CN106381009A - 一种光催化自清洁环保涂料及其制备方法 - Google Patents

一种光催化自清洁环保涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的光催化自清洁环保涂料制备方法将各原料通过水热法制备，需后期晶化处理，所制得粉体粒度分布窄，团聚程度低，成分纯净，制备过程污染小，易实现工业化生产等优点而且通过该方法制得的产品粒径可通过控制反应条件调节。该方法制备工艺简单，设备廉价，而且得到的粉体可以通过控制反应条件控制产品粒径与掺杂浓度得到具有光催化功能、隔热、环保及自清洁性能优异的光催化自清洁环保涂料。

Description

一种光催化自清洁环保涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑外墙涂料制备领域，具体涉及一种光催化自清洁环保涂料及其制备方法。
背景技术
石材加工过程产生的大量边角料及粉尘废渣是亟待解决的问题。生产剩余边角料可以将其加工成马赛克，精细雕琢后再次销售。然而成型材料开发后产生的大量大理石粉和废渣则采用填埋堆放或任其流入江河、大海等方法，不仅会造成严重的土地板结和水质恶化，并且其排放堆弃过程中产生的微粒和粉尘，也会造成严重的空气污染及人体呼吸道危害。如何将大理石粉废渣再次利用成为有待开发的课题。
于此同时，全国范围内的环境污染也已敲响了警钟。重度雾霾、重度水污染、资源紧缺、空气质量达标率仅为4.1%。而光触媒是一种高效的纳米金属催化剂，其在太阳光的作用下即可将空气中的有机污染物分解，同时具有杀菌消毒净化空气的作用。目前光触媒已经广泛应用于室内空气净化领域。将具有光催化性能的光触媒材料与大理石粉废渣相结合，同时赋予其隔热保温和超疏水防水自清洁性能是本领域研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种光催化自清洁环保涂料制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种光催化自清洁环保涂料制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：
（1）将80~100重量份的废旧石粉、50~80重量份的空心玻璃微珠、30~50重量份的氢化钛或氮化钛粉末、30~50重量份的过氧化钠或过氧化钾混合后加入乙醇中搅拌0.5~1h；
（2）将10~20重量份的锡粉、10~20重量份的碘化锑或氯化锑依次加入（1）中继续混合搅拌0.5~1h；
（3）将反应釜的聚四氟乙烯内衬在室温下并在王水中浸泡1h，然后用蒸馏水煮沸3次，将步骤（2）制备的粉体混合液放入聚四氟乙烯内衬中，将聚四氟乙烯内衬置于配套的缸筒中，拧紧；
（4）将反应釜置于恒温反应器中，在150~250℃下，反应3~7h；
（5）反应结束后将步骤（4）得到的产物进行离心、弃去上清夜，取沉淀物，用去离子水洗涤后烘干得到粉体；
（6）将80~100重量份的（5）制备得到的粉体和5-10重量份的N,N’-二-[(3-三乙氧基硅丙基)氨基羰基]聚乙烯氧化物(10-15 EO)在80~100重量份的乙醇中混合，加入氨水调节pH为9~11，混合搅拌5~8h，然后加入40~80重量份的基础环氧树脂、20~30重量份的甲基纤维素以及0.5-1重量份的固化剂，继续混合搅拌1~3小时得到光催化自清洁环保涂料。
优选的，步骤（3）中，步骤（2）制备的粉体混合液在聚四氟乙烯中的填充度为80%。
优选的，步骤（6）中，基础环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线性脂肪类环氧树脂或者脂环族类环氧树脂。
优选的，步骤（6）中，固化剂为乙烯基三胺、乙二胺、联苯胺或者双氰胺。
本发明的另一目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种光催化自清洁环保涂料。
本发明的另一目的通过以下技术方案实现：
一种光催化自清洁环保涂料由上述的一种光催化自清洁环保涂料的制备方法制得。
本发明的光催化自清洁环保涂料通过水热法制备。
水热法是指在特制的高压反应釜中，采用液体作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶。由于水热反应是在非受限的条件下进行，因此在制备纳米粉体上与其它湿化学方法相比有许多优越性，如具有在高温高压下一次完成，无需后期晶化处理，所制得粉体粒度分布窄，团聚程度低，成分纯净，制备过程污染小，易实现工业化生产等优点而且通过该方法制得的产品粒径可通过控制反应条件调节。该方法制备工艺简单，设备廉价，极其适合于企业的大规模生产。另外采用水热法制备得到的粉体可以通过控制反应条件控制产品粒径与掺杂浓度得到不同性能的产品。
本发明的有益效果：
1.本发明的光催化自清洁环保涂料制备方法利用废旧石粉作为原料，来源广泛，环保且价格便宜；
2. 本发明的光催化自清洁环保涂料制备方法步骤较为简单，设备投资较少，无剧烈反应，较为安全；
3.本发明的光催化自清洁环保涂料制备方法中的水热合成法可较精确的调控产品的粒径，以及掺杂度，可满足不同的使用环境。
4．本发明的光催化自清洁环保涂料不仅隔热保温，而且具有超疏水防水自清洁性。
附图说明
