CN1826224A - 光催化剂片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新的光催化剂片，其中用氟树脂涂覆的基底容易相互焊接，并且通过用包含光催化剂的氟树脂涂覆膜/织物结构的最外表面，所述光催化剂片具有高的防污特性，并且该光催化剂片包含基底(2)、涂覆在所述基底(2)上的第一氟树脂层(3)、涂覆在所述第一氟树脂层(3)上的第二氟树脂层(4)和涂覆在所述第二氟树脂层(4)上的包含光催化剂的第三氟树脂层(5)。第一氟树脂层(3)的熔点可以高于第二氟树脂层(4)和第三氟树脂层(5)的熔点。

Description

光催化剂片及其制造方法
                       技术领域
本发明涉及光催化剂片(photocatalyst sheet)，具体地说涉及用包含光催化剂的氟树脂涂覆光催化剂片基底(substrate)的最外表面，以及制造这种光催化剂片的方法。
                       背景技术
对于膜/织物结构(film/fabric structure)，例如棒球场；用于各种活动、足球场、帐篷仓库、体育馆、市场等等的圆顶；用于商店遮阳帘、卡车覆盖物、覆盖板等等的材料；用于雨衣、袋子、椅子等等的防水布；用于传输带、齿皮带等等的纤维增强树脂材料，为了维持透明和防污特性用透明的或者无色的透明表面涂层涂覆这些材料。此处，在本文献中基底指上述片状产品本身或者用于这些片状产品的材料，并且也指那些用所述表面涂层涂覆的产品或者涂覆前的产品。
作为公知的技术，为了提高稳定性或防污特性，在基底上形成表面涂层，并且为了保护由膜/织物或纤维制成的基底的颜色或透明度，已经使用透明或无色的透明表面涂层作为这些涂层。至于所述的涂覆材料，用氟树脂层涂覆的由玻璃纤维等编织而成的纤维布是公知的。这些涂覆的材料是斥水的(与水的接触角是115-125°)，并且具有例如不燃性、高机械强度、质量轻并且柔韧的优点。但是，用氟树脂层涂覆的材料具有趋向于从大气中聚集污垢，例如烟尘和烟灰、灰尘，或者从大陆性沙漠聚集细黄沙的缺点。
最近技术的光催化剂被涂覆到例如玻璃基底的各种材料的表面上。当阳光中的紫外光照射到光催化剂上时，材料表面上的有机污染物被光催化剂的氧化还原反应分解，并且这种功能对于需要所谓的防污特性的材料是有用的。使用包含光催化剂的粘结剂在玻璃基底上涂覆光催化剂。举例来说，美国专利5,616,532(参考文献1)公开了在溶剂中混合作为粘结剂的不可氧化的聚合物材料和二氧化钛细颗粒的组合物。参考文献1公开了例如硅树脂的不可氧化的聚合物作为粘结剂，并且使用多孔氧化铝和氧化硅、胶体氧化锡或者其混合物。根据参考文献1，表明了通过干燥或固化(低温处理)可以将这种粘结剂涂覆到例如塑料或纤维的材料的表面上，否则需要热处理(烧结)来涂覆，但是其并没有建议在氟树脂层上涂覆包含光催化剂的氟树脂层的方法。
至于在基底上涂覆包含光催化剂的氟树脂层的方法，日本专利申请JP 09-207289A(参考文献2)和JP 10-44346A(参考文献3)公开了在PTFE(氟树脂)层上重复涂覆包含作为光催化剂的二氧化钛细颗粒的分散液、干燥并且焙烧，如此形成其表面暴露出作为光催化剂的二氧化钛细颗粒的PTFE层。
JP 11-47610 A(参考文献4)和JP 11-47612 A(参考文献5)公开了通过在PTFE层上涂覆并焙烧包含PTFE粉和光催化剂细颗粒的分散液而形成光催化剂层，其中所述PTFE层是膜/织物结构的增强或支持层。
当通过将例如氟化铝的陶瓷组分引入氟树脂中而实现亲水性时，存在疏水性逐渐恢复，从而不能获得充分的防污特性的问题。另外，为了解决这个问题，JP 09-76395 A(参考文献6)公开了包含涂覆到铝合金基底平坦和光滑表面上的光催化剂的氟树脂的氟树脂材料，以及使氟树脂材料表面亲水的方法，并且表明获得以与水接的触角低于90°定义的亲水性。
