CN104144989A - 用于基板上的光催化层的保护性涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

一种涂覆基板，所述涂覆基板包含：包含经处理的层的基板；光催化层；以及保护层，所述保护层用于阻止所述经处理的层因光催化剂而导致的降解，所述保护层设置于所述光催化层和所述经处理的层之间，所述保护层包含分布在基质中的胶体粒子，所述基质至少部分地由有机硅相组成，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成不挥发性无机相，其中所述有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂。

Description

用于基板上的光催化层的保护性涂料组合物
技术领域
本发明涉及用于基板的保护性涂层(protective coatings)。特别而言，本发明涉及用于自清洁系统中的保护性涂层。
背景技术
涂覆(coated)表面(如涂漆(painted)表面)往往随时间积聚污物和灰尘，特别是当暴露至环境时更是如此。对于例如用于屋顶和墙壁覆层(cladding)中的涂漆钢板等建筑产品而言，这是特有的问题。其结果是，必须定期对这些表面进行清洁以维持其外观。清洁过程通常是昂贵、耗时的，并且有时相当困难，尤其是当这些表面难以接近时更是如此。这种污物和灰尘大量地由有机物质组成。
就此而言，有必要减少有机物质在涂覆表面上的积累，以避免定期手动清洁涂覆表面的需要。
一种解决方案是使涂层中包含能降解有机物质的物质。降解有机物质的一种方法是将光催化层引入涂层表面。在光的作用下，光催化层产生活性氧物质(ROS，诸如羟基和超氧离子)，其与有机物质反应并破坏有机物质。然而，若下层基板包含有机组合物(如涂漆层)，则这些离子也可腐蚀该下层基板，并可因此对涂层的耐久性和寿命产生不利影响。
因此，对于阻止这些活性氧物质扩散的手段存在需求。
上述对背景技术的引述并不构成对所述技术成为本领域普通技术人员的公知常识的一部分的承认。上述引述也并非旨在限制本文所公开的装置和方法的应用。
发明内容
在第一方面，提供了一种涂覆基板，所述涂覆基板包含：
-包含经处理的层的基板；
-光催化层；以及
-保护层，所述保护层用于阻止所述经处理的层因光催化剂而导致的降解，所述保护层设置于所述光催化层和所述经处理的层之间，所述保护层包含分布在基质中的胶体粒子，所述基质至少部分地由有机硅相组成，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成不挥发性无机相，其中所述有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂。
胶体粒子可借助于其通常相对均匀分布的尺寸和形状(从而使得其组装为大致规则的晶格排列)，来提供阻止活性氧物质扩散的有效物理屏障。因此，晶格排列内部的相邻粒子可相互接触并结合。然而，所述胶体粒子之间的间隙容积(interstitial volume)可能为活性氧物质的化学扩散提供了途径。通过以包含有机硅相的基质(所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成不挥发性无机相)至少部分地填充所述容积，增加了基质密度，并可使得活性氧物质的扩散最小化或得到抑制。胶体粒子和基质(包含有机硅相或其氧化产物)的组合可共同提供有效的屏障层。
发明人已经认识到，在基板和光催化层之间设置单独的保护层(与组合的保护层/光催化层相对)为所述基板提供了针对活性氧物质的更多保护。除非专门针对该功能进行设计，组合的保护层/光催化层可能不会提供太多保护。
已经发现，当有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂(自身包含或与游离硅烷、有机-无机聚合物杂合体(hybrid)或硅酮(silicone)微乳液组合)时，获得了最佳结果。在一个实施方式中，有机硅相自身包含表面活性剂。不希望受理论限制，相信使用表面活性剂作为有机硅相(与例如树脂相对)确保了胶体粒子充分润湿，因此使保护层中的粒子最佳地相互结合。已经发现，使涂料组合物中包含表面活性剂还促进涂料组合物的涂覆(如通过辊涂(roll coating)进行涂覆)。与基于碳的表面活性剂相对，使用基于硅的表面活性剂还提高了胶体粒子和有机硅基质之间的结合强度。