利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是一个实施例1的一种光催化自清洁环保涂料制备方法制备获得的光催化自清洁环保涂料复合粉末的XRD图谱。
图2是实施例1的一种光催化自清洁环保涂料制备方法制备获得的光催化自清洁环保涂料复合粉末的扫描电镜图谱。
图3是实施例1的一种光催化自清洁环保涂料制备方法制备获得的光催化自清洁环保涂料的亲疏水性能测试图。
图4是实施例1的一种光催化自清洁环保涂料的制备方法制备获得的光催化自清洁环保涂料降解亚甲基蓝效率图。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
实施例1
本实施例的一种光催化自清洁环保涂料的制备方法包括有以下步骤：
（1）将80g废旧大理石粉、50g空心玻璃微珠、30g氢化钛以及30g的过氧化钠在乙醇中混合搅拌0.5h。
（2）依次加入10g的锡粉与10g的碘化锑继续混合搅拌0.5h。
（3）将混合液体放入在王水中浸泡1h和蒸馏煮沸3次后的聚四氟乙烯内衬中，然后将此内衬置于配套的缸筒中拧紧。
（4）整个反应釜置于恒温反应器中，在150℃下反应3h。
（5）反应结束后将所有产物经过6000r/min的速度离心后取沉淀物，用去离子水洗涤后烘干得到粉体。
（6）取最终粉体80g和5g的N,N’-二-[(3-三乙氧基硅丙基)氨基羰基]聚乙烯氧化物(10-15 EO,CAS: 178884-91-8)在80g的乙醇中混合，并加入氨水调节pH为9，混合搅拌5h，再加入40g的E-44型环氧树脂、20g的甲基纤维素以及0.5g的二乙基三胺，继续混合搅拌1h得到最终涂料。
上述的原材料及设备均可以从市面上购买获得。
本实施例制备的光催化自清洁环保涂料的亲疏水性测试如下：
实验方法：
将载玻片利用去离子水清洗干净，并在室温下晾干，取50g制备得到的涂料置于烧杯中，利用提拉法将涂料涂覆在载玻片表面，自然环境下晾干4小时。利用水滴角测试仪对涂覆有涂料的载玻片进行测试，测试结果如图3所示。
由图3可知，本实施例的光催化自清洁环保涂料有较大的水滴角，水接触角为153°，具有优异的超疏水自清洁性能。
本发明制备的光催化自清洁环保涂料催化性能试验方法：
1.取1支透明试管，洗净烘干，装入一定量的亚甲基蓝溶液，用分光光度计测此时亚甲基蓝溶液的吸光度C0；
2. 称取2g本方法制备得到的涂料加入试管中；
3. 将试管至于日光灯中，开始计时，并每隔5min取等体积的亚甲基蓝溶液，用分光光度法测其吸光度，并与最初测得的亚甲基蓝吸光度比较，得到C/C0值;
4. 根据C/C值与时间关系，可得到图4。
由图4可知，本方法制备得到的涂料在普通灯光照射下具有优良的光催化性能。
实施例2
本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例中，将100g废旧大理石粉、80g空心玻璃微珠、50g氢化钛以及45g的过氧化钠在乙醇中混合搅拌1h，然后依次加入20g的锡粉与15g的碘化锑继续混合搅拌1h。将混合液体放入在王水中浸泡和蒸馏煮沸后的聚四氟乙烯内衬中，然后将次内衬置于配套的缸筒中拧紧。整个反应釜置于恒温反应器中，在250℃下反应7h。反应结束后将所有产物经过8000r/min的速度离心后取沉淀物，用去离子水洗涤后烘干得到粉体。取最终粉体100g和10g的N,N’-二-[(3-三乙氧基硅丙基)氨基羰基]聚乙烯氧化物(10-15 EO,CAS: 178884-91-8)在100g的乙醇中混合，并加入氨水调节pH为11，混合搅拌8h，再加入80g的E-51型环氧树脂、30g的甲基纤维素以及1g的二乙基三胺，继续混合搅拌3h得到最终涂料。
本实施例的光催化自清洁环保涂料测试的水接触角为154°，具有优异的超疏水自清洁性能，且在普通光照下也有良好的光催化效果。
实施例3
本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。在本实施例中，将90g废旧大理石粉、65g空心玻璃微珠、40g氢化钛以及35g的过氧化钠在乙醇中混合搅拌0.75h，然后依次加入15g的锡粉与20g的碘化锑继续混合搅拌0.75h。将混合液体放入在王水中浸泡和蒸馏煮沸后的聚四氟乙烯内衬中，然后将次内衬置于配套的缸筒中拧紧。整个反应釜置于恒温反应器中，在200℃下反应5h。反应结束后将所有产物经过6000r/min的速度离心后取沉淀物，用去离子水洗涤后烘干得到粉体。取最终粉体90g和7g的N,N’-二-[(3-三乙氧基硅丙基)氨基羰基]聚乙烯氧化物(10-15 EO,CAS: 178884-91-8)在90g的乙醇中混合，并加入氨水调节pH为10，混合搅拌7h，再加入65g的E-20型环氧树脂、25g的甲基纤维素以及0.75g的间苯二胺，继续混合搅拌2h得到最终涂料。
本实施例的光催化自清洁环保涂料测试的水接触角为152°，具有优异的超疏水自清洁性能，且在普通光照下也有良好的光催化效果。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案说明而非对权利要求保护范围的限制。本领域的普通技术人员参照较佳实施例应当理解，并可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但属于本发明技术方案的实质相同和保护范围。