在膜/织物结构的表面积大的情况中，通过组装许多基底来构筑结构。在此情况中，为了阻止水和空气漏入膜/织物结构中需要焊接每个基底。在用氟树脂涂覆基底的现有技术中，通过热焊接材料相同并且比重叠部分宽的氟树脂带在用于膜/织物结构的基底之间进行热焊接。但是，在表面用氟树脂涂覆的基底的情况中，相互热焊接基底是可能的，但是其表面趋向于容易污染，并且在例如室外露天大型运动场的大规模膜/织物结构的情况中，其清洁成本趋向于是高的。
另一方面，在其中氟树脂层包含光催化剂的光催化剂片的情况中，对于包含例如二氧化钛作为光催化剂的氟树脂层热焊接是困难的，并且大面积热搭接光催化剂片是困难的。因此，迄今还没有实现在焊接部分具有良好热焊接性和良好防污性能的光催化剂片。
另外，如同在所述参考文献6中公开，因为使平坦和光滑的铝合金上氟树脂材料的表面亲水的方法是用紫外光照射光催化剂的功能，所以存在如下问题：例如使材料表面充分亲水的方法需要许多天、在此期间污染物粘附，从而通过使在紫外光(下文中适当地使用简略的术语称作UV)照射前是疏水(接触角约90°)的表面区亲水的清洁作用不能获得充分的防污特性。
                    发明内容
考虑到上述问题，本发明的第一个目的是提供一种新的光催化剂片，其中用氟树脂涂覆的基底容易相互焊接，并且通过用包含光催化剂的氟树脂涂覆膜/织物结构的最外表面而具有高的防污特性；并提供制造该光催化剂片的方法。
参照上述问题，本发明的第二个目的是提供一种新的光催化剂片，其中基底最外表面用包含光催化剂的氟树脂涂覆，所述最外表面是斥水的，并且当在所述最外表面上照射UV时具有高的防污特性；并提供制造该光催化剂片的方法。
为了实现上述第一目的，本发明第一个实施方案的特征在于本发明的光催化剂片结构包含：基底；涂覆在所述基底上的第一氟树脂层；涂覆在所述第一氟树脂层上的第二氟树脂层；和涂覆在所述第二氟树脂层上的包含光催化剂的第三氟树脂层。
本发明第二实施方案的特征在于本发明的光催化剂片结构包含：基底；涂覆在所述基底上的第一氟树脂层；涂覆在所述第一氟树脂层上的包含光催化剂的第二氟树脂层；和涂覆在所述第二氟树脂层上的包含光催化剂的第三氟树脂层。
通过上述任何一个实施方案，通过曝露光催化剂片最外表面上的光催化剂可以提高氟树脂表面的防污特性。
在上述实施方案中，所述基底可以包含纤维并且其表面可以是平滑的、粗糙的或者网眼状的。优选地，所述纤维由玻璃纤维制成；第一氟树脂层是PTFE；第二氟树脂层是FEP或PFA，并且第三层是FEP。或者，所述基底是玻璃纤维；第一氟树脂层是PTFE；第二氟树脂层是由PTFE、FEP或PFA之一制成，并且第三氟树脂层是FEP。
通过上述实施方案，因为包含光催化剂的最外层的FEP熔点低于由玻璃纤维制成的基底上的第一氟树脂层的PTFE的熔点，所以容易在光催化剂片之间实现热焊接，并且当用阳光中的紫外光照射时，通过光催化剂片的第三氟树脂层表面上暴露的光催化剂的氧化还原反应提供了高的防污特性。
本发明实施方案的特征在于第一氟树脂层的熔点高于第二和第三氟树脂层，并且第二氟树脂层的熔点高于或者等于第三氟树脂层的熔点。第二和第三氟树脂层可以由相同的树脂制成。
本发明的特征还在于第一氟树脂层的熔点高于第二和第三氟树脂层，并且第一氟树脂层的熔点高于或者等于第二氟树脂层的熔点。第一和第二氟树脂层可以由相同的树脂组成。第一和第三氟树脂层可以由相同的树脂组成。
本发明的特征还在于第三氟树脂层的熔点高于第一和第二氟树脂层，并且第二氟树脂层的熔点高于或者等于第一氟树脂层的熔点。第一和第二氟树脂层可以由相同的树脂组成。
本发明的特征还在于第三氟树脂层的熔点高于第一和第二氟树脂层，并且第三氟树脂层的熔点高于或者等于第二氟树脂层的熔点。第三和第二氟树脂层可以由相同的树脂组成。
通过上述每个实施方案，容易获得赋予光催化剂片优异的热焊接性的第一至第三氟树脂层的组合。
在上述实施方案中，所述光催化剂特征性地包含氧化钛(TiO2或TiO3)。该光催化剂至少部分暴露在第三氟树脂层上。第三氟树脂层中的光催化剂的含量优选在10-60重量％的范围内。通过上述实施方案，可以获得由二氧化钛制成并且具有高的相互热焊接性和高的防污特性的光催化剂片。
