CN102796407A - 一种有机-无机杂化光催化涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机-无机杂化光催化涂料，按质量百分含量计，其组成包括纳米二氧化钛1～6％、钾水玻璃溶液10～35％、填料1～35％、润湿分散剂0～1％、乳液0.1～5％、酸溶液5～20％和水，以上各组分质量百分含量之和为100％。还提供了该涂料的制备方法，首先将酸溶液滴加到钾水玻璃溶液中，其次将纳米二氧化钛和填料加入钾水玻璃溶液中，并搅拌均匀，最后将得到的液体加入到乳液中，再加入水，分散均匀后即得到涂料，加入钾水玻璃溶液的还可以有润湿分散剂。该涂料不仅耐水性和粘结性都比较好，而且还具有很强的光催化降解汽车尾气的能力，可以广泛应用于路面，隔离墩，路边沿，栏杆等处，能够有效防止汽车尾气造成的大气污染。
Description
【技术领域】
本发明属于化工涂料技术领域，涉及一种光催化涂料及其制备方法。
【背景技术】
将光催化剂纳米二氧化钛与涂层材料相结合，制备具有光催化效果的涂料，涂装于路面、隔离墩、路边沿、栏杆等，可以有效吸收分解汽车尾气，将是治理越来越多汽车排放的尾气造成的污染的应用方向。同时，水性无机涂料以水为介质，具有无毒、无味、不含有VOC和其他有机物质、施工方便、原材料资源丰富、价格较低等一系列的优点。水性无机涂料具有硬度高，耐磨性好的优点，但是水性无机涂料最大的缺点是耐水性和粘结力较差，这些缺点阻碍了它的广泛应用。
【发明内容】
为了解决上述问题，本发明提供一种钾水玻璃与乳液复合杂化涂料，该涂料具有较好的耐水性和粘结力，具有良好的耐磨性能，并且光催化降解氮氧化物的效果也比较好，为了达到上述目的，本申请采用以下技术方案：
一种有机-无机杂化光催化涂料，按质量百分含量计，其组成包括：
纳米二氧化钛 1～6％；
钾水玻璃溶液 10～35％；
填料 1～35％；
润湿分散剂 0～1％；
乳液 0.1～5％；
酸溶液 5～20％；
还包括水，以上各组分质量百分含量之和为100％。
上述纳米二氧化钛的晶型是锐钛矿型，一次粒径为30-80nm。
上述润湿分散剂为丙烯酸钠盐或丙烯酸胺盐。
上述乳液为硅丙乳液或苯丙乳液。
上述酸溶液为硫酸溶液、盐酸溶液、磷酸溶液或乙酸溶液，酸的质量浓度为10～20％。
上述填料为硅藻土和\或沉淀硫酸钡，硅藻土与沉淀硫酸钡的质量比为1∶0.2～2.2。
并且本发明提供了一种有机-无机杂化光催化涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、将酸溶液滴加到钾水玻璃溶液中；
b、将纳米二氧化钛和填料加入钾水玻璃溶液中，并搅拌均匀；
c、将步骤b得到的液体加入到乳液中，最后加入水，分散均匀后即得到涂料。
上述步骤b中加入钾水玻璃溶液的还包括润湿分散剂。
晶型是锐钛矿型的纳米二氧化钛在紫外光或太阳光的紫外光的照射下会吸收能量，在其表面形成很多的电子-空穴对，这些电子-空穴对具有很强的氧化还原能力，能降解有机物以及汽车尾气中的氮氧化合物、硫化物、一氧化氮等有害气体，还有很强的杀菌能力。二氧化钛对人体无害，是环境友好型的材料。
钾水玻璃的分子通式为K2O·mSiO2·nH2O，m是模数，为1-4，n随生产厂家的不同而不同，为4-30，钾水玻璃溶液的浓度在40％-80％。它与一定量的酸和填料混合后，可以制得低温固化的无机涂料，该涂料与金属、水泥、各种砖、石等具有很好的结合力，具有较强耐水、耐酸、耐腐蚀、耐候、耐高温、阻燃等特性，且对环境和身体健康无毒害作用，来源丰富，价格低廉。与一定量的乳液复配成水性有机-无机杂化涂料，乳液可增强涂膜柔韧性、耐水性与粘结强度等，提高了钾水玻璃涂料的性能。
本发明有机-无机杂化光催化涂料施工后可室温放置48小时以上固化，也可用120℃左右的热风作用下2小时固化，该涂料主要原料来源丰富，价格低廉；该涂料不仅耐水性和粘结性都比较好，而且还具有很强的光催化降解汽车尾气的能力，可以广泛应用于路面，隔离墩，路边沿，栏杆等处，有效防止汽车尾气造成的大气污染；该涂料可以在室温固化，施工方便，便于室外喷、刷等方法施工；该涂料制备工艺简单，工艺参数比较容易控制。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的阐述和说明。选用的KD-8或KD-9乳液是国民淀粉公司的硅丙乳液。
实施例1