Claims (5)

1.一种光催化自清洁环保涂料制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：
（1）将80~100重量份的废旧石粉、50~80重量份的空心玻璃微珠、30~50重量份的氢化钛或氮化钛粉末、30~50重量份的过氧化钠或过氧化钾混合后加入乙醇中搅拌0.5~1h；
（2）将10~20重量份的锡粉、10~20重量份的碘化锑或氯化锑依次加入（1）中继续混合搅拌0.5~1h；
（3）将反应釜的聚四氟乙烯内衬在室温下并在王水中浸泡1h，然后用蒸馏水煮沸3次，将步骤（2）制备的粉体混合液放入聚四氟乙烯内衬中，将聚四氟乙烯内衬置于配套的缸筒中，拧紧；
（4）将反应釜置于恒温反应器中，在150~250℃下，反应3~7h；
（5）反应结束后将步骤（4）得到的产物进行离心、弃去上清夜，取沉淀物，用去离子水洗涤后烘干得到粉体；
（6）将80~100重量份的（5）制备得到的粉体和5-10重量份的N,N’-二-[(3-三乙氧基硅丙基)氨基羰基]聚乙烯氧化物(10-15 EO)在80~100重量份的乙醇中混合，加入氨水调节pH为9~11，混合搅拌5~8h，然后加入40~80重量份的基础环氧树脂、20~30重量份的甲基纤维素以及0.5-1重量份的固化剂，继续混合搅拌1~3小时得到光催化自清洁环保涂料。
2.如权利要求1所述的一种光催化自清洁环保涂料制备方法，其特征在于：步骤（3）中，步骤（2）制备的粉体混合液在聚四氟乙烯中的填充度为80%。
3.如权利要求1所述的一种光催化自清洁环保涂料制备方法，其特征在于：步骤（6）中，基础环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线性脂肪类环氧树脂或者脂环族类环氧树脂。
4.如权利要求1所述的一种光催化自清洁环保涂料制备方法，其特征在于：步骤（6）中，固化剂为乙烯基三胺、乙二胺、联苯胺或者双氰胺。
5.一种光催化自清洁环保涂料，其特征在于：由上述权利要求1至4任意一项的一种光催化自清洁环保涂料制备方法制得。
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