CN103849261A - 一种自清洁喷涂液制造及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种自清洁喷涂液制造及使用方法，通过水热合成法制备TiO2胶体溶液，将其以一定比例溶入有机溶剂制成自清洁喷涂液。经过简单喷涂或刷涂方式，可快速在玻璃、金属、卫浴陶瓷及墙体表面形成持久的保护涂层，该涂层具有自清洁能力，在太阳光的照射下，有效降解有机物且与水的接触角能达到小于5。，很好地实现防雨雾自清洁等性能。

Description

一种自清洁喷涂液制造及使用方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种自清洁喷涂液的制备及使用方法。
背景技术
自清洁材料是指在自然条件下能保持自身清洁的材料，材料本身具有除臭、抗菌、防污等多重功能。20世纪70年代首次发现TiO2具有自清洁特性以来，TiO2得到了广泛的研究和应用。特别是纳米TiO2的活性高、稳定性好、持续作用时间长以及对环境无害，更成为近年新材料领域的热点。
自洁性纳米TiO2不仅能够杀灭细菌等微生物，同时表面受到紫外线照射时，二氧化钛的价带电子被激发到了导带，分别生成Ti3+和氧空位，空气中的水分子与氧空位键合形成表面羟基，形成物理吸附水层，其表面就会有极强的亲水性，与水的接触角减小到5。以下，甚至水滴可以完全浸润二氧化钛薄膜表面，附着污物在外部风力、水淋冲力、自重等作用下，能自动从纳米TiO2表面剥离下来。从而使其具有长期的自洁去污能力。
在室内环境净化研究中，利用纳米TiO2的光催化性和超亲水性，将纳米TiO2负载在室内墙纸、日光　灯、窗玻璃上，可以除去空气中的细菌和有机污染物；将纳米TiO2负载在室外使用的玻璃幕墙上，可以清除玻璃长期使用沾染的灰尘、油污，避免人工清洗消耗的人力成本和使用的清洗液对环境的污染；经纳米TiO2负载的汽车玻璃，可以减小水珠与玻璃表面的润湿角，水珠直接落下，不影响驾驶员视线，增加行车安全；经纳米TiO2负载的抗菌陶瓷用品是医院、宾馆　卫生设施抗菌除臭的理想材料；将纳米TiO2掺入建筑涂料中，可以提高涂料的防水性，防沾污性，而且对人体和环境无任何损害。将纳米TiO2膜用于建筑材料表面时，可使建材表面具有净化空气、杀　菌、除臭、防污等环保功能，大大节省保洁费用。
目前使用的TiO2涂层制备方法各有优缺点，如专利号200710134582.2等是先合成无定形的TiO2 溶胶，经提拉法成膜，干燥后形成凝胶薄膜，高温煅烧后转变成具有光催化性及超亲水性的TiO2 晶体，从而实现自清洁功能。该方法一次性投资少，可以得到双面膜。然而它的膜层均匀性比较难把握，膜的催化活性有限。专利200910116704.4 使用液相沉淀法是指包含钛离子的可溶性盐溶液，当加入沉淀剂后，或在一定的温度下使溶液发生水解，然后插入清洗干净的玻璃基片使不溶性的氢氧化物、水合氧化物等粘附在其表面，将溶液中原有的阴离子和溶剂洗去，经热分解或脱水即得到所需的TiO2 薄膜。它同溶胶-凝胶法一样，存在着容易造成局部浓度过高使产品分散性差膜层不均匀、极易引入杂质，影响产品的自洁效果和美观性。
发明内容
本发明的目的是提供一种亲水性自清洁喷涂液的制备及使用方法。
实现本发明目的的技术解决方案是：一种自清洁喷涂液的制备方法，采用如下步骤：
1.将体积浓度70-80%的冰醋酸、40-50%的钛酸异丙酯、1-2%的异丙酮以1：1：1比例混合，恒温加热75-85℃，并不断加热搅拌8小时以上，将得到的溶液蒸馏至原溶液体积的三分之一，将浓缩溶液放进高压反应釜，恒温120-200℃反应24-48小时，制得纳米TiO2溶胶；
