CN108837697A - 一种耐久性光催化除甲醛瓷砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐久性光催化除甲醛瓷砖，包括瓷砖本体；所述瓷砖本体上的表面粗糙，所述瓷砖本体上的表面上设有胶黏层，所述胶黏层远离瓷砖本体的表面上设有光触媒功能层，所述光触媒功能层包含光触媒。本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖在较长时间内具有除甲醛的功能，耐久性优异。并且该工艺简单，可在原有瓷砖生产线上实现，技术易于推广；不影响瓷砖固有的各项技术指标，如光度、色泽等。本发明还提供了耐久性光催化除甲醛瓷砖的制备方法。

Description

一种耐久性光催化除甲醛瓷砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种瓷砖，具体涉及一种耐久性光催化除甲醛瓷砖及其制备方法。
背景技术
由于化学合成材料的广泛使用，使得室内甲醛污染越来越受到民众的普遍关注，纳米TiO2光催化技术是近些年逐渐兴起的高科技除甲醛技术，其在光照条件下，产生具有强氧化性的羟基自由基，几乎能够无选择性的降解所有有机污染物，如甲醛、TVOC等。瓷砖作为室内环境中应用面积较大的建筑材料之一，若能把纳米TiO2光催化材料的除甲醛功能与其结合，将会有非常大的应用价值。目前，大部分光催化除甲醛瓷砖技术专利都停留在将光催化功能层平整涂敷在瓷砖表面，例如专利“一种含有光触媒层的瓷砖”(CN202152318U)公开的方法，将光触媒层平整覆盖在瓷砖本体的上表面，从而达到降解甲醛的功能。这种技术虽然可达到降解甲醛的目的，但光触媒层极易被外界干扰消耗，耐久性差，使用性不强。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种耐久性光催化除甲醛瓷砖及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种耐久性光催化除甲醛瓷砖，包括瓷砖本体；所述瓷砖本体上的设有小孔，所述瓷砖本体上的表面上和孔的表面上均设有胶黏层，所述胶黏层远离瓷砖本体的表面上设有光触媒功能层，所述光触媒功能层包含光触媒。
本发明通过胶黏层将光触媒粘附在瓷砖本体的表面，在瓷砖本体的表面上形成小孔，所述小孔在瓷砖表面分别均匀，胶黏层涂覆于具有小孔的本体表面，对光触媒颗粒起到粘附作用，光触媒均匀地分散于胶黏层上，一部分粘附在凹陷的瓷砖本体上的胶黏层上，一部分粘附于瓷砖本体上的胶黏层上，粘附在凹陷的瓷砖本体上的胶黏层上的光触媒颗粒不易随着瓷砖使用时间的延长而被磨损，使瓷砖在较长时间内具有除甲醛的功能，耐久性优异。并且该工艺简单，可在原有瓷砖生产线上实现，技术易于推广；不影响瓷砖固有的各项技术指标，如光度、色泽等。
作为本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的优选实施方式，所述瓷砖表面本体的小孔的平均孔径为0.1～1μm。
所述瓷砖表面的小孔为上述孔径时，能在具有较长的除甲醛效果的同时，不影响瓷砖的表面的美观。
作为本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的更优选实施方式，所述瓷砖表面本体的小孔的平均孔径为0.3～0.8μm。
作为本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的优选实施方式，所述胶黏层的材料为具有防污功能的树脂。
作为本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的优选实施方式，所述胶黏层的材料为有机硅树脂。有机硅树脂既可以起防污的作用，又能起胶黏的作用。
作为本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的优选实施方式，所述胶黏层的厚度为50～100nm。
胶黏层的厚度过小，则对光触媒的粘附效果不佳，容易随着使用时间的推移而失去除甲醛的效果；胶黏层的厚度过大，则容易造成小孔的凹馅的孔的填充，使光触媒的在凹陷的孔内填充较少，也容易导致除甲醛的效果随着使用时间的延长较快消失。因此需要选择合适的胶黏层厚度。
作为本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的优选实施方式，所述光触媒的材料包含二氧化钛；所述二氧化钛的平均粒径1～100nm。
作为本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的优选实施方式，所述瓷砖本体上光触媒的负载量为1～20g/m2。
