CN103555008B - 一种水性光触媒透明涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水性光触媒透明涂料，由5～25重量份的光触媒组份A和50～95重量份的亲水组份B混合而成，在水性光触媒涂料总重量中，作为光触媒的纳米二氧化钛溶胶占0.2～2.0wt%；亲水组份B中，含硅羟基的丙烯酸酯乳液和硅溶胶作为复合成膜物质，二者的重量比为1：3～10；光触媒组份A由5～40重量份纳米二氧化钛溶胶，1～2重量份丙二醇和50～95重量份水混合而成；亲水组份B由30～80重量份水，5～30重量份硅溶胶，1～10重量份含硅羟基的丙烯酸乳液，0.5～5重量份亲水改性助剂，1～2重量份丙二醇和0.1～0.5重量份润湿剂混合而成。本发明涂料涂膜户外耐沾污明显且耐候性好，符合环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性光触媒透明涂料，特别适合作为外墙罩面透明涂料,具有光催化自清洁的作用。
背景技术
空气中含有大量的粉尘、油污等污染物，这些污染物很容易粘附在建筑物外立面以及窗台、露台等平面结构处，严重的甚至渗入装饰层的内部，日积月累使得建筑物变得灰暗老旧，严重影响建筑物的美观和装饰材料的装饰效果，增加了建筑物墙面清洁和维护成本。目前解决建筑物外墙面沾污的方法，归纳起来主要有两种：一种是疏水除污，另一种是亲水除污。但这两种方法均存在局限性，前者不能做到类似“荷叶效应”的去污效果，且容易出现难看的雨痕现象；后者则很难获得超亲水性，且亲水涂膜一旦被污染就很难恢复。
发明内容
本发明的目的是:提供一种水性光触媒透明涂料，其涂膜在光照和雨水的作用下具有显著的自清洁效果，可以解决外墙涂料耐沾污性差的问题。
实现本发明目的的技术方案是：一种水性光触媒透明涂料，其特征在于，由5～25重量份的光触媒组份A和50～95重量份的亲水组份B混合而成，在水性光触媒透明涂料总重量中，作为光触媒的纳米二氧化钛溶胶占0.2～2.0wt%；亲水组份B中，含硅羟基的丙烯酸酯乳液和硅溶胶作为复合成膜物质，二者的重量比为1：3～10。
上述水性光触媒透明涂料中，所述光触媒组份A由5～40重量份的纳米二氧化钛溶胶，1～2份的丙二醇和50～95重量份的水混合而成，其中，纳米二氧化钛溶胶的二氧化钛为锐钛型，纳米二氧化钛含量为5～35wt%，其平均粒径在5～30nm之间；
所述亲水组份B由30～80重量份的水，5～30重量份的硅溶胶，1～10重量份的含硅羟基的丙烯酸乳液，0.5～5重量份的亲水改性助剂，1～2重量份的丙二醇和0.1～0.5重量份的润湿剂混合而成，其中：
亲水改性助剂为HS-330T，聚乙烯醇PVA-1788，平均分子量在4000～6000之间的聚乙二醇中的一种或几种；
含硅羟基的丙烯酸酯乳液为中海油常州环保涂料有限公司的SA硅羟基乳液，其硅羟基是指与硅原子连接的羟基，在该丙烯酸酯乳液固体份中，硅羟基含量为7.0～19wt％；
硅溶胶为弱碱性硅溶胶，其pH值为7～10，二氧化硅含量在20～40wt％之间；
润湿剂为BYK公司的BYK-346或海川化工公司的PE-100。
上述水性光触媒透明涂料中，所述纳米二氧化钛溶胶为杭州万景新材料有限公司的VK-TA33，上海羿辉纳米科技有限公司的YH-Ti-02，东莞市明天纳米科技有限公司的MT-8120中的一种或几种。
上述水性光触媒透明涂料中，所述硅溶胶为浙江宇达化工公司的改性钠型硅溶胶GS-25、GS-30，浙江宇达化工公司的铵型硅溶胶NS-25、NS-30中的一种或几种。