为了实现上述第二个目的，本发明光催化剂片的第三实施方案是其包含：基底、涂覆在所述基底上的氟树脂层，并且至少其最外层用包含光催化剂的氟树脂层涂覆，并且该实施方案的特征在于包含光催化剂的氟树脂层的表面是斥水的。所述光催化剂片优选其包含所述光催化剂的氟树脂层的表面是斥水的。
根据上述任何一个实施方案，可以提供光催化剂片，其中在其最外层上的包含光催化剂的氟树脂层的表面是斥水的，并且借助用UV照射的光催化剂的氧化还原功能，所述表面具有高的防污特性。
在上述实施方案中，光催化剂优选在最外层的氟树脂层上，或者在第三氟树脂层具有暴露的部分。
优选地，所述包含光催化剂的氟树脂层的表面的光氧化能力满足：当在所述氟树脂层的表面上涂覆油酸甘油酯，并向所述表面上照射1mW/cm2的紫外光时，所述油酸甘油酯的降解速率是0.1mg/cm-2天或更大。
所述包含光催化剂的氟树脂层的表面的光还原能力满足：当所述光催化剂片浸泡在0.1N(当量)的硝酸银水溶液中，并且向所述包含光催化剂的氟树脂层的表面上照射1分钟1mW/cm2的紫外光时，色差变化优选为ΔE*≥1。
包含光催化剂的氟树脂层的表面的接触角优选约90度或以上。
根据上述实施方案，当向所述光催化剂上照射阳光中包含的UV光或者能量高于光催化剂禁带的荧光时，通过光催化剂的氧化还原反应分解依附在光催化剂片表面上的有机物，获得高的防污特性。本发明光催化剂片的最外氟树脂层表面与水的接触角为约90°或更大，表现出斥水性质。
在上述实施方案中，包含光催化剂的氟树脂层的厚度为1微米或以上。在此情况下，因为所述基底由纤维制成，并且其表面具有适当的表面粗糙度，所以与平坦和光滑的表面相比，每单位面积的光催化剂表面积可以更大，从而可以获得高的防污特性。因此，当污染物依附到包含光催化剂的氟树脂层上时，由于表面粗糙度，借助位于污染物周围三维方向上的光催化剂的氧化还原功能获得高的防污特性。光催化剂片的相互热焊接性也变得更好。
本发明的光催化剂片的制造方法包括：在基底上涂覆第一氟树脂层的过程；在第一氟树脂层上涂覆第二氟树脂层的过程；以及在所述第二氟树脂层涂覆包含光催化剂的第三氟树脂层的过程。另外，本发明的光催化剂片的制造方法还包括：在基底上涂覆第一氟树脂层的过程；在所述第一氟树脂层上涂覆包含光催化剂的第二氟树脂层的过程；以及在所述第二氟树脂层涂覆包含光催化剂的第三氟树脂层的过程。借助上述制造方法，通过在基底最外表面上涂覆包含光催化剂的氟树脂层可以获得具有高的热焊接性和高的防污特性的光催化剂片。
对于上述实施方案，优选连续实施第一氟树脂层、包含或不包含光催化剂的第二氟树脂层、以及包含光催化剂的第三氟树脂层的涂覆过程。通过本实施方案，可以高效地制造出包含连续涂覆到基底上的第一至第三氟树脂层并且第三氟树脂层在最外表面上包含光催化剂的光催化剂片。
对于上述实施方案，可以在事先已经涂覆第一和第二氟树脂层的基底上涂覆包含光催化剂的第三氟树脂层。通过本实施方案，通过首先制备事先用第一和第二氟树脂层涂覆的基底并且在任何时间后涂覆包含光催化剂的第三氟树脂层可以制造出光催化剂片。
包含光催化剂的第三氟树脂层的涂覆过程特征性地包含：在第二氟树脂层上涂覆包含二氧化钛细颗粒作为光催化剂的氟树脂分散液的过程；干燥过程；在高于第三氟树脂层树脂熔点的温度下烧结的过程；以及使光催化剂在第三氟树脂层表面上暴露的过程。通过本实施方案，可以在基底上的第一和第二氟树脂层上烧结包含光催化剂的第三氟树脂层，并且制造出具有优异的热焊接性和防污特性的光催化剂片。
本发明的光催化剂片的制造方法包括：用包含光催化剂的氟树脂层涂覆基底最外层的过程；并且其特征在于所述包含光催化剂的氟树脂层的表面是斥水的。根据上述制造方法，因为基底最外表面用包含光催化剂的氟树脂层涂覆，所以可以低成本地提供光催化剂片。其最外层是斥水的并具有高的防污特性，并且容易热焊接。
                        附图说明
图1是显示作为本发明实施方案一种形式的根据本发明的光催化剂片结构的示意剖视图。
图2是显示根据本发明的光催化剂片结构的另一个示意剖视图。
图3是表示本发明光催化剂片的另一种结构的剖视图。
