CN105602362A - 一种光催化涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光催化涂料，由以下重量份的原料制备而成：水性氟碳树脂乳液50-60份、AS树脂I？15-59份、AS树脂II？1-10份、纳米二氧化碳0.1-0.2份、锐钛矿型硫镧共掺杂纳米二氧化钛3-6份、导热填料5-25份、红外反射二氧化钛0.25-2.5份、光稳定剂0.1-0.5份、耐化学品改性剂0.5-5份、茶多酚0.5-1.5份、艾叶油2-4份、香草醛2-4份；百里酚2-4份、丙烯海松(2-对硝基苯基)噻二唑10-20份、颜料1.5-2份，其他助剂0.5-2份。本发明能对空气环境中的气体污染物进行良好的催化降解和净化，同时具有良好的耐候、耐沾污、耐腐蚀和抗菌性能。

Description

一种光催化涂料
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种光催化涂料。
背景技术
自从1972年东京大学的本多见一教授和当时为博士生的腾岛昭教授偶然发现了用光照射二氧化钛电极可将水分解成为氢气和氧气这一被称为“本多-腾岛效应”的现象以来，纳米二氧化钛的光催化特性已被许多研究及应用所证实，将10g纳米氧化钛光触媒均匀涂刷在4块500mm×500mm的玻璃板上，自然晾干后置于内仓为600mm×600mm×600mm环境气候箱内。调节环境气候箱内的温度，使其保持在(23±2)℃，调节舱内的湿度，使其保持在(50±5)％，其光源为40W日光灯。通过进样口注入定量甲醛至环境气候箱内的气化仪，然后每隔1h抽取环境气候箱中的气体，检测其中甲醛的含量，本方法主要参考GB/T15516-1995《空气质量甲醛的测定乙酰丙酮分光光度法》。甲醛气体经水吸收后，在pH＝6的乙酸-乙酸铵缓冲溶液中，与乙酰丙酮作用，在沸水浴条件下，迅速生成稳定的黄色化合物，在波长413nm处测定其吸光光度值，再由绘制的标准曲线计算相应的甲醛浓度值。对照样为未涂刷溶胶的玻璃板，计算甲醛的被降解率；结果表明，在可见光下甲醛消解率在8h内就达到93％。
因涂料长期暴露在大气环境中，特别是外墙涂料，要经受风吹、日晒、雨淋、雾霾等天气变化，并且由于环境污染日益严重，大气中的灰尘以及悬浮物质较多，会容易使涂层发生粉化、变色、剥落、沾染污渍等现象失去原有的装饰效果，从而影响建筑物外貌的美观。因此利用纳米材料的光催化作用来提高外墙涂料产品的耐候性和耐沾污性能对于延长外墙涂料使用寿命有着重要意义。
而内墙涂料具有涂覆面积大的特点，如果将其赋予空气净化的功能，将对室内空气环境的改善起到重要的作用。以二氧化钛(TiO2)为代表的光触媒具有光催化活性高、化学性质稳定、氧化还原性强、难溶、无毒且成本低的特点，如何制备高活性纳米TiO2一直是光催化研究的前沿。大量研究表明，对TiO2进行离子掺杂可降低其禁带宽度和电子-空穴的复合，提高催化效率，而共掺杂改性则可发挥各种离子的协同优势，促使其光催化效率得到进一步的提升，拓展吸收光谱，提高其在可见光下的催化活性。因此，掺杂二氧化钛在空气净化材料技术领域有着广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光催化涂料，能够在可见光激发下，能对空气环境中的甲醛等气体污染物进行良好的催化降解和净化，同时具有良好的耐候、耐沾污、耐腐蚀和抗菌性能，而且还具有“自清洁”功能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种光催化涂料，由以下重量份的原料制备而成：
水性氟碳树脂乳液50-60份、AS树脂I15-59份、AS树脂II1-10份、纳米二氧化碳0.1-0.2份、锐钛矿型硫镧共掺杂纳米二氧化钛3-6份、导热填料5-25份、红外反射二氧化钛0.25-2.5份、光稳定剂0.1-0.5份、耐化学品改性剂0.5-5份、茶多酚0.5-1.5份、艾叶油2-4份、香草醛2-4份；百里酚2-4份、丙烯海松(2-对硝基苯基)噻二唑10-20份、颜料1.5-2份，其他助剂0.5-2份；
所述的AS树脂1的AN含量为25-35％；所述的AS树脂II的重均分子量为3-10W，AN含量为20-30％；所述的耐化学品改性剂为全氟烷基的丙烯酸系添加剂，分子量为1000-10000，可以为液体或固体形态存在，所述的红外反射二氧化钛粒径为1000nm-1500nm，TiO2含量为85％-95％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为5-15％。