在第二方面，公开了一种用于在基板上形成保护性涂层的涂料组合物，所述组合物包含处于介质中的胶体粒子，所述介质包含有机硅相，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成无机硅酸盐相，其中所述有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂。
因此，能够被氧化的有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成无机硅酸盐相。该涂料组合物可进一步包含其它有机硅相，诸如游离硅烷、有机-无机聚合物杂合体、溶胶-凝胶或硅酮微乳液、涂覆至个体二氧化硅(silica)胶体粒子上的有机硅化合物，或以上物质的组合。无机硅酸盐相可以是网状硅酸盐。
已经发现，使用包含掺入有机硅组分的表面活性剂的有机硅相(自身包含或与游离硅烷、有机-无机聚合物杂合体或硅酮微乳液组合)获得了更佳的结果。优选地，所述有机硅相自身包含表面活性剂。
在第三方面，公开了一种用于在基板上形成保护性涂层的涂料组合物，所述组合物包含处于介质中的胶体粒子，所述介质包含掺入有机硅组分的表面活性剂，所述胶体粒子包含至少一种有机硅相的外层，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成无机硅酸盐相。
在一个实施方式中，掺入有机硅组分的表面活性剂为以下表面活性剂族中的一种：乙氧基化的七甲基三硅氧烷表面活性剂或聚环氧烷改性的七甲基三硅氧烷，如2-[甲氧基(低聚乙烯氧基)丙基]七甲基三硅氧烷。
在一个实施方式中，包含胶体粒子上的外层的有机硅相包含官能化的烷基取代的烷氧基硅烷Si(R1)x(OR2)4-x，
其中：x为1-3；
R1为在烷氧基硅烷中常见类型的有机官能团，包括烷基或芳基、卤素、环氧化物、异氰酸酯/盐、羟化物、季铵阳离子、胺、羧酸或羧酸衍生物、酮或醛、羟化物、醚等；
R2为烷基CnH2n+1，其中n＝1-5。
在一个实施方式中，所述烷基取代的烷氧基硅烷为三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、1,6-双(三甲氧基甲硅烷基)己烷、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、γ-二丁基氨基丙基三甲氧基硅烷、九氟丁基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、十八烷基二甲基-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]氯化铵、N-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N,N-三甲基氯化铵、N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)氯化异硫脲、氨基苯基三甲氧基硅烷、N-(三甲氧基甲硅烷基乙基)苄基-N,N,N-三甲基氯化铵、N,N-二癸基-N-甲基-N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)氯化铵、(2-三乙氧基甲硅烷基丙氧基)乙氧基环丁砜、N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)乙二胺三乙酸三钠、2-[甲氧基(聚乙烯氧基)丙基]三甲氧基硅烷、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、十四烷基二甲基(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)氯化铵和N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)葡糖酰胺。
