐候性；2)由于纳米粒子的比表面积大，表面活性大，非常容易基材表面产生化学键合，从而使由纳米粒子制成的涂层与基材的附着力提高；3)本发明的纳米光催化氟碳树脂涂层的光催化效率高，并且具有释放负离子的功效，可有效净化空气；4)本发明纳米光催化氟碳树脂涂料可以常温固化，也可以加热固化，可以根据需要随意进行选择。施工非常方便，可以喷涂、刷涂、浸涂、滚涂等，涂层的厚度也可根据涂料粘度进行调整。

【具体实施方式】

本发明的纳米光催化氟碳树脂涂料的光催化降解汽车尾气中的NO_x的原理为：

太阳光或紫外线以及电气石负粒子粉体的条件下产生：

TiO₂+hv→e^-+h⁺

OH^-+h⁺→·OH

h⁺+H₂O →H⁺+·OH

NO_x的去除：

NO+O₂→NO₂

NO₂+·OH→HNO₃

HNO₃+CaCO₃→Ca(NO₃)₃

电气石负粒子粉体和光催化作用的相互增强，对于电气石，其表面电场会促进水分子团簇减小，并促使其离子化增加OH^-浓度。并且，电气石表面的强电场作用与纳米TiO₂，被光子激发到导带上的电子在电气石电场的作用下被转移到其它介质或电气石颗粒的正极吸附，从而减小“空穴”与“电子”复合，增加TiO₂的光催化效率。被电气石吸附的电子会同H⁺结合形成H₂放出，可以增强电气石的产生空气负离子的数量。

OH^-+H₂O→H₃O^-(羟基负离子)

为了更好说明本专利的内容，特以下面实例作进一步说明：

实施例1：

取50kg的氟碳树脂放入研磨罐中，在450rpm下将15kg的光催化纳米粉体慢慢加入，然后在4000rpm下研磨60mins，制成光催化氟碳树脂；

取30％研磨好的光催化氟碳树脂加入到研磨罐，在500rpm下加入10kg醋酸乙烯酯，搅拌10mins后依次加入0.3kg润湿剂、0.35kg分散剂、0.3kg消泡剂、0.45kg增稠剂，搅拌20分钟后加入10kg的负离子粉体，搅拌10mins后再在2000rpm下砂磨20mins后转移到调漆缸，在500rpm下依次投入剩余的70％的光催化氟碳树脂、0.4kg的流平剂和10kg的醋酸丁酯，再搅拌30mins后用200目筛网过滤即得到了具有负离子释放功能的光催化氟碳涂料。

在刚铺装好的沥青路面上，按照10～15m²/kg的涂刷量均匀喷涂，涂料成膜固化后即可得到具有净化汽车尾气功能的光催化路面。

实施例2：

取50kg的氟碳树脂放入研磨罐中，在450rpm下将20kg的光催化纳米粉体慢慢加入，然后在4500rpm下研磨80mins，制成光催化氟碳树脂；

取40％研磨好的光催化氟碳树脂加入到研磨罐，在500rpm下加入12kg醋酸乙烯酯，搅拌15mins后依次加入0.4kg润湿剂、0.4kg分散剂、0.3kg消泡剂、0.45kg增稠剂，搅拌25mins后加入10kg的负离子粉体，搅拌15mins后再在2500rpm下砂磨20mins后转移到调漆缸，在500rpm下依次投入剩余的60％的光催化氟碳树脂、0.4kg的流平剂和15kg的醋酸丁酯，再搅拌30mins后用200目筛网过滤即得到了具有负离子释放功能的光催化氟碳涂料。

在刚铺装好的沥青路面上，按照10～15m²/kg的涂刷量均匀喷涂，涂料成膜固化后即可得到具有净化汽车尾气功能的光催化路面。

实施例3：

取60kg的氟碳树脂放入研磨罐中，在500rpm下将30kg的光催化纳米粉体慢慢加入，然后在4500rpm下研磨120mins，制成光催化氟碳树脂；

取40％研磨好的光催化氟碳树脂加入到研磨罐，在500rpm下加入15kg醋酸乙烯酯，搅拌20mins后依次加入0.4kg润湿剂、0.4kg分散剂、0.4kg消泡剂、0.45kg增稠剂，搅拌25mins后加入15kg的负离子粉体，搅拌15mins后再在2500rpm下砂磨20mins后转移到调漆缸，在500rpm下依次投入剩余的60％的光催化氟碳树脂、0.4kg的流平剂和15kg的醋酸丁酯，再搅拌30mins后用200目筛网过滤即得到了具有负离子释放功能的光催化氟碳涂料。

在刚铺装好的沥青路面上，按照10～15m²/kg的涂刷量均匀喷涂，涂料成膜固化后即可得到具有净化汽车尾气功能的光催化路面。

Claims (5)

1.一种能吸收分解汽车尾气的路面涂层，按重量份组成为：50～60份的氟碳树脂、10～30份的光催化二氧化钛纳米粉体、5～15份的负离子粉体、10～15份醋酸异辛酯、10～15份醋酸丁酯、0.3～0.5的流平剂、0.3～0.5份增稠剂、0.2～0.4份消泡剂、0.3～0.4份分散剂和0.3～0.4份润湿剂。

2.根据权利要求1所述的能吸收分解汽车尾气的路面涂层，其中，氟碳树脂为含氟丙烯酸树脂，含氟丙烯酸树脂是由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸及含氟甲基丙烯酸单体在由醋酸丁酯、醋酸异辛酯、丁醇和环己酮组成的混合溶剂中，使用过氧化二苯甲酰作引发剂，通过溶液共聚反应而制得。

3.根据权利要求1所述的能吸收分解汽车尾气的路面涂层，其中，光催化材料为纳米TiO₂，有金红石型、锐钛型或金红石和锐钛的混晶，优选两者的混晶，其中金红石和锐钛的比例为20∶80～35∶65。

4.根据权利要求1所述的能吸收分解汽车尾气的路面涂层，其中，负离子粉体是具有释放负离子功能的粉体，优选以电气石为主要组份，负离子释放量在5000个/cm³以上的负离子粉体。

5.制备权利要求1所述的能吸收分解汽车尾气的路面涂层的方法，包括以下步骤：

1)氟碳树脂的制备：是下列组分按重量比通过溶液工具反应制得，甲基丙烯酸甲酯∶丙烯酸丁酯∶丙烯酸∶含氟甲基丙烯酸单体∶醋酸丁酯∶醋酸异辛酯∶丁醇∶环己酮∶过氧化二苯甲酰＝20～30∶10～20∶1～3∶4～10∶15～25∶15～25∶3～8∶3～7∶0.5～1.5；

2)光催化粉体的分散：将纳米光催化粉体添加到氟碳树脂中，在不低于4000rpm下研磨30～120分钟；

3)涂料制备：取30～50％的光催化氟碳树脂放入研磨罐，在400～600rpm下加入醋酸乙烯酯，然后将润湿剂，分散剂，消泡剂和增稠剂按配比依次加入到研磨好的光催化氟碳树脂中，在300～500rpm下搅拌20～30min，然后加入负离子粉体，在2000～3000rpm下分散砂磨30分钟转移到调漆缸，在500～800rpm搅拌下依次投入剩余的光催化氟碳树脂、流平剂和醋酸丁酯，搅拌30分钟后出料；

4)施工：将制备好的涂料均匀的喷涂到沥青路面上，固化后即形成了具有光催化和释放负离子作用的路面涂层。