图4是表示用本发明包含光催化剂的第三氟树脂层涂覆的基底表面结构的放大剖视图。
图5是制造本发明光催化剂片的过程的流程图。
图6所示是用来制造实施例1的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。
图7所示是用来制造实施例2的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。
图8所示是用来制造实施例3的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。
图9所示是用来制造实施例4的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。
图10所示是用来制造实施例5的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。
图11所示是用来制造比较实施例1的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。
图12所示是用来制造比较实施例2的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。
图13所示是用来制造比较实施例3的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。
图14所示是通过室外暴露获得的实施例和比较实施例的热焊接和防污特性的评价结果。
图15所示是通过室外暴露各实施例中包含光催化剂的最外层获得的光催化功能、接触角、热焊接性和防污特性的评价结果。
图16所示是通过室外暴露各比较实施例中包含光催化剂的最外层获得的光催化功能、接触角、热焊接性和防污特性的评价结果。
                   具体实施方式
从下面的详细说明和表示本发明实施方案的某种示例形式的附图中将更好理解本发明。在此情况下，应当注意在相关附图中显示的实施方案的这些形式绝没有打算限制本发明，而是便于解释和理解本发明。
参照图表更详细地阐述本发明的实施方案。
光催化剂片的结构在图1-4中显示。图1和2是表示本发明光催化剂片的结构的剖视图。从图中可见光催化剂片1具有叠层结构，在由玻璃纤维、纤维增强的树脂等制成的基底2的两侧上具有第一氟树脂层3、第二氟树脂层4和包含光催化剂的第三氟树脂层5。
作为一个实例，图1表示涂覆在基底2两侧上的氟树脂层3、4和5的叠层结构，但是如图2所示，根据其使用目的可以改变本发明的光催化剂片10，以至于可以仅在基底2表面的一侧或者指定的区域上涂覆包含光催化剂的第三氟树脂层5。
基底2是纺织品或者是由例如玻璃纤维、碳纤维、聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、PBO纤维、氧化硅纤维、玄武岩(Basalt)纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、棉、大麻、洋麻等纤维制成的无纺布。基底2的表面可以是光滑的、粗糙的或者网眼状的。
此处，为了提高防污特性，如下所述，基底2的表面是非平坦的凹面和平面，或者是表面粗糙度(Ra)粗糙的网眼状。其表面粗糙度可以是平坦且光滑的铝或玻璃基底(约1.4-2.7微米)的几倍。例如10微米以上。
至于上述第一至第三氟树脂层3、4和5，第一氟树脂层3的熔点可以高于第二氟树脂层4和第三氟树脂层5的熔点，并且第二氟树脂层4的熔点可以高于或者等于第三氟树脂层5的熔点。在熔点相同的情况中，第二氟树脂层4和第三氟树脂层5可以由相同的氟树脂层组成。
此外，第一氟树脂层3的熔点可以高于第二氟树脂层4和第三氟树脂层5的熔点，并且第一氟树脂层3的熔点可以高于或者等于第二氟树脂层4的熔点。在熔点相同的情况中，第一氟树脂层3和第二氟树脂层4可以由相同的氟树脂层组成。