在一个实施方式中，所述烷基取代的烷氧基硅烷包含0.1wt％-100wt％的胶体粒子。
在一个实施方式中，保护层对基板颜色和光泽度(gloss)的影响不大于20ΔE单位，诸如小于10ΔE单位，例如小于5ΔE单位。涂覆基板和未涂覆基板之间的光泽度差异不可超过20％。优选地，光泽度差异不超过10％，更优选不超过5％。
在一个实施方式中，保护层厚度为25nm至1000nm。优选地，保护层厚度为50nm至600nm。更优选地，厚度为60nm至400nm。最佳厚度将取决于所述层的组成和下层基板的粗糙度。然而，已经发现，当涂层厚度超过约1000nm时，涂层的机械稳定性开始下降，涂层易发生开裂。
胶体粒子优选包含一种或多种氧化物。
在一个实施方式中，所述胶体粒子选自于金属和/或非金属元素(如硅、铝、硼、钛、锆和磷)的一种或多种氧化物。
胶体粒子的粒径范围可为0.4nm-400nm。在一个实施方式中，胶体粒子的粒径范围为5nm-50nm。胶体粒子的粒径可大于8nm、优选大于10nm，诸如10nm-40nm。具有此类粒径范围的胶体比更小粒径更易市售获得，从而便于加工。另外，当胶体粒子小于这一尺寸时，所产生的较小间隙空间对于填充该空间的材料选择而言提供了较低的灵活性。在另一个实施方式中，胶体粒子的粒径范围为8nm-20nm。
优选地，胶体粒子具有窄的粒径分布。粒径分布的标准差可小于平均粒径的20％。优选地，标准差小于10％，例如小于5％。在一个实施方式中，标准差小于2％。
胶体粒子可包含Ludox家族的纳米粒子二氧化硅胶体。Ludox胶体的粒径可为约8nm直至22nm，如10nm-22nm。
在一个实施方式中，胶体粒子由具有至少两种不同粒径分布的粒子组成。胶体粒子可包含至少第一类型和第二类型的粒子。第一类型的粒子可具有0.4nm-50nm的平均粒径，而第二类型的粒子可具有5nm-200nm的平均粒径。所述至少第一类型和第二类型的粒子可为如在申请人的标题为“涂料II”的共同未决申请号AU 2012900764中所述的，以引用的方式将其公开内容整体并入本文。
胶体粒子通常悬浮或分散在水性介质或有机介质中。
水性介质或有机介质的选择将在很大程度上取决于胶体粒子的表面特性。一般情况下，将未涂覆的胶体粒子悬浮在水性介质中，而将涂覆有机硅相的胶体粒子悬浮在有机介质中。
在水性介质的情况下，胶体粒子可以在掺入涂料组合物之前或期间在碱性溶液中进行稳定化。胶体粒子可以与可溶性阳离子缔合，所述阳离子包括但不限于：锂离子、钠离子、钾离子、铵离子和烷基铵离子。
所述粒子也可在有机溶剂中进行稳定化，所述有机溶剂例如但不限于：通式HOCnH2n+1(其中n＝1-8)表示的醇、芳香烃、脂肪烃、酮、醚或卤素化合物(如氯仿和二氯甲烷)。
涂料溶液中胶体粒子的浓度范围可为0.1wt％-30wt％。所述浓度优选小于20wt％，例如为1wt％-2wt％。在一个实施方式中，涂料溶液中胶体粒子的浓度范围为0.1wt％-10wt％。
涂覆基板还可包含能够产生活性氧物质的光催化剂。所述光催化剂存在于单独的光催化层中。光催化剂与电磁辐射和水相互作用，产生活性氧物质(如羟基和超氧离子)，所述活性氧物质充当降解有机物质的氧化剂，并防止其在涂层表面上累积。
基板可以是金属基板。在一个实施方式中，所述基板包含经处理的表面。经处理的表面可以是有色表面，如涂漆表面。或者，经处理的表面可包含聚合物涂层，如在太阳能电池上。
保护层可以是设置于经处理的表面和光催化层之间的屏障层。
在一个实施方式中，在单独的光催化层中提供光催化剂，其中，保护层位于基板和所述光催化层之间。光催化层还可以包含其它胶体粒子，例如胶体二氧化硅粒子。光催化层中光催化粒子的浓度范围可以为0.1％-100％，取决于光催化剂的活性(光催化剂的浓度与其催化活性成反比)。浓度范围可为0.1％-10％，如1％-5％。
在涂覆至保护层上之前，可将光催化剂以0.01％-30％(例如0.1wt％-10wt％)的浓度范围分散在溶剂中。优选地，所述浓度范围为1wt％-3wt％。溶剂可以是水基溶剂或有机基溶剂。
