CN101781482B - 一种光催化自洁净纳米生态涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光催化自洁净纳米生态涂料及其制备方法，属于功能涂料领域。该涂料的配方为：铝溶胶15-65％、硅溶胶15-65％、氧化钛4-20％、颜料3-27％、填料3-27％、防沉剂等5-25％。其制备方法为：分别称取相应的铝溶胶、氧化钛、颜料、填料及防沉剂等，进行混合、高速分散、研磨，做为a组分；称取相应的硅溶胶，做为b组分；将a组分和b组分混合并静置熟化，即得纳米生态涂料。该涂料在原有无机成膜原料的基础上，通过添加纳米氧化钛，具有自清洁、杀菌、净化空气等功能，并且，选用天然矿石代替传统的有机试剂作为防沉剂，具有天然的安全无毒性，是一种纳米生态涂料。
Description
技术领域
本发明属于功能涂料领域，涉及一种具有光催化自洁净功能的纳米生态涂料及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的高速发展，汽车尾气排放大量的氮化物和CO；工业燃煤释放大量的SO2、CO等有害气体，使大中城市空气污染严重，可见，我国环境污染问题十分突出，特别是城市大气污染相当严重。由于空气污染的加重，使得现代建筑物、汽车工业等的相关清洁工作变得日益艰难，因此，具有降解污染物功能的光催化生态建筑材料将成为建材行业等的主流产品，而涂料作为基本的外层装饰和保护膜，具有举足轻重的作用。
近年来，纳米材料被逐步应用在光催化涂料领域。中国专利CN1786087A报道了一种具有光催化功能的纳米复合涂料及其制备方法，在TiO2体系中添加SiO2和特殊纳米材料使纳米TiO2的催化性能不再受紫外线的限制，使之在可见光区域下也能发挥其强大的催化能力，但在该涂料的制备过程中，使用有机酸、重铬酸烟酰胺等作为水溶性氧化剂，此类试剂在施工过程中或使用后期，对人体不利，也不符合环保的要求。美国专利10/635950，Cleaning-friendlyapparatus with an easily cleanable，heat-resistant surfacecoating，报道了通过在有机体系中添加SiO2、Al2O3、Fe2O3、In2O3、SnO2、ZrO2或TiO2等纳米材料来提高厨具、玻璃、陶瓷等基底的自清洁和疏水特性，但在其施工过程中，需要进行高温处理才能成膜，容易引起纳米颗粒的团聚。
纳米TiO2光催化剂具有化学性质稳定、耐氧化、安全无毒等优点。在紫外光照射下，可产生自由电子-空穴对，与吸附在TiO2表面的氧和水反应，产生活性氧及自由基。这些活性氧及自由基有很强的氧化分解能力，可将有机物氧化分解为CO2和H2O，将大气污染物NOX、SOX、NH3和H2S等氧化为无害物质，也能穿透吸附于TiO2表面的细菌、霉菌等微生物的细胞壁，从而有效地杀灭细菌，进而对空气进行去污、消毒，达到净化空气的效果。因此，将纳米TiO2、ZnO等纳米材料添加到涂料中，不仅涂层的耐洗刷性、耐老化性及耐玷污性能均有显著增强，而且还能达到自清洁、杀菌、净化空气等功能。
鉴于上述研究现状和技术特征，针对现有技术的不足，本发明提供了一种光催化自洁净纳米生态涂料及其制备方法，用以实现一种具有光催化自洁净功能的瓷膜技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光催化自洁净纳米生态涂料及其制备方法，用以实现一种具有光催化自洁净功能的瓷膜技术。
一种光催化自洁净纳米生态涂料，它是按照如下配方组成：
其中，前述的比例是按比重展开的，总量为100％。
进一步，所述的这种光催化自洁净纳米生态涂料，还具有如下技术特征：
所述的铝溶胶为水分散型纳米级氧化铝，其粒度为10-40nm。
所述的硅溶胶为水分散型纳米级氧化硅，其粒度为10-40nm。
所述的氧化钛为金红石型、锐钛型、板钛型、非晶型纳米级氧化钛或者这四种形态的任意比混合，其粒度为15-40nm。