作为本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的更优选实施方式，所述瓷砖本体上光触媒的负载量为7～15g/m2。当光触媒采用上述负载量时，具有较好的除甲醛效果和较长时间的除甲醛效果，光触媒催化剂能够得到充分的利用。
本发明的另一目的还在于提供一种所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)、在所述瓷砖本体的表面上形成小孔，得具有小孔的瓷砖本体；
(2)、在具有小孔的瓷砖本体上涂覆一层胶黏层；
(3)、在胶黏层上涂覆一层光触媒，即得所述耐久性光催化除甲醛瓷砖。
该制备工艺简单，可在原有瓷砖生产线上实现，技术易于推广。
作为本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的制备方法的优选实施方式，步骤(1)中，所述小孔是通过在瓷砖本体表面涂覆腐蚀性液体形成。所述小孔可以通过涂覆腐蚀性液体形成，也可以通过特定的生产工艺形成。
作为本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的制备方法的优选实施方式，所述腐蚀性液体为氢氟酸。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种耐久性光催化除甲醛瓷砖，本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖在较长时间内具有除甲醛的功能，耐久性优异。并且该工艺简单，可在原有瓷砖生产线上实现，技术易于推广；不影响瓷砖固有的各项技术指标，如光度、色泽等。本发明还提供了耐久性光催化除甲醛瓷砖的制备方法。
附图说明
图1为实施例1所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的结构示意图；
图2为采用湿毛巾对耐久性光催化除甲醛瓷砖不同擦洗次数后降解甲醛情况图；
其中，1、瓷砖本体；2、胶黏层；3、光触媒。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的一种实施例，结构示意图如图1所示，本实施例所述耐久性光催化除甲醛瓷砖包括瓷砖本体1；所述瓷砖本体1上的设有分布均匀的小孔，所述瓷砖本体1上的表面上设有胶黏层2，所述胶黏层2远离瓷砖本体的表面上设有光触媒功能层，所述光触媒功能层包含光触媒3。
所述瓷砖本体的小孔的平均孔径为0.5μm。所述胶黏层的材料为有机硅树脂。所述胶黏层的厚度为75nm。所述光触媒为平均粒径为48nm的二氧化钛。所述瓷砖本体上光触媒的负载量为15g/m2。
本实施例所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)、采用一定浓度的氢氟酸溶液对瓷砖本体表面进行腐蚀，形成小孔，得具有小孔的瓷砖本体；
(2)、在具有小孔的瓷砖本体上涂覆一层胶黏层；
(3)、在胶黏层上涂覆一层光触媒，即得所述耐久性光催化除甲醛瓷砖。
实施例2
本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的一种实施例，本实施例所述耐久性光催化除甲醛瓷砖包括瓷砖本体；所述瓷砖本体上的表面设有小孔，所述瓷砖本体上的表面上设有胶黏层，所述胶黏层远离瓷砖本体的表面上设有光触媒功能层，所述光触媒功能层包含光触媒。
所述瓷砖本体的小孔的平均孔径为0.1μm。所述胶黏层的材料为有机硅树脂。所述胶黏层的厚度为50nm。所述光触媒为平均粒径为1nm的二氧化钛。所述瓷砖本体上光触媒的负载量为1g/m2。
本实施例所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的制备方法同实施例1。
实施例3
本发明所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的一种实施例，本实施例所述耐久性光催化除甲醛瓷砖包括瓷砖本体；所述瓷砖本体上的表面设有小孔，所述瓷砖本体上的表面上设有胶黏层，所述胶黏层远离瓷砖本体的表面上设有光触媒功能层，所述光触媒功能层包含光触媒。
所述瓷砖本体的小孔的平均孔径为1μm。所述胶黏层的材料为有机硅树脂。所述胶黏层的厚度为100nm。所述光触媒为平均粒径为100nm的二氧化钛。所述瓷砖本体上光触媒的负载量为20g/m2。
本实施例所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的制备方法同实施例1。
实施例4