光催化粒子可以由金属氧化物组成，所述金属氧化物例如但不限于为以下金属氧化物中的一种：二氧化钛或二氧化钛衍生物(例如掺杂金属阳离子(如铁、钒和其它过渡或稀土金属)的二氧化钛)纳米粒子、氧化锌纳米粒子、氧化锡纳米粒子或氧化铈纳米粒子。二氧化钛纳米粒子可以是市售的Degussa P25光催化剂。
有利的是，当共同使用处于二氧化钛形式的光催化粒子与二氧化硅胶体粒子时，涂层表面的亲水性增强，从而提高涂层的自清洁性能。
在一个实施方式中，基质包含0.1wt％-100wt％的胶体粒子。
在第四方面，公开了一种涂覆基板，所述基板包含含有分布在基质中的胶体粒子的层，所述基质至少部分地由一种或多种无机硅酸盐组成，所述无机硅酸盐由活性氧物质氧化至少一种有机硅相形成，其中所述有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂。
在本发明的第五方面，公开了一种光催化的自清洁涂覆基板，所述涂覆基板包含：
-包含经处理的表面的基板；
-在所述经处理的表面上的屏障层，所述屏障层包含分布在基质中的胶体粒子，所述基质至少部分地由一种或多种有机硅相和/或一种或多种无机硅酸盐组成，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成一种或多种无机硅酸盐相，所述无机硅酸盐由活性氧物质氧化至少一种有机硅相而形成，其中至少一种所述有机硅相为掺入有机硅组分的表面活性剂；以及
-在所述屏障层上的光催化层。
在第六方面，公开了一种保护基板不被活性氧物质降解的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供包含经处理的表面的基板；
-在所述经处理的表面上涂覆涂料组合物，所述组合物包含分散在介质中的胶体粒子，所述介质包含至少一种有机硅相，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成无机硅酸盐相，其中至少一种所述有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂；
-使所述涂料转化形成保护层。
所述保护性涂料组合物可通过辊涂进行涂覆。优选在连续工艺中进行辊涂。在涂覆所述涂料组合物后，使其在足以除去过量溶剂的温度(例如50-150℃的范围内)下干燥。
已经发现，使涂料组合物中包含表面活性剂促进了通过辊涂涂覆所述涂料组合物。表面活性剂增强了涂覆表面的润湿性，并避免了在涂覆前进行专门的表面处理(例如通过电晕放电进行处理)的需要。与其它涂覆技术(如喷雾)相比，辊涂还使得所述涂料组合物能够涂覆在相对较薄的层中。
在第七方面，公开了一种光催化的自清洁涂覆建筑产品(buildingproduct)，所述建筑产品包含：
-金属基板；
-在所述金属基板上的涂漆层(paint layer)；
-在所述涂漆层上的屏障层，所述屏障层包含分散在基质中的胶体粒子，所述基质至少部分地由下列组成：
一种或多种有机硅相，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成一种或多种无机硅酸盐相；和/或
一种或多种无机硅酸盐，所述无机硅酸盐由活性氧物质氧化至少一种有机硅相而形成；
以及
-在所述屏障层上的光催化层，
其中至少一种所述有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂。
附图说明
在下文中，仅通过示例的方式参考附图对本发明的优选实施方式进行描述，其中：
图1为带有单独的光催化层的第一实施方式的涂覆基板的剖面示意图。
图2A和图2B为由活性氧物质和含有有机硅的表面活性剂之间的反应形成的二氧化硅网络的示意放大图。
图3是包含涂覆的胶体粒子的第二实施方式的剖面示意图。
具体实施方式
在图1、图2A和图2B中阐释了总体表示为10的一种形式的涂覆基板。在这一形式中，可氧化的相处于分散有表面活性剂的基质的形式。
涂覆基板10包含位于金属基板13上的涂漆层12、涂漆层12上的保护层14以及所述保护层上的光催化层18。保护层14包含分布在基质22中的一种或多种氧化物的胶体粒子16。基质22由可氧化的相组成，所述可氧化的相能够被活性氧物质所氧化，形成不挥发性无机相。光催化层18包含光催化粒子20，其由金属氧化物组成，所述金属氧化物例如但不限于为以下金属氧化物中的一种：二氧化钛或二氧化钛衍生物(例如掺杂金属阳离子(如铁、钒和其它过渡或稀土金属)的二氧化钛)纳米粒子、氧化锌纳米粒子、氧化锡纳米粒子或氧化铈纳米粒子(参见图1)。