此外，第一氟树脂层3和第三氟树脂层5可以由相同的氟树脂层组成。在本实施例中没有限制，通过适当地选择第一至第三氟树脂层3、4和5的氟树脂材料，可以提高光催化剂片的相互热焊接性。按照这种方式，可以容易地获得使光催化剂片具有良好相互热焊接性的第一至第三氟树脂层的组合。
至于上述第一至第三氟树脂层3、4和5，第三氟树脂层5的熔点可以高于第一氟树脂层3和第二氟树脂层4的熔点，并且第二氟树脂层4的熔点可以高于或者等于第一氟树脂层3的熔点。在熔点相同的情况中，第一氟树脂层3和第二氟树脂层4可以由相同的氟树脂层组成。
第三氟树脂层5的熔点可以高于第一氟树脂层3和第二氟树脂层4的熔点，并且第三氟树脂层5的熔点可以高于或者与等于第二氟树脂层4的熔点。当熔点相同时，第三氟树脂层5和第二氟树脂层4可以由相同的氟树脂层组成。
通过这些条件，可以容易地获得光催化剂片具有优异的相互热焊接性的第一至第三氟树脂层的组合。
氟树脂可以是含氟单体的共聚物(例如聚四氟乙烯(PTFE，熔点MP 327℃)、聚偏二氟乙烯(PVDF，MP 156-178℃))、四氟乙烯-五氟烷基乙烯醚的共聚物(PFA，MP 310℃)和四氟乙烯-六氟丙烯的共聚物(FEP，MP 275℃)。此处材料的熔点参考“Fluorocarbon ResinHandbook”，第7版，Industrial Association of Fluorocarbon Resin ofJapan编，1998年6月，第18页。
本发明的光催化剂片1可以由例如下面的材料制成，作为一个实施例，基底2是玻璃纤维，第一氟树脂层3是PTFE(MP T1＝327℃)，第二氟树脂层4是FEP(MP T2＝275℃)或者PFA(MP T2＝310℃)，并且包含光催化剂的第三氟树脂层是FEP(MP T3＝275℃)。
图3是表示本发明光催化剂片20的另一种结构的示意图。从图中可见本发明的光催化剂片20与上述光催化剂片10的差异在于在第二氟树脂层4’中也包含光催化剂。所述第二氟树脂层4’可以与第一氟树脂层相同，或者其熔点低于第一氟树脂层。包含光催化剂的第三氟树脂层5的熔点(T3)可以低于，或者与包含光催化剂的第二氟树脂层4’的熔点一样高，即氟树脂层的组合可以具有T3≤T2。因为与光催化剂片10中相同，此处省略了其它组合的解释。
本发明的光催化剂片20可以由例如下面的材料组成，作为一个实施例，基底2是玻璃纤维，第一氟树脂层3是PTFE(MP T1＝327℃)，包含光催化剂的第二氟树脂层4’选自例如PTFE(MP T2＝327℃)、FEP(MP T2＝275℃)和PFA(MP T2＝310℃)中的氟树脂，并且包含光催化剂的第三氟树脂层是FEP(MP T3＝275℃)。
通过这种组合，因为第二氟树脂层4’也包含光催化剂，在通过烧结光催化剂片而热焊接(也可以以术语称作热接)的情况中，通过光催化剂的作用可以在热焊接部分长期维持防污特性而不会劣化，这将在后面解释。
图4是表示用本发明包含光催化剂的第三氟树脂层涂覆的基底表面结构的放大示意图。举例来说，第三氟树脂层5由FEP等制成，并且向其中添加光催化剂7、8。举例来说，光催化剂7、8是直径为1纳米至100纳米的锐钛矿型TiO2(二氧化钛)细颗粒，并且分别表示包含在第三氟树脂层5中的光催化剂细颗粒和暴露在表面5a上的颗粒。如果光催化剂作用的增大是所需的，为了增大暴露在表面5a上的光催化剂8的表面积，光催化剂7、8的直径优选是小的。
此处，光催化剂7、8是也称作光半导体的材料。除了锐钛矿型TiO2(带宽3.2eV，波长388纳米)外，光催化剂7、8也可以是金红石型TiO2(带宽3.0eV，波长414纳米)、三氧化钛(TiO3)等。这些氧化的钛统称为氧化钛。除了氧化钛外，光催化剂可以是氧化锌(ZnO，带宽3.2eV，波长388纳米)、钛酸锶(SrTiO2，带宽3.2eV，波长388纳米)或者三氧化钨(WO3，带宽3.2eV，波长388纳米)。
包含在第三氟树脂层中的上述光催化剂的组成比可以是任意的，并且可以根据应用、质量和涂覆方法来确定。在相互热焊接(从现在开始也称作热接合)光催化剂片1、10和20的情况中，为了不降低热焊接部分的焊接强度，氟树脂5中的光催化剂的含量优选为10-60重量％。通过调节包含光催化剂的第三氟树脂层5中的光催化剂的含量，光催化剂片1、10和20的表面可以是疏水或亲水的。