2.将纳米TiO2溶胶以体积比1:1-1:2的比例溶入有机溶液，制得自清洁喷涂液，所述有机溶液为体积分数为20-40%聚乙烯醇、20-40%乙醇、20-40%蒸馏水和10%有机硅树脂的混合液。
一种自清洁喷涂液的使用方法，采用如下技术方案
将上述方法制备的自清洁喷涂液在4-40℃温度范围内、空气湿度小于85%时涂装在玻璃、金属、卫浴陶瓷或墙体表面。
可采用喷涂或刷涂方式进行涂装。
经自清洁液制备方法步骤1制的的纳米TiO2溶胶，粒径小，表面原子多，因此光吸收效率高，从而增大了表面光生载流子的浓度，另一方面，纳米TiO2比表面积大，吸附能力强，因此，TiO2的表面吸附的OH—、水分子、O2—表面态增多，由此会带来含氧小分子活性物种也随之增加，从而提高了反应效率。
本产品经过简单喷涂或刷涂方式，可快速在玻璃、金属、卫浴陶瓷及墙体表面形成持久的保护涂层，该涂层具有自清洁能力，在太阳光的照射下，有效降解有机物且与水的接触角能达到小于5。，很好地实现防雨雾自清洁等性能。
附图说明
图1是本发明实施例1自清洁喷涂液光催化降解罗丹明B吸光度随时间变化曲线图。
图2是本发明自实施例1的清洁喷涂液与不使用自清洁喷涂液的玻璃效果对照图。
图3是本发明实施例2的清洁喷涂液与不使用自清洁喷涂液的玻璃效果对照图。
具体实施方式
实施例1
1.自清洁喷涂液喷涂应用于建筑物玻璃
   (1)制取纳米TiO2溶胶: 将体积浓度80%的冰醋酸、50%的钛酸异丙酯、2%的异丙酮以各300mL混合，恒温加热75℃，并不断加热搅拌8小时。将得到的溶液蒸馏至原溶液体积的三分之一，将浓缩溶液放进高压反应釜，恒温120℃反应24小时，制得纳米TiO2溶胶。
   (2)制取喷涂液:取体积分数40%聚乙烯醇、30%乙醇、20%蒸馏水、10%有机硅树脂的有机溶液100mL,将100ml纳米TiO2溶胶溶于该有机溶液,充分搅拌。
   (3)镀膜:将自清洁喷涂液注入喷涂机内,在室温(4-40℃范围内空气湿度小于85%)情况下直接在玻璃表面喷涂,玻璃表面必须干燥无浮尘,注意喷嘴口小于等于0.5mm,喷嘴距离玻璃表面高度一致且小于20cm,喷涂方向保持一致,且喷涂流量以能完全覆盖玻璃为佳,不能产生倒挂现象.喷涂后干燥10分钟即可。
   (5)测试：自清洁喷涂液的光催化性能由罗丹明B 染料( 浓度为8 mg /L) 光降解后的吸光度测定。将200 mL 的罗丹明B 水溶液放入石英管中，加入1ml自清洁喷涂液，使之与可见光源的距离为15 cm，通过对反应液的最大吸收峰( 554 nm) 处吸光度的变化来测定罗丹明B 的降解率。
测试结果由附图1所示，罗丹明B 降解率随光照时间的延长而不断增大，在120 min时就可以达到92%以上，说明自清洁喷涂液具有良好的光催化性能可完全降解有机物，去除污渍。
使用自清洁喷涂液与不使用自清洁喷涂液的玻璃效果如图2所示，经自清洁喷涂液处理过的玻璃具有亲水性，雨水完全不能在玻璃上聚合，水滴可以完全浸润表面，能自动从玻璃表面剥离下来，从而使玻璃具有长期的自洁去污能力。
实施例2
2.自清洁喷涂液喷涂应用于建筑物内外墙
   (1)制取纳米TiO2溶胶: 将体积浓度70%的冰醋酸、40%的钛酸异丙酯、1%的异丙酮以各取300mL混合，恒温加热85℃，并不断加热搅拌10小时。将得到的溶液蒸馏至原溶液体积的三分之一，将浓缩溶液放进高压反应釜，恒温160℃反应48小时，制得纳米TiO2溶胶。
   (2)制取喷涂液:取体积分数20%聚乙烯醇、40%乙醇、20%蒸馏水、10%有机硅树脂的有机溶液100ml,将100ml纳米TiO2溶胶溶于该有机溶液,充分搅拌.