胶体粒子大小范围为10nm-40nm，并可以衍生自硅、铝、硼、钛、锆和磷的氧化物。胶体粒子还可以衍生自其它单一金属元素和/或非金属元素的氧化物或多种金属元素和/或非金属元素的氧化物。
如果需要的话，所述胶体粒子可在形成涂料组合物之前首先在碱性溶液中稳定化。涂料组合物中胶体粒子的浓度范围为0.1wt％-10wt％。胶体粒子可以与可溶性阳离子(包括锂离子、钠离子、钾离子、铵离子和烷基铵离子)缔合。
保护层14是通过将涂料组合物涂覆至涂漆层12上而形成的。所述涂料组合物包含胶体粒子16在水性溶剂或有机溶剂中的悬浮液，其中还添加了基于有机硅烷的表面活性剂24，其包含基于硅的部分24A和有机部分24B(参见图2A)。
光催化层18包含光催化粒子20，其以0.1％-100％的浓度范围存在于该层中，这取决于光催化剂的活性(光催化剂的浓度与其催化活性成反比)。在涂覆至保护层14上之前，将光催化粒子以1wt％-3wt％的浓度分散在液体介质中。该介质可以是水基介质或有机基介质，包括碱性溶液、通式HOCnH2n+1(其中n＝1-8)表示的醇、芳香烃、脂肪烃、酮、醚或卤素化合物(如氯仿和二氯甲烷)。
涂料组合物一经涂覆至涂漆层12上，粒子即采用如下的晶格形成：相邻粒子可在基质22中彼此接触，其通过减少保护层14中的空隙(活性氧物质可能由所述空隙扩散至涂漆层)(参见图1中的路径A)，从而充当化学扩散的屏障。表面活性剂分布在整个基质22中，位于胶体粒子之间(参见图2A)。然而，对于活性氧物质经由基质内粒子之间的空隙化学扩散至涂漆层12而言，仍存在一定空间(参见图1中的路径B)。
当光催化粒子20由电磁辐射(如紫外线和可见光辐射)活化时，其产生活性氧物质(如羟基和超氧离子)。所述活性氧物质将沉积在涂层外表面上的任何有机物质氧化为二氧化碳和水。
当这些活性氧物质扩散至保护层中时，其受到胶体粒子16的阻碍而无法到达下层涂漆层12。然而，经由基质22进行的扩散仍是可能的。在这方面，当这些活性氧物质遇到基质内的表面活性剂24时，相信表面活性剂的有机部分被氧化为二氧化碳和水，同时基于硅的部分转化为固体二氧化硅。由此，在胶体粒子间形成稳定的二氧化硅网络26，其阻止这些活性氧物质通过粒子间的间隙进行扩散(参见图2B)。
通过在将涂料涂覆至基板上的过程中减少涂料混合物的发泡，表面活性剂还起到加工助剂的作用。
有利的是，当使用二氧化钛作为光催化剂时，它可以与二氧化硅结合，形成超亲水表面。该表面的易于润湿性和水流动性通过提高涂覆表面上的水洗去任何有机物质的能力，为涂层提供了增强的自清洁的优点。
图3示出了涂覆基板的又一实施方式，其中，再次说明，类似的标号指代类似的部分。在这一形式中，胶体粒子216包含有机硅层228，所述有机硅层是非刚性的，并具有比周围基质更高的硅含量，所述周围基质包含表面活性剂224。
作为有机硅层228的流动性(fluidity)的结果，相邻粒子的有机硅层的相互渗透填充了更大比例的粒子间的间隙容积。因此，当活性氧物质与层228发生反应时，与包含刚性离子的基质相比，二氧化硅网络的密度有所增加。
实施例
使用如下配制的保护性涂料组合物对已卷涂(coil coated)有三聚氰胺固化的聚酯漆的面板(panel)进行处理。用水将Ludox HS-40二氧化硅胶体悬浮液(具有标称12nm的粒径)稀释至2％(w/w)SiO2，并加入0.4％(v/v)的表面活性剂2-[甲氧基-(低聚乙烯氧基)丙基]七甲基三硅氧烷。使用10号刮涂棒(drawdown bar)将该涂料组合物涂覆至涂漆面板。干燥后，计算出的平均保护性涂层厚度为270nm。随后用10号刮涂棒，以P25二氧化钛光催化剂在水中的2％(w/w)溶液对涂覆面板进行进一步处理。干燥后，计算出的平均光催化层厚度为270nm。这在面板表面上提供了高浓度的活性光催化剂。涂覆面板的规格作为样品5示于下面的表1中。
使用三聚氰胺固化的聚酯漆而非聚偏氟乙烯漆，这是因为光催化驱动的氧化效果在这一体系上将比在聚偏氟乙烯漆上更加明显。