作为包含光催化剂的氟树脂层5的表面的光氧化能力，当在氟树脂层的表面上涂覆油酸甘油酯，并向所述表面上照射1mW/cm2的紫外光时，油酸甘油酯的降解速率优选是0.1mg/cm-2天或更高。作为包含光催化剂的氟树脂层5的表面的光还原能力，当所述光催化剂片浸泡在0.1N(当量)的硝酸银水溶液中，并且向所述包含光催化剂的氟树脂层的表面上照射1分钟1mW/cm2的紫外光时，色差变化优选为ΔE*≥1。
不管是否有UV照射，本发明的光催化剂片的表面是斥水的。在此情况下，斥水性质可以定义为包含光催化剂的氟树脂层5的表面与水的接触角达到约90°或更大。
此处，斥水性定义为与水的接触角为90°或更大，疏水性定义为与水的接触角在60°至90°之间，并且亲水性定义为与水的接触角为30°或更小。此处，接触角的定义参考“The Mechanism of thePhotocatalyst”，Akira Fujishima，Kazuhito Hashimoto和ToshiyaWatanabe著，第3版，Nippon Jitsugyo Shuppansha，2001年3月20日，第96-97页。
当光催化剂片1、10和20用作建筑用膜/织物结构并且被相互热焊接时，通过使作为最外层的包含光催化剂的氟树脂层5的厚度为1微米或以上可以提高光催化剂片1、10和20的热焊接性。包含光催化剂的第三氟树脂层5的厚度为1微米或以下是不优选的，因为尽管维持了防污特性，但是由于相互热焊接时的摩擦或磨损，光催化剂片趋向于引起剥离或裂缝。当光催化剂片间不需要热焊接时，可以选择厚度小于1微米的包含光催化剂的第三氟树脂层5。
通过向包含上述光催化剂的第三氟树脂层5中添加金属材料或光催化功能的改进剂可以提高电导率和光催化作用。可以使用Ag、Al、Au、Cu、Fe、In、Ir、Ni、Os、Pd、Pt、Rh、Ru、Sb、Sb、Sn、Zn和Zr作为所述金属材料。
当用阳光中包括的小于约400纳米的紫外光或者荧光照射具有上述构成的本发明光催化剂片时，通过光催化剂的氧化还原反应而分解粘附在光催化剂片上的有机物质，从而可以获得高的防污特性。可以容易地进行光催化剂片的热焊接。
当用于构造膜/织物结构时，与用氟树脂涂覆基底的现有技术的薄片相同，本发明的光催化剂片能够容易地相互热焊接。借助暴露在薄片最外表面上的例如氧化钛的光催化剂的氧化还原反应，高的防污特性可以在构造完成后长期维持所述薄片鲜艳而美丽的颜色和外观。
下面解释具有上述构成的本发明光催化剂片的功能和作用。
本发明涂覆在基底最外层上的包含光催化剂的氟树脂层的表面粗糙度比平坦且光滑的铝或玻璃基底的表面粗糙度更粗糙，并且不管光催化功能如何，所述最外层表面与任何氟树脂一样是斥水的，并且所述斥水性为约90°或更大。另外，通过适当地调节最外层氟树脂层中的光催化剂含量，可以容易地相互热焊接本发明的光催化剂片。
当能量高于光催化剂禁带(例如小于约400纳米)的阳光中包含的紫外光或者荧光照射到本发明的光催化剂片上时，通过所述光催化剂的氧化还原反应分解污染光催化剂片的有机物质等而产生防污特性。在此情况下，因为最外层的氟树脂层具有适当的表面粗糙度，所述最外层上暴露的光催化剂的表面积变大，从而可以获得更高的防污特性。因此，如果用污染物污染包含光催化剂的氟树脂层，由于表面粗糙，借助位于污染物周围三维方向上的光催化剂的氧化还原反应可以获得高的防污特性。
因此，当本发明的光催化剂片举例来说用于构造膜/织物结构时，与在基底上涂覆氟树脂的传统薄片相同，可以容易地实施光催化剂片的相互热焊接。另外，在完成膜/织物结构的构造后，由于暴露在光催化剂片最外层上的例如氧化钛的光催化剂的氧化还原反应，所述光催化剂片的高的防污特性使得薄片美丽的颜色在经过长时间使用后也不会劣化。
图5显示了本发明的光催化剂片的制造方法。图5是制造本发明光催化剂片的过程的流程图。首先，如图5(A)所示，通过浸涂在玻璃纤维基底上涂覆氟树脂分散液，形成第一氟树脂层3。此处，在本发明中所有用来涂覆形成氟树脂的液体、分散液和油漆都被一般性地称作分散液。