  （3）以刷涂方式涂于外墙表面，刷涂前，注意处理不同墙体表面缺陷如细小裂纹、孔洞，表面浮灰及霉斑，完全处理后在室温(4-40℃范围内空气湿度小于85%)下刷涂，待墙面完全干燥后即可。
（4）使用自清洁喷涂液与不使用自清洁喷涂液的墙面效果如图3所示，经自清洁喷涂液处理过的墙面不仅能够杀灭细菌等微生物，同时表面受到紫外线照射时，表面可以形成吸附水层，与水的接触角减小到5。以下，甚至水滴可以完全浸润二氧化钛薄膜表面，附着污物在外部风力、水淋冲力、自重等作用下，能自动从纳米TiO2表面剥离下来。
实施例3
3.自清洁喷涂液喷涂应用于卫浴陶瓷表面
    (1)制取纳米TiO2溶胶: 将体积浓度75%的冰醋酸、45%的钛酸异丙酯、1.5%的异丙酮以各取300mL混合，恒温加热85℃，并不断加热搅拌8小时，将得到的溶液蒸馏至原溶液体积的三分之一，将浓缩溶液放进高压反应釜，恒温200℃反应36小时，制得纳米TiO2溶胶。
   (2)制取喷涂液:取体积分数30%聚乙烯醇、30%乙醇、30%蒸馏水、10%有机硅树脂的有机溶液100ml,将100ml纳米TiO2溶胶溶于该有机溶液,充分搅拌。
   (3)镀膜:将自清洁喷涂液注入喷涂机内,在室温(4-40℃范围内空气湿度小于85%)情况下直接在玻璃表面喷涂,陶瓷表面必须干燥无浮尘, ,喷涂方向保持一致,且喷涂流量以能完全覆盖玻璃为佳,不能产生倒挂现象.喷涂后干燥10分钟即可。经自清洁喷涂液处理过的卫浴陶瓷表面具有防灰尘、自动去除油污、消毒防菌等作用。同时附着污物在水流作用下容易从陶瓷表面剥落，节省清洁人力。

Claims (4)

1.一种自清洁喷涂液的制备方法，其特征在于采用如下步骤：
步骤1.将体积浓度为70%-80%的冰醋酸、40%-50%的钛酸异丙酯和1%-2%的异丙酮以1：1：1比例混合，恒温加热75-85℃，并不断加热搅拌8小时以上，将得到的溶液蒸馏至原溶液体积的三分之一，将浓缩溶液放进高压反应釜，恒温120-200℃反应24-48小时，制得纳米TiO2溶胶；
步骤2.将纳米TiO2溶胶以体积比1:1-1:2的比例溶入有机溶液，制得自清洁喷涂液，所述有机溶液为体积分数为20%-40%聚乙烯醇、20%-40%乙醇、20%-40%蒸馏水和10%有机硅树脂的混合液。
2.一种自清洁喷涂液的使用方法，其特征在于将自清洁喷涂液在4-40℃温度范围内、空气湿度小于85%时涂装在玻璃、金属、卫浴陶瓷或墙体表面。
3.根据权利要求2所述的自清洁喷涂液的使用方法，其特征在于所述自清洁喷涂液采用以下步骤制备：
a.将体积浓度为70%-80%的冰醋酸、40%-50%的钛酸异丙酯和1%-2%的异丙酮以1：1：1比例混合，恒温加热75-85℃，并不断加热搅拌8小时以上，将得到的溶液蒸馏至原溶液体积的三分之一，将浓缩溶液放进高压反应釜，恒温120-200℃反应24-48小时，制得纳米TiO2溶胶；
b.将纳米TiO2溶胶以体积比1:1-1:2的比例溶入有机溶液，制得自清洁喷涂液，所述有机溶液为体积分数为20%-40%聚乙烯醇、20%-40%乙醇、20%-40%蒸馏水和10%有机硅树脂的混合液。
4.根据权利要求2所述的自清洁喷涂液的使用方法，其特征在于可采用喷涂或刷涂方式进行涂装。
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