所述的颜料主要是功能型颜料，为铜铬黑、铁锰黑、钛锰棕、铁铬棕、钴蓝、钛镍黄、钛绿、钛白粉、硅灰粉，以及烛光金粉或各种色彩颜料调配的色浆中的一种或一种以上的混合物。
所述的填料，包括纳米级微晶粉二氧化硅、钛酸钾晶须、氧化铝中的一种或一种以上的混合物。
所述的防沉剂，包括无机膨润土中的钠基膨润土、钙基膨润土、锂基膨润土、氢基膨润土(活性白土)的一种或一种以上的混合物。
一种光催化自洁净纳米生态涂料的制备方法，它可以通过如下的步骤来实现：
步骤1，按照上述配方所述的比例，分别称取相应分量的铝溶胶、氧化钛、颜料、填料及防沉剂等，进行初期混合之后，开始进行高速分散，然后对其进行研磨直至其细度达到15μm以下，将这部分原料作为a组分；
步骤2，按照上述配方所述的比例，称取相应分量的硅溶胶，将其做为b组分；
步骤3，使用时将a组分和b组分进行简单地机械混合并静置熟化，形成所述的纳米生态涂料。
进一步，所述的高速分散，是采用高速分散机带齿状分散盘以转速900-1000r/min来实现的，分散时间为2-3h。
所述的研磨，是采用篮式砂磨机来实现的，研磨时间6-8h，一般直至其细度达到15μm以下。
本发明的优点：
在不改变原有涂料制备工艺的前提下，通过添加纳米氧化钛使该涂料在紫外光照射下，可产生自由电子-空穴对，与吸附在TiO2表面的氧和水反应，产生活性氧及自由基。这些活性氧及自由基赋予涂料自清洁、杀菌、净化空气等功能。本发明以纳米级铝溶胶、纳米级硅溶胶为成膜物质，成膜后的化学键以“Si＝O”和“Al＝O”为主，完全是无机分子结构，由于其粒度介于纳米级，在后续的涂装和成型过程中，可以利用该胶体自身的粘性与附着力，来代替传统意义上的有机溶剂及粘接剂填料等，具有天然的安全无毒性，是一种环保型生态涂料。本发明主要选用天然矿石无机膨润土代替传统的有机试剂作为防沉剂，减少了涂料配方中的环境污染因素，并且此类矿石在高温下无有害气体释放，安全可靠，具有积极的环保效果。
另外，通过本发明所述的光催化自洁净纳米生态涂料的制备方法，制得的表面涂层，具有自清洁、杀菌、净化空气等功能，同时具有搪瓷品质，非常光洁，硬度也很高。而且，在涂料的制备过程中没有添加任何有机物或有毒成分，也没有任何对健康有潜在威胁的成分，其也可以应用在其它各种需要自清洁、杀菌、净化空气、耐候性好的涂料应用领域。
具体实施方式
具体实施例1：
本发明所述的光催化自洁净纳米生态涂料，可按照如下配方构成：
这些组分合起来共为1000kg。
其中的铝溶胶为水分散型纳米级氧化铝，其粒度可选为15nm。
其中的硅溶胶为水分散型纳米级氧化硅，其粒度为20nm。
其中的氧化钛为锐钛型纳米级氧化钛，其粒度为30nm。
其中的颜料，可选为铜铬黑，具有极好的耐化学腐蚀性，户外耐候性，热稳定性，耐光性，并具有无渗透性，无迁移性。
其中的填料，可选为纳米级微晶粉二氧化硅，该晶须粒度小、分散性强，有助于在涂料中实现均匀混合的目的。
其中的防沉剂，可选用无机膨润土中的钠基膨润土，该成分对整体涂料的成型、光洁度的提升可发挥作用。
具体实施例2：
本发明所述的光催化自洁净纳米生态涂料，可按照如下配方构成：
这些组分合起来共为1000kg。
其中的铝溶胶为水分散型纳米级氧化铝，其粒度可选为25nm。
其中的硅溶胶为水分散型纳米级氧化硅，其粒度为15nm。
其中的氧化钛为锐钛型纳米级氧化钛，其粒度为20nm。
其中的颜料，可选为钛白粉，其遮盖力强，粒子均匀细小，易于分散且性能稳定。
其中的填料，可选为氧化铝，该氧化铝为纳米级粉体，分散性极强，易于在涂料中实现均匀混合，同时，因为其自身的纳米效应，有利于优化涂料的性能。
其中的防沉剂，可选用无机膨润土中的锂基膨润土，具有极高的物理化学性和分散性，对涂料的成型等发挥重要的作用。
具体实施例3：
本发明所述的光催化自洁净纳米生态涂料，可按照如下配方构成：
这些组分合起来共为1000kg。
其中的铝溶胶为水分散型纳米级氧化铝，其粒度可选为35nm。
其中的硅溶胶为水分散型纳米级氧化硅，其粒度为25nm。
其中的氧化钛为锐钛型纳米级氧化钛，其粒度为10nm。
其中的颜料，可选为钴蓝，具有极好的遮盖力，色彩透明性和高着色力，热稳定性，耐光性，很高的光反射性。