接下来，如图5(B)所示，为了提高分散液涂布的均匀性，干燥涂覆到基底上的氟树脂分散液。在所述干燥过程中，干燥温度为20-100℃并且干燥时间为3-60分钟。取决于氟树脂分散液的组成，该过程可以是在室温下的自然干燥或者通过吹风或加热的强制干燥。通过尼克罗姆镍铬电阻丝的电炉、红外或远红外辐射和风扇的任何组合来进行强制干燥。
接下来，如图5(C)所示，通过烧结处理形成第一氟树脂层3作为基底2上的涂层。此处，根据涂覆到基底2上的第一氟树脂层3的熔点确定该过程的温度。氟树脂粉末和光催化剂之间的间隙可以通过设置焙烧温度高于第一氟树脂的熔点，从而熔化树脂来消除。举例来说，在高于第一氟树脂的熔点约50℃的温度下进行所述烧结处理约3-30分钟。烧结温度不应超过氟树脂的熔点约50℃，因为通过这样做，温度将达到树脂的分解温度并且将引起树脂的分解和基底的损伤。
在烧结后，通过冷却处理冷却产物至室温。此时，用第一氟树脂层3涂覆基底2。此处，为了使第一氟树脂层3不结晶，优选快速冷却，因为通过这种处理，由第一氟树脂层3的分散液形成的涂层将不模糊并且将变成致密和粗糙的膜/织物。在此情况下，冷却处理可以是烧结后在室温环境中自然冷却，通过从电炉中取出用第一氟树脂层3涂覆的基底2。
为了使第一氟树脂层3具有指定的膜/织物厚度，可以重复上述涂覆、干燥和烧结处理。(参见图5(A)和图5(B)中的虚线)
接下来，如图5(D)所示，通过浸涂处理在第一氟树脂层3上涂覆用于第二氟树脂层4的氟树脂分散液。
接下来，如图5(E)所示，为了改善作为第二氟树脂层4的氟碳分散液涂层的均匀性，干燥涂覆到第一氟树脂层3上的作为第二氟树脂层4的氟树脂分散液。在该干燥过程中，干燥温度可以约为20-100℃并且干燥时间约为3-60分钟。
接下来，如图5(F)所示，通过烧结处理在第一氟树脂层3上形成第二氟树脂层4涂层。根据涂覆到第一氟树脂层3上的第二氟树脂层4的熔点来确定该烧结处理的温度。在烧结后，通过冷却处理冷却产物至室温。此时，第二氟树脂层4覆盖了第一氟树脂层3。
接下来，如图5(G)所示，通过浸涂处理在第二氟树脂层4上涂覆用于第三氟树脂层5的包含例如氧化钛细颗粒作为光催化剂的氟树脂分散液。
接下来，如图5(H)所示，为了改善涂层均匀性，干燥涂覆到第二氟树脂层4上的作为包含光催化剂的氟树脂层5的分散液。在该干燥过程中，干燥温度可以约为20-100℃并且干燥时间约为3-60分钟。
接着，如图5(I)所示，通过烧结处理在第二氟树脂层4上形成包含光催化剂的第三氟树脂层5的涂层。根据包含光催化剂的第三氟树脂层5的熔点来确定该烧结处理的温度。在烧结后，通过冷却处理冷却产物至室温。此时，包含光催化剂的第三氟树脂层5覆盖了第二氟树脂层4。从而，制造出本发明的光催化剂片。
除了浸涂外，可以优选地使用棒涂、空气喷涂、凹版涂布、浸泡、海绵刷涂、静电喷涂、刷涂、浇涂或者辊涂作为上述各种氟树脂层分散液的涂覆方法。
上述制造方法是通过浸涂在玻璃纤维基底2上形成第一至第三氟树脂层3、4和5的连续过程，但是可选地还可以使用下面的方法来制造：首先制备用第一和第二氟树脂层3，4涂覆的玻璃纤维基底2，然后在其上面涂覆包含光催化剂的第三氟树脂层5。
可以如上所述来制造本发明的光催化剂片，从而以低成本制造出基底最外表面上涂覆有包含光催化剂的第三氟树脂层的光催化剂片。
接下来，解释本发明光催化剂片的实施例。
                      [实施例1]
首先，在作为基底2的平均厚度为0.4毫米的玻璃纤维的两侧上，涂覆约0.2毫米厚的PTFE作为第一氟树脂层3，然后在其上面涂覆约10微米厚的FEP作为第二氟树脂层4。最后，涂覆3微米厚的包含光催化剂的FEP作为第三氟树脂层5。
