CN101525934B - 一种楼宇外墙面抗紫外线的自洁涂层在常温下的喷涂工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗紫外线纳米催化自洁涂层在常温下的喷涂工艺，克服了现有技术一定要在高温制作的局限，对现有的过氧钛酸制备的锐钛型的TiO2溶胶液方法进行改进，让其在低温光固化成为可能，并且能够实现在常温下固化的TiO2功能性自洁涂层。所述纳米TiO2功能性自洁涂层；由于纳米TiO2功能性涂层在紫外线照射下，对烃类化学物有催化氧化的作用，起到对涂层自洁的目的。本发明具有抗紫外线、耐候抗老化、抗菌防酶、防污脱臭等有益效果，可以大大净化城市空气质量，提高环保节能减排的水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种楼宇外墙面抗紫外线的自洁涂层在常温下的喷涂工艺，具体地涉及纳米TiO2溶胶液在楼宇外墙面的喷涂工艺。
背景技术
现有的楼宇外墙经长期风吹雨淋、暴晒、干湿交替、冷热变换会引起建筑外力面变色、蒙污、粉化、龟裂、起皮、脱落等老化现象。阳光辐射也能够使塑料、合成树脂、有机玻璃等合成材料中的高分子链段降解导致老化。经大量研究和工程应用确认，老化现象主要是由于太阳中紫外线对基板和涂料的降解破坏引起的。这种现象的出现，不仅严重影响了城区楼宇的美观和外力面的防护作用，使外力面防水和隔热失去效果，增加了楼宇的维护成本和能量的消耗，由于重新清洁和施工，又带来高空作业安全隐患。因此研制具有良好的耐沾污性能和耐候性能的自洁涂料是一个重要的研究方向。
目前，制备纳米TiO2方法主要有两种：一种是Sol-gel法，但有Sol-gel法制备的TiO2薄膜通常是无定型，需在高温300-800℃进一步退火处理来实现TiO2的转晶和增加薄膜的致密性。因此，这就导致了在现场和常温以及有机塑料等不耐热基材上涂覆具有抗紫外线自洁锐钛矿晶型TiO2涂层的困难性，使涂层的应用范围受到很大的限制。
还有一种方法是：利用过氧钛酸在低温下制备具有锐钛矿晶型的并具有良好成膜性氧化钛溶胶，可以通过调节过氧钛酸不同的陈化时间，达到实现锐钛二氧化钛转晶过程，但还有部分过氧键残留在氧化钛粒子的表面，使实际生产容易操作。同时，这些过氧键的存在使氧化钛粒子之间互相排斥，因而在中性条件下该溶胶粒子不会团聚，有良好的稳定性，使规模化生产成为可能。
本发明的目的是克服现有技术一定要在高温退火处理，使得TiO2转变为锐钛型晶体的局限，提供常温制作纳米TiO2溶胶液的方法，并且能够实现纳米TiO2溶胶液在常温下固化。
发明内容
本发明的目的是提供一种楼宇外墙面抗紫外线的自洁涂层在常温下的喷涂工艺，并且能够实现在常温下形成固化的TiO2功能性自洁涂层，减缓有色基板褪色老化，从而延长外力面光泽和寿命的效果。真正显示超强的耐候性、耐污性面朝腐蚀性，达到隔热环保、节能减排的效果。
为实现本发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种楼宇外墙面抗紫外线的自洁涂层在常温下的喷涂工艺，利用过氧钛酸在低温下制备的锐钛型的TiO2溶胶液，利用所述的TiO2溶胶液对楼宇外封面进行喷涂，其具体特征在于，该工艺的包括以下步骤：
(1)修补楼宇外墙面，使外墙面形成平整、光滑的外墙表面；
(2)对步骤(1)修整过后的外墙面，进行水洗处理，去除杂质，污洉；
(3)采用所述的TiO2溶胶液中，添加硅酸盐和金属烷氧基作添加剂，利用口径在1.0以下自动空气喷枪，喷枪口距墙面13~15cm，横纵向对墙面自动将添加硅酸盐和金属烷氧基作添加剂的TiO2溶胶液喷涂三次；
(4)喷涂后的72小时内，对楼宇外墙面喷涂TiO2溶胶液形成的自洁层，进行防水、防风和保温处理，保证风速不大于三级，保证自洁层的固化温度在-20到40℃之间。
本发明表明在建筑基材外力面常温喷制TiO2涂层，一方面可利用太阳光的光催化作用，具有超强的氧化性吸附有害物质的能力，将产生氧化反映分解有机物污染物，如汽车尾气和工业废气产生的甲醛、甲苯等油污和无机污染物二氧化硫、氮氧化物等降解为二氧化碳和水以及其他单质，由于涂层的亲水性，所以很容易被雨水冲走，达到自洁。
另一方面可利用纳米TiO2超强屏蔽UV功能，，经分光光度计测试表明：具有极强的UV屏蔽作用，对UVA(320~400nm)屏蔽达到88％；对UVB(290~320nm)屏蔽率达到85％；对UVC(200~290nm)屏蔽率达到80％以上，由于具有超强的抗紫外线吸收功效，提高了楼宇基板的耐候性；涂覆有该纳米涂层的装饰板还具有很好的隔热效果。由于纳米TiO2涂层对水形成强大的张力，所以纳米TiO2涂层还具有超强的亲水性能。