将质量浓度为10％的20g硫酸溶液滴加到到质量分数为30％，模数为2.8的40g钾水玻璃溶液中，取晶型为锐钛矿型一次粒子粒径是50-70nm的纳米二氧化钛4g、硅藻土1 6g和沉淀硫酸钡40g，分散均匀后，将分散浆加入到3gKD-8乳液中，加入123g水，再以150转/分的转速搅拌30min分散均匀，即得到涂料。将涂料涂布于玻璃板上，进行固化养护。参照JG/T3049-1998的状态标准状态下进行粘结强度的试验，参照GB/T1733-93的状态下进行漆膜耐水性测试，涂料的粘结力达到1.5MP，耐水性达到30天。使用光源主波段为365nm的18W紫外灯，把涂膜的玻璃板放置于光催化测试箱中进行二氧化氮的降解实验，容器中二氧化氮的初始浓度为9.3mg/m3，检测器持续检测二氧化氮气体的光降解情况，100min中内二氧化氮的降解率为83％，而同等情况下未加二氧化钛的涂料的光降解率为20％。
实施例2
将质量浓度为16％的24g盐酸溶液滴加到到质量分数为41％，模数为3.1的56g钾水玻璃溶液中，取晶型为锐钛矿型一次粒子粒径是30-50nm的纳米二氧化钛6g、丙烯酸钠盐0.2g、硅藻土30g和沉淀硫酸钡26g，分散均匀后，将分散浆加入到6gKD-9乳液中，加入51.8g水，再以150转/分的转速搅拌30min分散均匀，即得到涂料。将涂料涂布于玻璃板上，进行固化养护。参照JG/T3049-1998的状态标准状态下进行粘结强度的试验，参照GB/T1733-93的状态下进行漆膜耐水性测试，涂料的粘结力达到2.0MP，耐水性达到35天。使用光源主波段为365nm的18W紫外灯，把涂膜的玻璃板放置于光催化测试箱中进行二氧化氮的降解实验，容器中二氧化氮的初始浓度为9.3mg/m3，检测器持续检测二氧化氮气体的光降解情况，100min中内二氧化氮的降解率为95％，而同等情况下未加二氧化钛的涂料的光降解率为21％。
实施例3
将质量浓度为12％的20g乙酸溶液滴加到到质量分数为45％，模数为3.5的60g钾水玻璃溶液中，取晶型为锐钛矿型一次粒子粒径是30-60nm的纳米二氧化钛10g、丙烯酸胺盐0.5g、硅藻土40g和沉淀硫酸钡36g，分散均匀后，将分散浆加入到10gKD-8乳液中，加入223.5g水，再以150转/分的转速搅拌30min分散均匀，即得到涂料。将涂料涂布于玻璃板上，进行固化养护。参照JG/T3049-1998的状态标准状态下进行粘结强度的试验，参照GB/T1733-93的状态下进行漆膜耐水性测试，涂料的粘结力达到1.8MP，耐水性达到40天。使用光源主波段为365nm的18W紫外灯，把涂膜的玻璃板放置于光催化测试箱中进行二氧化氮的降解实验，容器中二氧化氮的初始浓度为9.3mg/m3，检测器持续检测二氧化氮气体的光降解情况，100min中内二氧化氮的降解率为94％，而同等情况下未加二氧化钛涂料的光降解率为20％。
需要指出的是，上述实施例仅是本发明较佳的实施方案，并不能看成对本发明技术方案的限制，在本发明技术思想基础上做出的任何改动，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种有机-无机杂化光催化涂料，按质量百分含量计，其组成包括：
纳米二氧化钛 1～6％；
钾水玻璃溶液 10～35％；
填料 1～35％；
润湿分散剂 0～1％；
乳液 0.1～5％；
酸溶液 5～20％；
还包括水，以上各组分质量百分含量之和为100％。
2.根据权利要求1所述的有机-无机杂化光催化涂料，其特征是：所述纳米二氧化钛的晶型是锐钛矿型，一次粒径为30-80nm。
3.根据权利要求1所述的有机-无机杂化光催化涂料，其特征是：所述润湿分散剂为丙烯酸钠盐或丙烯酸胺盐。
4.根据权利要求1所述的有机-无机杂化光催化涂料，其特征是：所述乳液为硅丙乳液或苯丙乳液。
5.根据权利要求1所述的有机-无机杂化光催化涂料，其特征是：所述酸溶液为硫酸溶液、盐酸溶液、磷酸溶液或乙酸溶液，酸的质量浓度为10～20％。
6.根据权利要求1所述的有机-无机杂化光催化涂料，其特征是：所述填料为硅藻土和\或沉淀硫酸钡。
7.根据权利要求6所述的有机-无机杂化光催化涂料，其特征是：所述硅藻土与所述沉淀硫酸钡的质量比为1∶0.2～2.2。
8.一种有机-无机杂化光催化涂料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
a、将酸溶液滴加到钾水玻璃溶液中；
b、将纳米二氧化钛和填料加入钾水玻璃溶液中，并搅拌均匀；
c、将步骤b得到的液体加入到乳液中，最后加入水，分散均匀后即得到涂料。
9.根据权利要求8所述的有机-无机杂化光催化涂料的制备方法，其特征是：所述步骤b中加入钾水玻璃溶液的还包括润湿分散剂。
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