CN102093794A

CN102093794A - 制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法

Info

Publication number: CN102093794A
Application number: CN 201010624646
Authority: CN
Inventors: 梁斓
Original assignee: DONGGUAN TOMORROW NANO SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN TOMORROW NANO SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2011-06-15

Abstract

本发明公开了一种制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法，包括如下步骤，所有步骤都在常温下进行：在不锈钢或塑胶容器中将有机溶剂和水按比例混合并充分搅拌至均匀混合，其中有机溶剂为30-70％，添加纯净水至100％；慢慢加入成膜树脂，按混合溶剂的1-50％，并充分搅拌至均匀混合；在均匀混合液里加入固化剂、非离子型表面活性剂同时搅拌至均匀混合；加入10纳米以下的杀菌型的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶，液溶胶中纳米二氧化钛的固含量为10％，液溶胶的添加比例为制取的混合液体的1-30％，并充分搅拌至均匀混合；本发明具有广谱杀菌功效，对金黄色葡萄球菌和霉菌、酵母菌、绿浓杆菌、芽孢子杆强碱杆菌、大肠杆菌等绝大多数细菌具有杀灭功效，且该功效是长期的。

Description

制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法

技术领域

本发明涉及涂料，具体涉及一种纳米二氧化钛光催化杀菌涂料。

背景技术

现有杀菌涂料多是通过在涂料中添加杀菌防腐剂来达到杀菌效果。杀菌防腐剂主要是通过杀死细菌或使其失去生长繁殖能力来保证物料在使用过程中不产生腐败变质。杀菌防腐剂可使微生物中的蛋白质变性，降低细胞的活性，促使细菌死亡，也可使微生物的细胞遗传基因发生变异或干扰细胞内部酶的活性使其难以繁殖。

杀菌防腐剂的种类繁多，根据分子结构的不同，可分为无机杀菌防腐剂和有机杀菌防腐剂。

无机杀菌防腐剂：根据其作用原理不同，可分为氧化型和还原型。还原型杀菌防腐剂是由于它的还原能力而具有杀菌作用和漂白作用，如亚硫酸及其盐，主要用作漂白剂；氧化型杀菌防腐剂是借助氧化能力而起杀菌作用，这类杀菌防腐剂能力强，但化学性质较不稳定，易分解，作用不能持久，且有异臭味，所以多用于对设备、容器、半成品及水的消毒杀菌，主要包括氯制剂和过氧化物、金属及其离子。如次氯酸盐、氯胺、银、铜、锌等金属及其离子。

有机杀菌防腐剂：有机杀菌防腐剂具有高效、低毒、生物降解性好等优点，在造纸工业中应用较多，目前主要使用有机硫、有机溴和含氮硫杂环化合物等。有机硫、有机溴、杂环化合物等。如亚甲基双硫氰酸酯、2，2-二溴一氰基乙酰胺、1，3，5-三羟乙基均三嗓、5-氯_2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CMI)、2-甲基4-异噻唑啉3-酮(MI)等。

但添加现有杀菌防腐剂的杀菌涂料均存在以下缺点：如不能长效，有针对性，只能杀灭某些细菌，有气味，会释放气体，有毒性，对人体有不良影响等第。

现有杀菌涂料也有通过在涂料中添加锐钛矿型纳米二氧化钛来达到杀菌效果的。锐钛矿型纳米二氧化钛吸收光能量后能产生OH-自由基与负氧离子。OH-自由基与负氧离子具有很强的氧化还原能力，有很强的杀菌效果。

但现有技术无法解决10纳米以下的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶与涂料体系的相溶性问题与纳米二氧化钛粒子在涂料体系中的分散性问题。纳米二氧化钛液溶胶添加到涂料体系中后即絮凝为大粒径，且会沉淀，所以现有纳米二氧化钛涂料往往添加分散剂以令纳米二氧化钛粒子分散悬浮。10纳米以下的纳米二氧化钛方具有很好的光催化性能，当纳米二氧化钛粒子絮凝后，纳米二氧化钛涂料的光催化性能就大大降低了，甚至没有了。

因为解决不了纳米二氧化钛粒子在涂料体系的分散性问题，所以现有生产技术中是直接添加二次粒径为几十，甚至几百纳米的纳米二氧化钛，通过强力搅拌与添加分散剂的方式达到纳米二氧化钛的分散，该涂料体系为悬浮液，稳定性差。

因此，现有技术生产的纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的光催化性能都很差，同时杀菌效果也很差。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种纳米二氧化钛光催化杀菌涂料，可解决以往无法解决的10纳米以下的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶与涂料体系的相溶性问题与纳米二氧化钛粒子在涂料体系中的分散性问题。

提供一种制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法，包括如下步骤，所有步骤都在常温下进行(以下比例均为重量比)：

