CN101177586B

CN101177586B - 一种用于隧道和地下停车场汽车尾气净化的涂料

Info

Publication number: CN101177586B
Application number: CN2006101568012A
Authority: CN
Inventors: 关有俊; 何唯平
Original assignee: SHENZHEN OCEANPOWER CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd; Shenzhen Oceanpower Industrial Co Ltd; Shenzhen Oceanpower Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Oceanpower New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-11-10
Also published as: CN101177586A

Abstract

本发明公开了一种用于隧道和地下停车场汽车尾气净化的涂料，按重量份组成为：20～40份的硅丙乳液、10～30份的光催化二氧化钛纳米粉体、5～15份的负离子粉体、5～10份的超细硅藻土、10～20份水、普通钛白粉5～15份、重质碳酸钙4～8份、轻质碳酸钙5～10份、1～4份的丙二醇、0.2～0.4的流平剂、0.3～0.8份增稠剂、0.2～0.4份消泡剂、0.8～1.5份分散剂和0.3～0.4份润湿剂。本发明的涂料添加了高效吸附性硅藻土，可以增强对有害气体的吸附，增强处理效果；由纳米粒子制成的涂层与基材的附着力提高；本发明的纳米光催化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；本发明纳米光催化涂料施工非常方便，涂层的厚度也可根据涂料粘度进行调整。

Description

一种用于隧道和地下停车场汽车尾气净化的涂料

【技术领域】

本发明涉及一种能分解汽车尾气的功能涂料，尤其是一种具有光催化作用能彻底清除汽车尾气，并能释放空气负离子提高隧道和地下停车场内空气质量的功能涂料及其应用。

【背景技术】

汽车尾气对大气环境的破坏已成为当前世界环境污染的主要问题。据统计测算，一辆满载的卡车，每分钟最大排气量可达7m³以上，平均每1000量车每天排出的氮氧化合物为50kg～150kg，碳氧化合物200kg～400kg。由此可见汽车尾气排放对大气污染相当严重，由污染物气体因造成的“酸雨事件”、“烟雾事件”给环境和社会都带来了巨大的损失。

氮的氧化物种类很多，但在大气中有危害作用的，主要是NO和NO₂，习惯上将这两种化合物以NO_x表示，称为氮氧化物。NO_x主要是在气缸点火的高温瞬间由空气中的氮与氧化和而成的。NO_x对人体有危害，它进入人体后，开始是刺激呼吸器官，然后逐渐侵入肺部，与细胞液中水分结合成亚硝酸和硝酸后产生强烈的刺激与腐蚀作用，引起肺水肿。NO₂的毒性高于NO，NO₂气体呈红棕色，有特殊刺激臭味。NO_x既有害于人体健康，还会腐蚀建筑物，并能导致形成酸雨和光化学烟雾，被列为大气中的重要污染物。

20世纪以来人们发现了TiO₂具有的光催化性能，全世界掀起了光催化研究的热潮。目前美国、日本、法国、加拿大等发达国家已投入大量的资金和研究力量开展光催化技术的研究和开发，试图研究一种新型、高效的环保材料。现在日本已经研究出一种环保光催化材料，并将其涂覆在高速公路护栏、桥梁、建筑物的表面等处，通过光催化来净化汽车尾气，取得了一定的效果。

随着交通事业的发展，公路隧道，特别是长大隧道，在整个线路中所占的比重越来越大。由于隧道是个相对闭塞的空间，污染空气不易扩散，致使隧道空气中污染物质的浓度不断增加。目前，国内外普遍采用通风换气法来稀释、控制隧道空气中污染物的浓度，使其达到环保要求。对长大隧道，有时不得不增大隧道断面或设置通风竖井，以满足通风要求。这必然导致增大初期投资和运行费用。因此，国际上正在探索新的技术途径来治理公路长隧道空气污染问题。因此开发一种可彻底治理内汽车尾气的方法，清除隧道内汽车尾气的污染，并能够释放负离子净化隧道内的空气是一项很必要的事情。