本发明的制作工艺，采用此种技术制作抗紫外线纳米二氧化钛自洁外力面幕墙，不需要另外筹建工厂和添置在厂内生产制作的大型生产设备，减少了对外力面材料从购买、选材、加工、制作、包装、储存、运输、安装等十几道工序，大大降低了投资生产、运输、安装等成本，是对已建好的楼宇外力面采用自洁技术的很好的补充，同时也提高了制作生产效率，降低了生产成本。
采用常温喷涂技术完全可以保证纳米TiO2的抗紫外线的自洁效果涂层维粒径20纳米以下的TiO2喷涂厚度为2~4微米，即使在玻璃上，也不会产生彩虹、涂层脱落等现象。经过480小时以上的自然阳光中的254nm紫外线充分激活固化，完全可达到耐磨性的H级，而且涂层透明度高，附着力强，适于常温工业化生产制作。
所述纳米TiO2功能性溶胶液，采用本发明工艺自动喷涂制作在楼宇建筑外力面上，表面受紫外线辐射具有光催化作用，形成空穴和自由电子。空穴和自由电子将吸附在TiO2表面的空气和水蒸气氧化成具有超氧化性的氢氧自由基(-OH)及超氧阴离子(O2 -)，尤其是(-OH)氧化能力极强。这种超强的氧化性可降解汽车尾气和工业废气中排放出来的有机物如甲醛、甲苯等油污，分解为二氧化碳和水，那么表层的无机物如二氧化硫、氮氧化物及其他单质，就失去了黏附力，当下雨时(或用水冲洗)，已经降解的有机物和失去黏附力的无机物在超亲水性作用下很容易被水冲走，不留下水滴，真正达到自洁的效果。也不需要使用大量的人工的定期清洁、刷洗，消除了高空无序作业的安全隐患；再也不需要使用大量的化学洗涤剂，减少了对周边环境造成的严重污染；大大降低了高层楼宇建筑外力面的维护成本，涂层的抗紫外线功能减缓了基板的老化，使楼宇建筑外力面长期保持崭新的外观。应用的领域还包括城市景观雕塑、城市大型广告牌、交通路牌、考古出土文物等其他户外城市景观设施。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步的说明。
本实施例利用过氧钛酸在低温下制备的锐钛型的TiO2溶胶液，利用所述的TiO2溶胶液对楼宇外封面进行喷涂，其具体喷涂工艺的包括以下步骤：
(1)修补楼宇外墙面，使外墙面形成平整、光滑的外墙表面；
(2)对步骤(1)修整过后的外墙面，进行水洗处理，去除杂质，污洉；有条件的话，采用去离子水清洗的效果更佳；
(3)采用上述的TiO2溶胶液中，添加硅酸盐和金属烷氧基作添加剂，使溶胶能在常温下固化；利用口径在1.0以下自动空气喷枪，喷枪口距墙面13~15cm，横纵向喷涂三次；喷涂后从墙面各个角度观看，以表面均匀、无花纹、无流挂、无气泡、无麻点、无遗漏、无异物、无条纹、无彩虹为宜。
(4)喷涂后的72小时内，对楼宇外墙面喷涂TiO2溶胶液形成的自洁层，进行防水、防风和保温处理，勿将异物与墙面涂层的表面接触，保证风速不大于三级，保证自洁层的固化温度在-20到40℃之间。
经上述抗紫外线自洁涂层的制作生产工艺完成的楼宇基板，外力面样板，均通过国家相关权威检测机构的检测，其检测结果请参考下附表。
附表：
| 序号 | 项目名称 | 检测结果 | 检测单位 |
| 1 | 遮阳系数检测 | 0.86 | 信义玻璃控股有限公司 |
| 2 | 紫外线屏蔽检测(200nm～500nm) | 85％以上 | 南玻工程玻璃有限公司 |
| 3 | 降解率检测 | 经过光催化，油酸的光降解率平均超过80％ | 深圳大学化学与化工学院 |
| 4 | 透明度测试 | 与普通玻璃比较，差值小于1％以内 | 南玻工程玻璃有限公司 |
| 5 | 耐酸性测试 | 无异常 | 按国家标准GB/T18915.1——2002测试 |
| 6 | 耐碱性测试 | 无异常 | 按国家标准GB/T18915.1——2003测试 |
| 序号 | 项目名称 | 检测结果 | 检测单位 |
| 7 | 化学品危险性试验及分类鉴定 | 不属于腐蚀品、毒害品、爆炸品、氧化剂 | 国家安全生产监督管理局化学品登记中心 |
| 8 | 扫描电子显微镜(SEM)检测 | 纳米二氧化钛颗粒直径小于10nm，致密均匀地形成一层薄膜，坚实地附着在玻璃基体上 | 功能有机分子化学国家重点实验室 |
Claims (1)
1.一种楼宇外墙面抗紫外线的自洁涂层在常温下的喷涂工艺，利用过氧钛酸在低温下制备的锐钛型的TiO2溶胶液，利用所述的TiO2溶胶液对楼宇外墙面进行喷涂，其特征在于：该工艺包括以下步骤：
(1)修补楼宇外墙面，使外墙面形成平整、光滑的外墙表面；
(2)对步骤(1)修整过后的外墙面，进行水洗处理，去除杂质，污垢；
(3)采用所述的TiO2溶胶液中，添加硅酸盐和金属烷氧基作添加剂，利用口径在1.0以下自动空气喷枪，喷枪口距墙面13-15cm，横纵向对墙面自动将添加硅酸盐和金属烷氧基作添加剂的TiO2溶胶液喷涂三次；
(4)喷涂后的72小时内，对楼宇外墙面喷涂所述的TiO2溶胶液形成的自洁层，进行防水、防风和保温处理，保证风速不大于三级，保证自洁层的固化温度在-20到40℃之间。
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