1)在不锈钢或塑胶容器中将有机溶剂，如乙醇和水按比例混合并充分搅拌至均匀混合，其中有机溶剂为30-70％，添加纯净水至100％；

2)慢慢加入成膜树脂，按混合溶剂的1-50％，并充分搅拌至均匀混合；

3)在均匀混合液里加入固化剂(如石油磺酸等，比例为混合液的0.1-1.2％)、非离子型表面活性剂，比例为混合液的0.1-1.5％，同时搅拌至均匀混合；

4)加入10纳米以下的杀菌型的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶，液溶胶中纳米二氧化钛的固含量为10％，液溶胶的添加比例为步骤3)中制取的混合液体的1-30％，并充分搅拌至均匀混合。

以往技术中添加纳米二氧化钛后，体系无法成为溶胶，而是悬浮液，因此必须同时添加分散剂，以帮助纳米二氧化钛粒子悬浮。本发明所形成的体系仍为液溶胶，可不添加任何润湿剂或分散剂，而体系能长期稳定，无沉淀。但为了增加本发明对底材的润湿性也可以添加合适的润湿剂。

纳米二氧化钛涂料在喷涂后的涂膜往往容易粉化，这是因为纳米二氧化钛分解了漆膜，本发明选择的体系有很好的稳定性，可耐纳米二氧化钛的分解，从而保证了涂膜的耐久性。

长效：纳米二氧化钛是一种光催化剂，本身是不损耗的。因此本发明的杀菌效用是长期的。

广谱杀菌：本发明添加的纳米二氧化钛在10纳米以下，具有很强的光催化活性，其电子跃迁产生的自由基(OH-)与负氧离子(O^2-)的氧化能力均很强，能杀死绝大多数的细菌。

无味、无嗅：二氧化钛是一种稳定的金属氧化物，没有气味，也不会释放分解为气体或其他物质；无毒：二氧化钛无毒，对人体无危害，也不会造成其他污染；本发明产品不但能够杀死细菌，还能够分解尸毒。

本发明效果：

本发明具有广谱杀菌功效，对金黄色葡萄球菌和霉菌、酵母菌、绿浓杆菌、芽孢子杆强碱杆菌、大肠杆菌等绝大多数细菌具有杀灭功效。且该功效是长期的。

具体实施方式

提供一种制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法，包括如下步骤，所有步骤都在常温下进行，以下比例均为重量比：

3)在均匀混合液里加入固化剂(如石油磺酸等，比例为混合液的0.1-1.2％)、非离子型表面活性剂，如蔗糖酯，比例为混合液的0.1-1.5％，同时搅拌至均匀混合；

4)加入10纳米以下的杀菌型的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶，液溶胶中纳米二氧化钛的固含量为10％，液溶胶的添加比例为步骤三中制取的混合液体的1-30％并充分搅拌至均匀混合。

2、根据权利要求1所述制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法，其特征在于，所述有机溶剂是乙醇。

在上述制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法中，所述成膜树脂是丙烯酸树脂或环氧树脂。

在上述制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法中，所述固化剂是石油磺酸，所述非离子型表面活性剂是蔗糖酯。

本产品的主要成分为锐钛矿型纳米二氧化钛、溶剂：水、乙醇或其他有机溶剂、成膜树脂：如丙烯酸树脂、环氧树脂等及助剂：如石油磺酸、蔗糖酯等。

原理：

本发明产品中添加了10纳米以下的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶，该纳米二氧化钛吸收光能量之后，价带中的电子就会被激发到导带，形成带负电的高活性电子e-，同时在价带上产生带正电的空穴h+。在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同位置。热力学理论表明，分布在表面的h+可以将吸附在TiO2表面OH-和H2O分子氧化成(.OH)自由基，而.OH自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化并分解各种有机污染物(甲醛、苯、TVOC等)和细菌及部分无机污染物(氨、NOX等)，并将最终降解为CO2、H2O等无害物质。由于.OH自由基对反应物几乎无选择性，因而在光催化中起着决定性的作用。同时电子跃迁时还会与氧分子(O²)结合产生负氧离子，负氧离子也具有很强的氧化还原能力。此外，许多有机物的氧化电位较TiO2的价带电位更负一些，能直接为h+所氧化。而TiO2表面高活性的e-侧具有很强的还原能力，可以还原去除水体中金属离子。应用以上原理纳米涂料广泛应用于杀菌、自洁、空气净化等领域。

Claims

1.一种制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法，其特征在于，包括如下步骤，所有步骤都在常温下进行，以下比例均为重量比：

1)在不锈钢或塑胶容器中将有机溶剂和水按比例混合并充分搅拌至均匀混合，其中有机溶剂为30-70％，添加纯净水至100％；

3)在均匀混合液里加入固化剂，比例为混合液的0.1-1.2％、非离子型表面活性剂，比例为混合液的0.1-1.5％同时搅拌至均匀混合；

2.根据权利要求1所述制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法，其特征在于，所述有机溶剂是乙醇。

3.根据权利要求1所述制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法，其特征在于，所述成膜树脂是丙烯酸树脂或环氧树脂。

4.根据权利要求1所述制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法，其特征在于，所述固化剂是石油磺酸，所述非离子型表面活性剂是蔗糖酯。