【发明内容】

本发明的目的是根据一种具有光催化作用、能有效分解汽车尾气中的NO_x的功能涂料。该涂料不仅能彻底清楚隧道内的汽车尾气污染，而且可以释放空气负离子，提升隧道内的空气质量。

一种用于隧道和地下停车场汽车尾气净化的涂料，按重量份组成为：20～40份的硅丙乳液、10～30份的光催化二氧化钛纳米粉体、5～15份的负离子粉体、5～10份的超细硅藻土、10～20份水、普通钛白粉5～15份、重质碳酸钙4～8份、轻质碳酸钙5～10份、1～4份的丙二醇、0.2～0.4的流平剂、0.3～0.8份增稠剂、0.2～0.4份消泡剂、0.8～1.5份分散剂和0.3～0.4份润湿剂。

上述光催化材料为纳米TiO₂，可以是金红石型、锐钛型、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/em³以上的负离子粉体。

上述制备用于隧道和地下停车场汽车尾气净化的涂料的方法，包括如下步骤：

1)纳米浆料的制备：添加去离子水、分散剂Hydropalat 34和Hydropalat 3204，在500rpm搅拌速率下搅拌20mins，然后慢慢加入纳米光催化粉体，现在3000rpm下高速分散30mins，然后在4000rpm下砂磨120mins，制备好稳定的纳米光催化二氧化钛浆料备用；

2)光催化涂料的制备：

①将水、丙二醇、消泡剂、分散剂、润湿剂放入研磨罐，在400～600rpm下搅拌10～20mins；

②在400～600rpm下，再把负离子粉体、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、超细硅藻土、普通钛白粉依次加入到研磨罐中，然后在2000～3000rpm下高速分散20～30mins，然后加入光催化纳米二氧化钛浆料，再在3000～4000rmp高速砂磨30～60mins；

③将砂磨好的浆料转移岛调漆罐，在400～600rpm的搅拌下加入硅丙乳液，剩余的消泡剂、流平剂、增稠剂，继续搅拌20～40mins后出料。

本发明具有以下优点：1)添加了高效吸附性硅藻土，可以增强对有害气体的吸附，增强处理效果；2)本发明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活血键合，从而使出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)本发明纳米光催化涂料施工非常方便，可以喷涂、刷涂、浸涂、滚涂等。涂层的厚度也可以根据涂料粘度进行调整。

【具体实施方式】

本发明一种用于隧道和地下停车场汽车尾气净化的涂料的光催化降解汽车尾气中的NO_x的原理为：

可见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

2H⁺+e^-→H²

NO_x的去除

NO+O₂→NO₂

NO+·OH→NO₂+H⁺

NO₂+·OH→HNO₃

HNO₃+CaCO₃→Ca(NO₃)₃

电气石负离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)

本发明涂料的施工办法：对于隧道和地下停车场涂料的施工，主要有主体施工和空气净化通道的施工，对于隧道和停车场的主体，把光催化负离子涂料直接涂刷到隧道和停车场的内壁上即可发挥作用，对于净化通道，为了强化汽车尾气的净化效果，需要配合紫外光源系统进行强化，同时需要一个定期喷淋装置对涂料表面形成的光催化产物进行冲洗。

涂料的施工可采用刷涂、辊涂、喷涂的方式进行，涂刷量为5～8m²/kg，涂层固化后即形成具有光催化和释放负离子功能的涂层。

为了更好说明本发明的内容，特以下面实施作进一步说明：

实施例1：

将10kg的水、2kg的丙二醇、0.15kg的消泡剂、0.8kg的分散剂、0.3kg的润湿剂放入研磨罐，在450rpm下搅拌15mins；

在500rpm下，再把10kg的负离子粉体、5kg的重质碳酸钙、10kg轻质碳酸钙、6kg的超细硅藻土、15kg的普通钛白粉依次加入到研磨罐中，然后在3000rpm下高速分散20mins，然后加入15kg的光催化纳米二氧化钛浆料，再在4000rpm高速研磨45mins；