优选地，所述的导热填料为氧化镁、氧化铝、氧化锌、氢氧化镁、氢氧化铝、氮化硼、氮化铝中的一种或两种，所述导热填料的粒径在0.5um-2um，纯度大于98％。
优选地，所述的光稳定剂为水杨酸酯、二苯甲酮、三嗪类、苯并三唑类的UV吸收剂以及受阻胺类自由基捕捉剂中的一种或多种混合物。
优选地，所述锐钛矿型硫镧共掺杂纳米二氧化钛中硫、镧与二氧化钛的摩尔比为(0.2-2.4)∶(0.002-0.03)∶1。
优选地，所述其他助剂为硅烷偶联剂、亚磷酸酯类抗氧剂、乙撑双硬脂酸酰胺、分散剂、消泡剂、防冻剂和阻燃剂中的至少两种的混合物。
优选地，所述的消泡剂为磷酸三丁酯、聚二甲基硅氧烷中一种或两种的混合物。
优选地，所述的防冻剂为1，2-丙二醇或乙二醇。
优选地，所述的分散剂为聚丙烯酸盐、油酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种的混合物。
本发明具有以下有益效果：
采用红外反射钛白粉，可以大幅度反射太阳光的可见光和红外部分能量，加之导热填料的热释放的协同贡献，可以使较大幅度地降低涂层的表面温度。经实验发现，通过该方案提高涂料长期耐候性的效果是非常显著地，与预期是具有非常大的差距。通过选用超低分子量的AS树脂，提高了流动性，降低了制备过程中产生的内应力。引入全氟烷基的丙烯酸系添加剂作为耐化学品改性剂，该添加剂的迁移效率极高，在制备过程中即可完全迁移到表面形成一种保护膜，这层保护膜和水不相容且具有较强的耐酸碱的性能，可以极大减少开裂情况，提高喷涂良率；通过添加合理比例的锐钛矿型硫镧共掺杂纳米二氧化钛、茶多酚和艾叶油，提高了涂料对空气环境中的甲醛等气体污染物催化降解和净化的能力，丙烯海松(2-对硝基苯基)噻二唑、香草醛和百里酚的添加，提高了涂料的抑菌和抗菌性。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中，所使用的导热填料为氧化镁、氧化铝、氧化锌、氢氧化镁、氢氧化铝、氮化硼、氮化铝中的一种或两种，所述导热填料的粒径在0.5um-2um，纯度大于98％。所使用的光稳定剂为水杨酸酯、二苯甲酮、三嗪类、苯并三唑类的UV吸收剂以及受阻胺类自由基捕捉剂中的一种或多种混合物。所使用的锐钛矿型硫镧共掺杂纳米二氧化钛中硫、镧与二氧化钛的摩尔比为(0.2-2.4)∶(0.002-0.03)∶1。所使用的其他助剂为硅烷偶联剂、亚磷酸酯类抗氧剂、乙撑双硬脂酸酰胺、分散剂、消泡剂、防冻剂和阻燃剂中的至少两种的混合物。所述的消泡剂为磷酸三丁酯、聚二甲基硅氧烷中一种或两种的混合物。所述的防冻剂为1，2-丙二醇或乙二醇。所述的分散剂为聚丙烯酸盐、油酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种的混合物。
实施例1
一种光催化涂料，由以下重量份的原料制备而成：
水性氟碳树脂乳液50份、AS树脂I15份、AS树脂II1份、纳米二氧化碳0.1份、锐钛矿型硫镧共掺杂纳米二氧化钛3份、导热填料5份、红外反射二氧化钛0.25份、光稳定剂0.1份、耐化学品改性剂0.5份、茶多酚0.5份、艾叶油2份、香草醛2份；百里酚2份、丙烯海松(2-对硝基苯基)噻二唑10份、颜料1.5份，其他助剂0.5份；所述的AS树脂1的AN含量为25-35％；所述的AS树脂II的重均分子量为3-10W，AN含量为20-30％；所述的耐化学品改性剂为全氟烷基的丙烯酸系添加剂，分子量为1000-10000，可以为液体或固体形态存在，所述的红外反射二氧化钛粒径为1000nm-1500nm，TiO2含量为85％-95％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为5-15％。
实施例2
一种光催化涂料，由以下重量份的原料制备而成：
水性氟碳树脂乳液60份、AS树脂I59份、AS树脂II10份、纳米二氧化碳0.2份、锐钛矿型硫镧共掺杂纳米二氧化钛6份、导热填料25份、红外反射二氧化钛2.5份、光稳定剂0.5份、耐化学品改性剂5份、茶多酚1.5份、艾叶油4份、香草醛4份；百里酚4份、丙烯海松(2-对硝基苯基)噻二唑10-20份、颜料2份，其他助剂2份；所述的AS树脂1的AN含量为25-35％；所述的AS树脂II的重均分子量为3-10W，AN含量为20-30％；所述的耐化学品改性剂为全氟烷基的丙烯酸系添加剂，分子量为1000-10000，可以为液体或固体形态存在，所述的红外反射二氧化钛粒径为1000nm-1500nm，TiO2含量为85％-95％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为5-15％。