其中的填料，可选为钛酸钾晶须，该晶须分散性强，有助于在涂料中实现均与混合的目的，同时，因为晶须自身的强度，有利于加强涂料的内聚力。
其中的防沉剂，可选用无机膨润土中的钙基膨润土，能增强涂层的耐水性，提高涂层的强度和附着力和分散性，增强涂料的稳定性。
本发明所述的具有光催化功能的纳米生态涂料，它可以通过如下的步骤来实现：
步骤1，实施例中所述的比例，分别称取相应分量的铝溶胶、氧化钛、颜料、填料及防沉剂等，进行初期混合之后，开始进行高速分散，然后对其进行研磨直至其细度达到15μm以下，将这部分原料作为a组分；
步骤2，实施例中所述的比例，称取相应分量的硅溶胶，将其做为b组分；
步骤3，使用时将a组分和b组分进行充分混合并静置熟化，形成所述的纳米生态涂料。
所述的高速分散，是采用高速分散机带齿状分散盘以转速900-1000r/min来实现的，分散时间为2-3h。
所述的研磨，是采用篮式砂磨机来实现的，研磨时间6-8h，一般直至其细度达到15μm以下。
施工方法：
金属基材的前处理：脱脂处理，必要时喷砂处理。
涂装方式：空气喷涂、浸涂、刷涂等。
作为举例，在金属表面上施工前，需要对金属基材进行表面净化处理，使其表面干净、无杂物、无锈斑，具体可通过对金属表面进行喷砂处理，以及脱脂去污处理等方式来实现。二在喷涂之前，可对瓷膜涂料采用300目的滤网进行过滤。
以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施方式，均在本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种光催化自洁净纳米生态涂料，其特征在于，该涂料由如下配方组成：
其中，前述的比例是按比重展开的，总量为100％。
2.根据权利要求1所述的一种光催化自洁净纳米生态涂料，其特征在于：所述水分散型纳米级氧化铝，其粒度为10-40nm。
3.根据权利要求1所述的一种光催化自洁净纳米生态涂料，其特征在于：所述水分散型纳米级氧化硅，其粒度为10-40nm。
4.根据权利要求1所述的一种光催化自洁净纳米生态涂料，其特征在于：所述的纳米级氧化钛为金红石型、锐钛型、板钛型、非晶型纳米级氧化钛或者这四种形态的任意比混合，其粒度为15-40nm。
5.根据权利要求1所述的一种光催化自洁净纳米生态涂料，其特征在于：所述的颜料为铜铬黑、铁锰黑、钛锰棕、铁铬棕、钴蓝、钛镍黄、钛绿、钛白粉、硅灰粉，以及烛光金粉中的一种或一种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种光催化自洁净纳米生态涂料，其特征在于：所述的填料，包括纳米级微晶粉二氧化硅、钛酸钾晶须、氧化铝中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种光催化自洁净纳米生态涂料，其特征在于：所述的防沉剂，包括无机膨润土中的钠基膨润土、钙基膨润土、锂基膨润土、氢基膨润土的一种或一种以上的混合物。
8.一种光催化自洁净纳米生态涂料的制备方法，其特征在于该方法包括有如下的步骤：
步骤1，按照前述的权利要求1所述的比例，分别称取相应分量的水分散型纳米级氧化铝、纳米级氧化钛、颜料、填料及防沉剂，进行初期混合之后进行高速分散，然后对其进行研磨直至其细度达到15μm以下，将这部分原料作为a组分；
步骤2，按照前述的权利要求1所述的比例，称取相应分量的水分散型纳米级氧化硅，将其作为b组分；
步骤3，使用时将a组分和b组分进行充分混合并静置熟化，形成所述的纳米生态涂料。
9.根据权利要求8所述的一种光催化自洁净纳米生态涂料的制备方法，其特征在于：所述的高速分散，是采用高速分散机带齿状分散盘以转速900-1000r/min来实现的，分散时间为2-3h。
10.根据权利要求8所述的一种光催化自洁净纳米生态涂料的制备方法，其特征在于：所述的研磨，是采用篮式砂磨机来实现的，研磨时间6-8h。
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