CN101781484A - 一种光催化环保型纳米瓷膜涂料及其制备方法 - Google Patents

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李力锋
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Abstract

本发明提供了一种光催化环保型纳米瓷膜涂料及其制备方法，属于功能涂料领域。该纳米瓷膜涂料主要通过纳米级铝溶胶、光触媒体、颜料、填料、钛酸钾晶须、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷等制备，其中，光触媒体为纳米二氧化钛、纳米氧化锌中的一种或它们的复合体系。其制备方法为：分别称量相应的纳米级氧化铝、光触媒体、颜料、填料、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷，进行混合、高速分散，再加入钛酸钾晶须进行低速分散即得光催化环保型纳米瓷膜涂料。通过本发明制备的涂层，具有自清洁、杀菌、净化空气等功能，同时，具有天然的安全无毒性，是一种环保型纳米瓷膜涂料。

Description

一种光催化环保型纳米瓷膜涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于功能涂料领域，涉及一种具有光催化功能的纳米瓷膜涂料及其制备方法。
背景技术
目前，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。工业燃煤释放大量的SO2、CO等有害气体；随着汽车工业的高速发展，汽车尾气排放大量的氮氧化物和CO使大中城市空气污染严重；许多室内装饰材料和家具会慢慢释放出诸如醛类、酚类、醇类等小分子有害有机物，中央空调也产生难闻的气味和传播致病微生物。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在本世纪必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。
随着纳米科技的高速发展，纳米材料被逐步应用在光催化涂料领域。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。纳米TiO2、ZnO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，与吸附在它们表面的氧和水反应，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，也能穿透吸附于其表面的细菌、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。
近年来关于光催化涂料方面的报道越来越多。美国专利10/635950，Cleaning-friendly apparatus with an easilycleanable，heat-resistant surface coating，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，并且使施工过程复杂不宜操作；中国专利CN 1786087A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。
鉴于上述技术特征，针对现有技术的不足，本发明提出了一种光催化环保型纳米瓷膜涂料及其制备方法，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
本发明的目的是提供一种光催化环保型纳米瓷膜涂料及其制备方法，用以实现一种具有光催化自洁净功能的瓷膜技术。
一种光催化环保型纳米瓷膜涂料，它包括如下配方组成：
Figure G2009101999591D00021
这些组分合起来共为1000份。
进一步，所述的光催化环保型纳米瓷膜涂料，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。
所述的光触媒体为纳米二氧化钛或者纳米氧化锌中的至少一种，其粒度为10-40nm。
所述的纳米二氧化钛为金红石型、锐钛型、板钛型、非晶型或者这4种形态的任意比混合。
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、氧化铝中的一种或一种以上的混合物。
所述的钛酸钾晶须，是四钛酸钾晶须、六钛酸钾晶须、八钛酸钾晶须中的一种或一种以上的混合物。
对应着所述的甲基三甲氧基硅烷，还可以混合配入甲基三氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷中的一种或两种。
一种光催化环保型纳米瓷膜涂料的制备方法，它是这样实现的，该方法包括有如下的步骤：
按照上述的比例，分别称量相应分量的水分散型纳米级氧化铝、光触媒体、颜料、填料、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷，进行初期混合之后，开始进行高速分散，分散细度达到15μm以下，再把按照上述的比例称量好的钛酸钾晶须投入其中，继续进行低速分散，生成所述的光催化环保型纳米瓷膜涂料。
进一步，所述的光催化环保型纳米瓷膜涂料的制备方法，还具有如下技术特征：
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。
所述的低速分散，是采用低速分散机带齿状分散盘以转速400-500r/min来实现的，分散时间为5-8h。
本发明的优点：本发明所述的这种光催化环保型纳米瓷膜涂料，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或氧化锌等光触媒体使该涂料在紫外光照射下，可产生自由电子-空穴对，与吸附在其表面的氧和水反应，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。并且本发明以纳米级铝溶胶等为成膜物质，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，从而能够有效避免环境的污染，以及对人体健康的不利影响，是一种环保型生态涂料。通过本发明中光催化环保型纳米瓷膜涂料的制备方法，所制得的表面涂层，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环保型纳米瓷膜涂料，可按照如下配方构成：
Figure G2009101999591D00041
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，其粒度为20nm。
其中的光触媒体为纳米氧化锌，其粒度为15nm。
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。
其中的钛酸钾晶须，可选为八钛酸钾晶须。该成分对整体涂料的成型、强度的提升，可发挥作用。
具体实施例2：
本发明所述的光催化环保型纳米瓷膜涂料，可按照如下配方构成：
Figure G2009101999591D00051
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，其粒度为30nm。
其中的光触媒体为锐钛型和板钛型纳米二氧化钛的任意比例混合物，其粒度为10nm。
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。
其中的钛酸钾晶须，可选为八钛酸钾晶须。该成分对整体涂料的成型、强度的提升，可发挥作用。
具体实施例3：
本发明所述的光催化环保型纳米瓷膜涂料，可按照如下配方构成：
Figure G2009101999591D00052
Figure G2009101999591D00061
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，其粒度为30nm。
其中的光触媒体为锐钛型纳米二氧化钛，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。
其中的钛酸钾晶须，可选为六钛酸钾晶须。
另外，在本实施例中，对应着所述的甲基三甲氧基硅烷，还混合胚乳甲基三氯硅烷和苯基三甲氧基硅烷。
前述配方中的水分散型纳米级氧化铝，是没有任何沉淀的胶体，该胶体是加入其它成分的基材。它的作用很多，比如，在后续的涂装和成型过程中，还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以及粘接剂填料，从而能够有效避免环境的污染，以及对人体健康的不利影响。此外，尺寸均匀、低粒度的氧化铝颗粒，也是制备品质稳定、表层之谜、低缺陷瓷膜涂料的重要保证。
本发明所述的光催化环保型纳米瓷膜涂料，它可以通过如下的步骤来实现：
按照上述的比例，分别称量相应分量的水分散型纳米级氧化铝、光触媒体、颜料、填料、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷，进行初期混合之后，开始进行高速分散2-3h，分散细度达到15μm以下，再把按照上述的比例称量好的钛酸钾晶须投入其中，继续进行低速分散5-8h，生成所述的光催化环保型纳米瓷膜涂料。
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。
所述的低速分散，是采用低速分散机带齿状分散盘以转速400-500r/min来实现的，分散时间为5-8h。
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。
所述制备好的瓷膜涂料，能够在多种固体表面上进行涂装，典型的固体包括但不限定为：
1，包括铁、铝、铜、锌等在内的常用金属，以及这些金属所组成的各种器材。
2，常用的无机材料，包括水泥、玻璃、大理石板、砖块等。
3，常用的有机材料，包括硬度比较高的塑料或树脂，以及木头、硬纸板等材质。
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；作为举例，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。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 (11)