实施例3
一种光催化涂料，由以下重量份的原料制备而成：
水性氟碳树脂乳液55份、AS树脂I37份、AS树脂II5.5份、纳米二氧化碳0.15份、锐钛矿型硫镧共掺杂纳米二氧化钛4.5份、导热填料15份、红外反射二氧化钛1.375份、光稳定剂0.3份、耐化学品改性剂2.75份、茶多酚1份、艾叶油3份、香草醛3份；百里酚3份、丙烯海松(2-对硝基苯基)噻二唑15份、颜料1.75份，其他助剂1.25份；所述的AS树脂1的AN含量为25-35％；所述的AS树脂II的重均分子量为3-10W，AN含量为20-30％；所述的耐化学品改性剂为全氟烷基的丙烯酸系添加剂，分子量为1000-10000，可以为液体或固体形态存在，所述的红外反射二氧化钛粒径为1000nm-1500nm，TiO2含量为85％-95％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为5-15％
本具体实施采用红外反射钛白粉，可以大幅度反射太阳光的可见光和红外部分能量，加之导热填料的热释放的协同贡献，可以使较大幅度地降低涂层的表面温度。经实验发现，通过该方案提高涂料长期耐候性的效果是非常显著地，与预期是具有非常大的差距。通过选用超低分子量的AS树脂，提高了流动性，降低了制备过程中产生的内应力。引入全氟烷基的丙烯酸系添加剂作为耐化学品改性剂，该添加剂的迁移效率极高，在制备过程中即可完全迁移到表面形成一种保护膜，这层保护膜和水不相容且具有较强的耐酸碱的性能，可以极大减少开裂情况，提高喷涂良率；通过添加合理比例的锐钛矿型硫镧共掺杂纳米二氧化钛、茶多酚和艾叶油，提高了涂料对空气环境中的甲醛等气体污染物催化降解和净化的能力，丙烯海松(2-对硝基苯基)噻二唑、香草醛和百里酚的添加，提高了涂料的抑菌和抗菌性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光催化涂料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
水性氟碳树脂乳液50-60份、AS树脂I15-59份、AS树脂II1-10份、纳米二氧化碳0.1-0.2份、锐钛矿型硫镧共掺杂纳米二氧化钛3-6份、导热填料5-25份、红外反射二氧化钛0.25-2.5份、光稳定剂0.1-0.5份、耐化学品改性剂0.5-5份、茶多酚0.5-1.5份、艾叶油2-4份、香草醛2-4份；百里酚2-4份、丙烯海松(2-对硝基苯基)噻二唑10-20份、颜料1.5-2份，其他助剂0.5-2份；
所述的AS树脂1的AN含量为25-35％；所述的AS树脂II的重均分子量为3-10W，AN含量为20-30％；所述的耐化学品改性剂为全氟烷基的丙烯酸系添加剂，分子量为1000-10000，可以为液体或固体形态存在，所述的红外反射二氧化钛粒径为1000nm-1500nm，TiO2含量为85％-95％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为5-15％。
2.根据权利要求1所述的一种光催化涂料，其特征在于，所述的导热填料为氧化镁、氧化铝、氧化锌、氢氧化镁、氢氧化铝、氮化硼、氮化铝中的一种或两种，所述导热填料的粒径在0.5um-2um，纯度大于98％。
3.根据权利要求1所述的一种光催化涂料，其特征在于，所述的光稳定剂为水杨酸酯、二苯甲酮、三嗪类、苯并三唑类的UV吸收剂以及受阻胺类自由基捕捉剂中的一种或多种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种光催化涂料，其特征在于，所述锐钛矿型硫镧共掺杂纳米二氧化钛中硫、镧与二氧化钛的摩尔比为(0.2-2.4)∶(0.002-0.03)∶1。
5.根据权利要求1所述的一种光催化涂料，其特征在于，所述其他助剂为硅烷偶联剂、亚磷酸酯类抗氧剂、乙撑双硬脂酸酰胺、分散剂、消泡剂、防冻剂和阻燃剂中的至少两种的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种光催化涂料，其特征在于，所述的消泡剂为磷酸三丁酯、聚二甲基硅氧烷中一种或两种的混合物。
7.根据权利要求5所述的一种光催化涂料，其特征在于，所述的防冻剂为1，2-丙二醇或乙二醇。
8.根据权利要求5所述的一种光催化涂料，其特征在于，所述的分散剂为聚丙烯酸盐、油酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种的混合物。
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