根据下面表1中给出的规格，以类似方式制备了比较样品1-4。
将每一样品暴露于UV辐射，离散时间周期(discrete periods of time)高达2000小时。在每一暴露周期后，由面板中移出测试片(test piece)，洗涤除去保护层和光催化层，并使用BYK Gardner Trigloss光泽计对下层漆的表面光泽度进行测量。结果列于表2中。
表1：涂料组合物
表2：表面光泽度测量
○-表面光泽度全部保留
-表面光泽度部分保留
●-表面光泽度完全丧失
样品1不包含光催化层，也不包含保护层，因此并没有表现出自清洁行为。样品2-5各自包含由P25二氧化钛光催化剂在水中的2％(w/w)溶液形成的光催化涂层。样品2在涂漆层和光催化层之间不包含保护性(屏障)涂层。样品3确实包含含有胶体粒子的保护层，但不包含表面活性剂。样品4包含保护层，所述保护层包含胶体粒子和含有Triton X-100(C14H22O(C2H4O)n)的表面活性剂。样品5包含保护层，所述保护层包含胶体粒子和掺入有机硅组分的表面活性剂。
由样品1(没有光催化层也没有保护层)与样品5(包含光催化层和保护层，所述保护层包含分布在表面活性剂基质中的胶体粒子，所述表面活性剂掺入了有机硅组分)间的比较可明显看出的是，在至少高达784小时的曝光时间中，仍保留了类似的光泽度水平。这表明，所述保护层防止由光催化层产生的自由基降解涂漆层。
对于包含光催化层的样品(即，样品2-5)，光泽度水平结果的比较表明，当包含保护层、且该保护层含有掺入有机硅组分的表面活性剂时，得到了最佳结果。当表面活性剂不包含有机硅组分(如样品4)时，仅部分地保留了光泽度水平。相反，在样品5中(其表面活性剂包含2-[甲氧基(低聚乙烯氧基)丙基]七甲基三硅氧烷)，直至超过700小时的暴露时间，表面光泽度仍得以全部保留。
在所附权利要求和本发明的在前描述中，除非上下文由于明确的语言或必要的暗示而另有要求，否则单词“包含(comprise)”或其变型(如“comprises/comprising”)以包容性含义使用，即，在本发明的各种实施方式中明确所述特征的存在，但不排除存在或添加进一步的特征。

Claims (27)

1.一种涂覆基板，所述涂覆基板包含：
-包含经处理的层的基板；
-光催化层；以及
-保护层，所述保护层用于阻止所述经处理的层因光催化剂而导致的降解，所述保护层设置于所述光催化层和所述经处理的层之间，所述保护层包含分布在基质中的胶体粒子，所述基质至少部分地由有机硅相组成，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成不挥发性无机相，其中所述有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂。
2.如权利要求1所述的涂覆基板，其中，所述有机硅相能够被所述活性氧物质所氧化，形成网状硅酸盐。
3.如权利要求1或2所述的涂覆基板，其中，所述胶体粒子包含一种或多种氧化物。
4.如权利要求2或3所述的涂覆基板，其中，所述有机硅相进一步包含游离硅烷、有机-无机聚合物杂合体、硅酮微乳液、涂覆至二氧化硅胶体粒子上的有机硅化合物，或以上物质的组合。
5.如权利要求2-4中任一项所述的涂覆基板，其中，所述掺入有机硅组分的表面活性剂选自于以下表面活性剂族：乙氧基化的七甲基三硅氧烷表面活性剂或聚环氧烷改性的七甲基三硅氧烷，如2-[甲氧基(聚乙烯氧基)-丙基]七甲基三硅氧烷。
6.如前述权利要求中任一项所述的涂覆基板，其中，所述胶体粒子选自于诸如硅、铝、硼、钛、锆和磷的金属元素和/或非金属元素的一种或多种氧化物。
7.如前述权利要求中任一项所述的涂覆基板，其中，所述保护层中胶体粒子的浓度范围为0.01％-99％。
8.如前述权利要求中任一项所述的涂覆基板，其中，所述胶体粒子包含Ludox家族的纳米粒子二氧化硅胶体。
9.如前述权利要求中任一项所述的涂覆基板，其中，所述胶体粒子的粒径范围为0.4nm-400nm。
10.如权利要求9所述的涂覆基板，其中，所述胶体粒子的粒径大于10nm。