本发明的技术效果是：本发明技术方案的水性光触媒透明涂料具有下述优点：①本发明水性光触媒透明涂料是由光触媒组份和亲水组份按比例混合而成，它不含颜料和填料是应用于最面层的罩光清漆，作为光触媒的纳米二氧化钛以溶胶形式存在，所形成的涂膜很薄，一般不超过10μm，纳米二氧化钛能有效的分布于涂膜的表面，能与空气、水和光接触，这样就可以充分发挥纳米二氧化钛的光催化分解特性及光致超亲水性，起到非常有效的光催化自清洁作用，而采用纳米二氧化钛颜料作为光触媒时，涂膜较厚，纳米二氧化钛颜料被涂料的各种组分包裹，很难发挥其光催化的特性，而提高光触媒的用量会使涂料成本增加，还会影响涂料的其他性能；②由于本发明确定的作为光触媒的纳米二氧化钛水溶胶催化性能优异、与本发明亲水组份B具有很好的相容性，且作为光触媒的纳米二氧化钛溶胶在水性光触媒透明涂料中的含量适当（0.2～2.0wt%），不仅可以起到光催化作用，又不会因含量高，使得光催化分解性过强，而破坏涂料的有机成膜物，影响涂膜的使用寿命；③本发明亲水组份B采用大量的无机物（硅溶胶）和少量的可与所选无机物产生交联的有机聚合物乳液（含硅羟基的丙烯酸酯乳液）为复合成膜物质，其少量的含硅羟基的丙烯酸酯乳液可以与硅溶胶进行缩聚反应，能显著改善无机硅溶胶的成膜性、附着性及柔韧性，同时涂膜中占主导地位的硅溶胶不仅能使涂膜具有较好的亲水性和优异的抗紫外降解性，还可以有效的降低光触媒对有机涂膜的分解破坏作用，提高涂膜使用寿命。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不局限于此。
实施例及对比例所用原材料除另有说明外均为市售工业用品，可通过商业渠道购得。
实施例1～3制备光触媒组份A1～A3
本发明的光触媒组份A由10～40重量份的纳米二氧化钛溶胶，1～2重量份的丙二醇，50～95重量份的水混合而成。
①具体配方见表1
表1
注：MT-8120为东莞市明天纳米科技有限公司产品，该纳米二氧化钛溶胶的二氧化钛为锐钛型，纳米二氧化钛含量≥18wt%，其平均粒径25nm，pH值＜5；
YH-Ti-02为上海羿辉纳米科技有限公司产品，该纳米二氧化钛溶胶的二氧化钛为锐钛型，纳米二氧化钛含量≥30wt%，其平均粒径25nm，pH值8～9；
VK-TA33为杭州万景新材料有限公司产品，该纳米二氧化钛溶胶的二氧化钛为锐钛型，纳米二氧化钛含量≥15wt%，其平均粒径15nm，pH值＜5；
②具体操作
按表1用量在混合容器中，先加入水和丙二醇，然后搅拌下加入纳米二氧化钛溶胶后，再搅拌15分钟，分别制得实施例1光触媒组份A1、实施例2光触媒组份A2和实施例3光触媒组份A3，保存备用。
实施例4～6制备亲水组份B1～B2
本发明的亲水组份B由30～80重量份的水，5～30重量份的硅溶胶，1～10重量份的含硅羟基的丙烯酸乳液，0.5～5重量份的亲水改性助剂，1～2重量份的丙二醇和0.1～0.5重量份的润湿剂混合而成，含硅羟基的丙烯酸酯乳液和硅溶胶作为复合成膜物质，二者的重量比为1：3～10。
①具体配方见表2
表2
注：SA为中海油常州环保涂料有限公司的SA硅羟基乳液
亲水改性助剂中，HS-330T为常州天正化工科技有限公司产品；PVA-1788为聚乙烯醇的市售品，PEG-6000为聚乙二醇的市售品，其平均分子量为6000；
硅溶胶均为浙江宇达化工公司产品；
②具体操作
按表2用量在混合容器中，先加入水，然后搅拌下依次加入硅溶胶、含硅羟基的丙烯酸乳液、亲水改性助剂、丙二醇和润湿剂后，再搅拌15分钟，分别制得实施例4亲水组份B1、实施例5亲水组份B2和实施例6亲水组份B3。
实施例7～9制备水性光触媒透明涂料I～III
本发明的水性光触透明媒涂料由5～25重量份的光触媒组份A和50～95重量份的亲水组份B混合而成，其中，在水性光触媒透明涂料总重量中，作为光触媒的纳米二氧化钛溶胶占0.2～2.0wt%。
①具体配方见表3
表3
②具体操作
按表3用量在混合容器中，先加入亲水组份B，再加入光触媒组份A，搅拌5分钟，分别制得实施例7涂料I、实施例8涂料II和实施例9涂料III。
对比例1
在混合容器中加入45重量份的水和1重量份的聚乙烯醇PVA-1788，搅拌溶解均匀，再加入14重量份的GS-30硅溶胶和8重量份的罗门哈斯公司AC-261乳液，搅拌均匀后加入1.5重量份的丙二醇和0.5重量份的BYK公司BYK-346润湿剂，最后加入25重量份的水和5重量份的VK-TA33，继续搅拌15分钟后得到对比例1涂料IV。