将实施例1制得的耐久性光催化除甲醛瓷砖切割成尺寸为200*300*12mm，用湿毛巾分别擦洗1000次、2000次、3000次、4000次、5000次以考察其耐久性，实验结果如图2所示。由图2可知，除甲醛瓷砖从擦洗0次到2000次，甲醛降解产物二氧化碳的增量变化较大，由46ppm减少为27ppm，但擦洗2000次后，继续擦洗，二氧化碳增量基本稳定。这可能是因为前期瓷砖擦洗容易把表面多余的光触媒和未牢固结合的光触媒擦掉，致使降解效率会降低些，因此生成的二氧化碳会减少，然而继续擦洗时，由于剩下光触媒粒子或已牢固结合在瓷砖表面上，又或已牢固结合在瓷砖表面微孔内，均不易擦去，所以擦洗2000次后，二氧化碳增量变化不大，这也说明了本发明制得的耐久性光催化除甲醛瓷砖的耐久性好。
实施例5
为了探究不同的光触媒负载量对除甲醛效果的影响和除甲醛时间的影响，设置6组试验组和2组对照组，各试验组和对照组和实施例1的不同之处仅在于光触媒负载量的不同，所述瓷砖本体上的光触媒的负载量见表1。
表1不同的光触媒负载量
组别 光触媒负载量(g/m2)
试验组1 1
试验组2 4
试验组3 7
试验组4 10
试验组5 15
试验组6 20
对照组1 0.5
对照组2 22
测试表1中不同光触媒负载量擦洗0次和擦洗2000次后的除甲醛效果，分别记录60min和120min的二氧化碳含量，测试结果见表2。
表2不同光触媒的除甲醛效果的测试结果
从表2可以看出，不同的光触媒负载量对瓷砖的除甲醛效果和除甲醛的时间有一定的影响，当光触媒负载量过少，则难以达到除甲醛的效果，随着光触媒的负载量的增加，除甲醛效果增加，但是随着光触媒的负载量的继续增加，除甲醛效果增加不显著，可能是光触媒相互遮盖减少了暴露的表面积的原因，当光触媒在瓷砖表面的密度增大至一定程度后，在多次使用后，光触媒的除甲醛效果下降明显，也就是当光触媒的量增大至一定程度后，难以充分发挥其除甲醛的效果，当光触媒的负载量在1～20g/m2除甲醛效果较佳，当光触媒的负载量在7～15g/m2更佳，光触媒利用更为充分。
实施例6
为了探究不同的平均孔径对除甲醛效果的影响和除甲醛时间的影响，设置6组试验组和2组对照组，各试验组和对照组和实施例1的不同之处仅在于瓷砖本体上小孔的平均孔径的不同，所述瓷砖本体上小孔的平均孔径见表3。
表3不同的小孔的平均孔径
测试表3中不同孔径在擦洗0次和擦洗2000次后的除甲醛效果，分别记录60min和120min的二氧化碳含量，测试结果见表4。
表4不同光触媒的除甲醛效果的测试结果
从表4可以看出，随着瓷砖本体表面的小孔的平均孔径的增加，除甲醛效果增加，但是随着小孔的平均孔径的继续增加，除甲醛效果增加不显著，可能是由于小孔的平均孔径增加，会导致光触媒相互遮盖越严重，这样光触媒可发挥作用的面积就减少了，当小孔的平均孔径增大至一定程度后，在多次使用后，光触媒的除甲醛效果下降明显，也就是当小孔的平均孔径增大至一定程度后，难以充分发挥其内的光触媒除甲醛的效果，且会影响瓷砖的外观，当小孔的平均孔径在0.1～1μm，除甲醛效果较佳，当小孔的平均孔径在0.3～0.8μm更佳，负载的光触媒利用率更高。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种耐久性光催化除甲醛瓷砖，其特征在于，包括瓷砖本体；所述瓷砖本体上的表面设有小孔，所述瓷砖本体上的表面上设有胶黏层，所述胶黏层远离瓷砖本体的表面上设有光触媒功能层，所述光触媒功能层包含光触媒。
2.如权利要求1所述耐久性光催化除甲醛瓷砖，其特征在于，所述瓷砖表面本体的小孔的平均孔径为0.1～1μm；优选地，所述瓷砖表面本体的小孔的平均孔径为0.3～0.8μm。
3.如权利要求1所述耐久性光催化除甲醛瓷砖，其特征在于，所述胶黏层的材料为具有防污功能的树脂。
4.如权利要求1所述耐久性光催化除甲醛瓷砖，其特征在于，所述胶黏层为有机硅树脂。
5.如权利要求1所述耐久性光催化除甲醛瓷砖，其特征在于，所述胶黏层的厚度为50～100nm。
6.如权利要求1所述耐久性光催化除甲醛瓷砖，其特征在于，所述光触媒的材料包含二氧化钛；所述二氧化钛的平均粒径1～100nm。
7.如权利要求1所述耐久性光催化除甲醛瓷砖，其特征在于，所述瓷砖本体上光触媒的负载量为1～20g/m2；优选地，所述瓷砖本体上光触媒的负载量为7～15g/m2。
8.一种如权利要求1～7中任一项所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、在所述瓷砖本体的表面上形成小孔，得具有小孔的瓷砖本体；
(2)、在具有小孔的瓷砖本体上涂覆一层胶黏层；
(3)、在胶黏层上涂覆一层光触媒，即得所述耐久性光催化除甲醛瓷砖。
9.如权利要求8所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述小孔是通过在瓷砖本体表面涂覆腐蚀性液体形成。
10.如权利要求9所述耐久性光催化除甲醛瓷砖的制备方法，其特征在于，所述腐蚀性液体为氢氟酸。
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