将砂磨好的浆料转移到调漆罐，在400rpm的搅拌下加入25kg的硅丙乳液，剩余的0.15kg的消泡剂、0.3kg的流平剂、0.3kg的增稠剂，继续搅拌20mins后出料；

将制备好的光催化负离子涂料，按照5m²/kg的涂刷量喷涂到隧道和地下停车场内壁即可。

实施例2：

将10kg的水、2kg的丙二醇、0.15kg的消泡剂、1.0kg的分散剂、0.3kg的润湿剂放入研磨罐，在500rpm下搅拌20mins；

在500rpm下，再把8kg的负离子粉体、5kg的重质碳酸钙、5kg轻质碳酸钙、5kg的超细硅藻土、10kg的普通钛白粉依次加入到研磨罐中，然后在3000rpm下高速分散20mins，然后加入22.5kg的光催化纳米二氧化钛浆料，再在4000rpm高速砂磨45mins；

将砂磨好的浆料转移到调漆罐，在500rpm的搅拌下加入30kg的硅丙乳液，剩余的0.15kg的消泡剂、0.3kg的流平剂、0.6kg的增稠剂，继续搅拌20mins后出料；

将制备好的光催化负离子涂料，按照6m²/kg的涂刷量喷涂到隧道和地下停车场内壁即可。

实施例3：

将8kg的水、1.5kg的丙二醇、0.15kg的消泡剂、0.5kg的分散剂、0.3kg的润湿剂放入研磨罐，在500rpm下搅拌20mins；

在500rpm下，再把15kg的负离子粉体、5kg的重质碳酸钙、10kg轻质碳酸钙、5kg的超细硅藻土依次加入到研磨罐中，然后在3000rpm下高速分散20mins，然后加入45kg的光催化纳米二氧化钛浆料，再在4000rpm高速砂磨60mins；

将砂磨好的浆料转移到调漆罐，在600rpm的搅拌下加入40kg的硅丙乳液，剩余的0.2kg的消泡剂、0.3kg的流平剂、0.5kg增稠剂，继续搅拌20mins后出料；

Claims

1.一种用于隧道和地下停车场汽车尾气净化的涂料，按重量份组成为：20～40份的硅丙乳液、10～30份的光催化二氧化钛纳米粉体、5～15份的负离子粉体、5～10份的超细硅藻土、10～20份水、普通钛白粉5～15份、重质碳酸钙4～8份、轻质碳酸钙5～10份、1～4份的丙二醇、0.2～0.4的流平剂、0.3～0.8份增稠剂、0.2～0.4份消泡剂、0.8～1.5份分散剂和0.3～0.4份润湿剂。

2.根据权利要求1所述的用于隧道和地下停车场汽车尾气净化的涂料，其中，光催化材料为纳米TiO₂，为金红石型、锐钛型、金红石和锐钛的混晶，其中两者混晶的，金红石和锐钛的比例为20∶80～35∶65。

3.根据权利要求1所述的用于隧道和地下停车场汽车尾气净化的涂料，其中，负离子粉体是具有释放负离子功能的粉体，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。

4.制备权利要求1所述的用于隧道和地下停车场汽车尾气净化的涂料的办法，包括如下步骤：

1)纳米浆料的制备：添加去离子水、分散剂Hydropalat 34和Hydropalat 3204，在500rpm搅拌速率下搅拌20mins，然后慢慢加入纳米光催化粉体，先在3000rpm下高速分散30mins，然后在4000rpm下砂磨120mins，制备好稳定的纳米光催化二氧化钛浆料备用；2)光催化涂料的制备：

②在400～600rpm下，再把负离子粉体、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、超细硅藻土、普通钛白粉依次加入到研磨罐中，然后在2000～3000rpm下高速分散20～30mins，然后加入光催化纳米二氧化钛浆料，再在3000～4000高速砂磨30～60mins；

③将砂磨好的浆料转移到调漆罐，在400～600rpm的搅拌下加入硅丙乳液，剩余的消泡剂、流平剂、增稠剂，继续搅拌20～40mins后出料。