1.一种光催化环保型纳米瓷膜涂料，其特征在于，该涂料由如下
配方组成：
组成                重量
铝溶胶              300-500
光触媒体            40-200
颜料                80-120
填料                50-100
钛酸钾晶须          35-45
甲基三甲氧基硅烷    260-40
甲基三乙氧基硅烷    40-80
这些组分合起来共为1000份。
2.根据权利要求1所述的一种光催化环保型纳米瓷膜涂料，其特征在于：所述的铝溶胶为水分散型纳米级氧化铝，其粒度为10-40nm。
3.根据权利要求1所述的一种光催化环保型纳米瓷膜涂料，其特征在于：所述的光触媒体为纳米二氧化钛或者纳米氧化锌中的至少一种，其粒度为10-40nm。
4.根据权利要求3所述的一种光催化环保型纳米瓷膜涂料，其特征在于：所述的纳米二氧化钛为金红石型、锐钛型、板钛型、非晶型或者这4种形态的任意比混合。
5.根据权利要求1所述的一种光催化环保型纳米瓷膜涂料，其特征在于：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。
6.根据权利要求1所述的一种光催化环保型纳米瓷膜涂料，其特征在于：所述的填料，包括纳米级微晶粉二氧化硅、氧化铝中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种光催化环保型纳米瓷膜涂料，其特征在于：所述的钛酸钾晶须，是四钛酸钾晶须、六钛酸钾晶须、八钛酸钾晶须中的一种或一种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种光催化环保型纳米瓷膜涂料，其特征在于：对应着所述的甲基三甲氧基硅烷，还可以混合配入甲基三氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷中的一种或两种。
9.一种光催化环保型纳米瓷膜涂料的制备方法，其特征在于该方法包括有如下的步骤：
以权利要求1所述的比例，分别称量相应分量的水分散型纳米级氧化铝、光触媒体、颜料、填料、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷，进行初期混合之后，开始进行高速分散2-3h，分散细度达到15μm以下，再把权力要求1所述的比例称量好的钛酸钾晶须投入其中，继续进行低速分散5-8h，生成所述的光催化环保型纳米瓷膜涂料。
10.根据权利要求9所述的一种光催化环保型纳米瓷膜涂料的制备方法，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。
11.根据权利要求9所述的一种光催化环保型纳米瓷膜涂料的制备方法，其特征在于：所述的低速分散，是采用低速分散机带齿状分散盘以转速400-500r/min来实现的，分散时间为5-8h。
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