11.如权利要求10所述的涂覆基板，其中，所述胶体粒子的粒径范围为10nm-40nm。
12.如前述权利要求中任一项所述的涂覆基板，其中，所述胶体粒子具有窄的粒径分布。
13.如权利要求1-11中任一项所述的涂覆基板，其中，所述胶体粒子由至少两种具有不同粒径分布的材料组成。
14.如前述权利要求中任一项所述的涂覆基板，其中，所述保护层赋予不大于20ΔE单位的颜色和光泽度。
15.如权利要求4所述的涂覆基板，其中，所述涂覆基板和未涂覆基板之间的光泽度差异不超过20％。
16.如前述权利要求中任一项所述的涂覆基板，其中，所述保护层的厚度为25nm-1000nm。
17.如权利要求6所述的涂覆基板，其中，所述保护层的厚度为50nm-600nm。
18.如权利要求7所述的涂覆基板，其中，所述保护层的厚度为100nm-400nm。
19.一种用于在基板上形成保护性涂层的涂料组合物，所述组合物包含处于介质中的胶体粒子，所述介质包含至少一种有机硅相，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成无机硅酸盐相，其中至少一种所述有机硅相为掺入有机硅组分的表面活性剂。
20.一种用于在基板上形成保护性涂层的涂料组合物，所述组合物包含处于介质中的胶体粒子，所述介质包含掺入有机硅组分的表面活性剂，所述胶体粒子包含至少一种有机硅相的外层，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成无机硅酸盐相。
21.如权利要求19或20所述的涂料组合物，其中，所述表面活性剂选自于乙氧基化的七甲基三硅氧烷表面活性剂或聚环氧烷改性的七甲基三硅氧烷，如α-甲基-ω-(3-(1,3,3,3-四甲基-1-((三甲基甲硅烷基)氧基)-1-二硅氧烷基)丙氧基聚氧乙烯。
22.如权利要求19或20所述的涂料组合物，其中，所述有机硅相包含0.1wt％-20wt％的胶体粒子。
23.一种涂覆基板，所述基板包含含有分布在基质中的胶体粒子的层，所述基质至少部分地由一种或多种无机硅酸盐组成，所述无机硅酸盐由活性氧物质氧化至少一种有机硅相形成，其中所述有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂。
24.一种光催化的自清洁涂覆基板，所述涂覆基板包含：
-包含经处理的表面的基板；
-在所述经处理的表面上的屏障层，所述屏障层包含分布在基质中的胶体粒子，所述基质至少部分地由一种或多种有机硅相和/或一种或多种无机硅酸盐组成，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成一种或多种无机硅酸盐相，所述无机硅酸盐由活性氧物质氧化至少一种有机硅相而形成，其中至少一种所述有机硅相为掺入有机硅组分的表面活性剂；以及
-在所述屏障层上的光催化层。
25.一种保护基板不被活性氧物质降解的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供包含经处理的层的基板；
-在所述经处理的层上涂覆涂料组合物，所述组合物包含分散在介质中的胶体粒子，所述介质包含至少一种有机硅相，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成无机硅酸盐相，其中至少一种所述有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂；
-使所述涂料转化形成保护层。
26.一种光催化的自清洁涂覆建筑产品，所述建筑产品包含：
-金属基板；
-在所述金属基板上的涂漆层；
-在所述涂漆层上的屏障层，所述屏障层包含分散在基质中的胶体粒子，所述基质至少部分地由一种或多种有机硅相和/或一种或多种无机硅酸盐组成，所述有机硅相能够被活性氧物质所氧化，形成一种或多种无机硅酸盐相，所述无机硅酸盐由活性氧物质氧化至少一种有机硅相而形成，其中至少一种所述有机硅相包含掺入有机硅组分的表面活性剂；
以及
-在所述屏障层上的光催化层。
27.一种参照附图大体上如本文所述的涂覆基板。
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