检测本发明水性光触媒透明涂料及其涂膜性能
①制作样板
以铝板为样板（测接触角除外），先用常规外墙涂料喷涂2道，实干后再分别用本发明的水性光触媒透明涂料（实施例7～9的涂料I、II和III）和对比例1涂料IV喷涂两道，标准条件下放置7天后检测；
涂膜的水接触角采用玻璃板为样板，直接喷涂本发明水性光触媒透明涂料，标准条件下放置7天后检测；
②检测方法及使用设备
涂膜的水接触角采用上海梭伦信息科技有限公司的SL200B型接触角仪测定；
涂膜的耐水性按照GB/T1733-93中甲法测定；
涂膜的色差采用DATACOLOR公司的F450配色仪检测样板天然曝晒1年前后的色差变化情况；
涂膜的耐沾污性的测定方法是：先测定待测样板的初始反射率A，再将待测试样板置于户外天然曝晒1年后测得曝晒后反射率B，按下式计算样板天然曝晒前后反射率变化即为耐沾污性，其数值越小表明涂膜的耐沾污性越好：
耐沾污性％＝〔（A－B）÷A〕×100％
③检测结果见表4
表4
由表4的检测结果可知，与对比例1的涂料IV相比，本发明水性光触媒透明涂料（如实施例7～9的涂料I～III）在自然光照射4天后，其接触角为0°，具有超亲水性，且户外实际耐沾污效果十分明显，降低维护费用；样板色差小，耐水性符合要求，表明涂膜具有良好的耐候性，对建筑物外墙表面起到很好的保护作用；涂料符合环保要求；而对比例1的有机乳液（AC-261乳液）与硅溶胶的重量比为1：1.75，有机乳液在成膜物中所占比例略高于本发明，使得涂膜易于分解，天然暴晒前后的色差大，同时还影响了最终涂膜的亲水性，使得涂膜的水接触角大，降低了涂膜的耐沾污性；由于作为光触媒的二氧化钛溶胶在涂料中所占比例为5wt％，高于本发明的0.2～2.0wt%，因此，其光催化分解性过强，影响涂膜的使用寿命。
Claims (3)
1.一种水性光触媒透明涂料，其特征在于，由5～25重量份的光触媒组份A和50～95重量份的亲水组份B混合而成，在水性光触媒透明涂料总重量中，作为光触媒的纳米二氧化钛溶胶占0.2～2.0wt％；亲水组份B中，含硅羟基的丙烯酸酯乳液和硅溶胶作为复合成膜物质，二者的重量比为1：3～10；
所述光触媒组份A由5～40重量份的纳米二氧化钛溶胶，1～2份的丙二醇和50～95重量份的水混合而成，其中，纳米二氧化钛溶胶的二氧化钛为锐钛型，纳米二氧化钛含量为5～35wt％，其平均粒径在5～30nm之间；
所述亲水组份B由30～80重量份的水，5～30重量份的硅溶胶，1～10重量份的含硅羟基的丙烯酸乳液，0.5～5重量份的亲水改性助剂，1～2重量份的丙二醇和0.1～0.5重量份的润湿剂混合而成，其中：
亲水改性助剂为常州天正化工科技有限公司的HS-330T，聚乙烯醇PVA-1788，平均分子量在4000～6000之间的聚乙二醇中的一种或几种；
含硅羟基的丙烯酸酯乳液为中海油常州环保涂料有限公司的SA硅羟基乳液，其硅羟基是指与硅原子连接的羟基，在该丙烯酸酯乳液固体份中，硅羟基含量为7.0～19wt％；
硅溶胶为弱碱性硅溶胶，其pH值为7～10，二氧化硅含量在20～40wt％之间；
润湿剂为BYK公司的BYK-346或海川化工公司的PE-100。
2.根据权利要求1所述的水性光触媒透明涂料，其特征在于，所述纳米二氧化钛溶胶为杭州万景新材料有限公司的VK-TA33，上海羿辉纳米科技有限公司的YH-Ti-02，东莞市明天纳米科技有限公司的MT-8120中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的水性光触媒透明涂料，其特征在于，所述硅溶胶为浙江宇达化工公司的改性钠型硅溶胶GS-25、GS-30，浙江宇达化工公司的铵型硅溶胶NS-25、NS-30中的一种或几种。
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