图6所示是用来制造实施例1的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。通过混合并搅拌21千克的FEP水分散液(固体含量为54重量％，Dupont-Mitsui Fluorochemicals Company，Ltd.，120-J)、62.8千克粒径为1-100纳米的锐钛矿型TiO2的水分散液(固体含量为28重量％，定制品)、94.4千克纯水和1.8千克(相应于整个产物重量的1％)硅酮表面活性剂(Nippon Unicar Company，Ltd.，L-77)来制备分散液。FEP和二氧化钛粉的重量比为40∶60。
通过下面的方法涂覆包含光催化剂的第三氟树脂层5。
首先，通过浸涂在两侧涂覆上述FEP分散液，形成涂覆在上述基底2上的第二氟树脂层4，自然干燥，接着在60℃下干燥5分钟。进一步在325℃下烧结10分钟，并且通过自然冷却来冷却，从而形成FEP作为第二氟树脂层4。
使用浸涂方法，用所述分散液涂覆上述第二氟树脂层4，并且自然干燥所述涂覆的层，接着在60℃下干燥5分钟。此外，在380℃下烧结10分钟，自然冷却，在第二氟树脂层4上形成3微米厚的FEP层作为包含光催化剂的第三氟树脂层5，从而制造出本发明的光催化剂片1。因为通过涂覆氟树脂层，光催化剂片1的表面几乎不比玻璃纤维基底2的表面更光滑，其在纵向和横向(weft and warp)上的表面粗糙度(Ra)分别约为14微米和13微米。
                   [实施例2]
除了FEP分散液的组成不同外，按照实施例1在基底最外表面上形成FEP层作为包含光催化剂的第三氟树脂层5。
图7所示是用来制造实施例2的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。通过混合并搅拌42.3千克的FEP水分散液(固体含量为54重量％，Dupont-Mitsui Fluorochemicals Company，Ltd.，120-J)、54.4千克粒径为1-100纳米的锐钛矿型TiO2的水分散液(固体含量为28重量％，定制品)、81.5千克纯水和1.8千克(相应于整个产物重量的1％)硅酮表面活性剂(Nippon Unicar Company，Ltd.，L-77)来制备分散液。FEP和二氧化钛粉的重量比为60∶40。按照与实施例1所述相同的方法制造本实施例的光催化剂片1。光催化剂片1的表面粗糙度约与实施例1中相同。
                    [实施例3]
除了FEP分散液的组成不同外，按照实施例1在基底最外表面上形成FEP层作为包含光催化剂的第三氟树脂层5。
图8所示是用来制造实施例3的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。通过混合并搅拌58.9千克的FEP水分散液(固体含量为54重量％，Dupont-Mitsui Fluorochemicals Company，Ltd.，120-J)、48.6千克粒径为1-100纳米的锐钛矿型TiO2的水分散液(固体含量为28重量％，定制品)、70.7千克纯水和1.8千克(相应于整个产物重量的1％)硅酮表面活性剂(Nippon Unicar Company，Ltd.，L-77)来制备分散液。FEP和二氧化钛粉的重量比为70∶30。按照与实施例1所述相同的方法制造本实施例的光催化剂片1。光催化剂片1的表面粗糙度约与实施例1中相同。
                   [实施例4]
除了FEP分散液的组成不同外，按照实施例1在基底最外表面上形成FEP层作为包含光催化剂的第三氟树脂层5。
图9所示是用来制造实施例4的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。通过混合并搅拌80.9千克的FEP水分散液(固体含量为54重量％，Dupont-Mitsui Fluorochemicals Company，Ltd.，120-J)、39千克粒径为1-100纳米的锐钛矿型TiO2的水分散液(固体含量为28重量％，定制品)、58.3千克纯水和1.8千克(相应于整个产物重量的1％)硅酮表面活性剂(Nippon Unicar Company，Ltd.，L-77)来制备分散液。FEP和二氧化钛粉的重量比为80∶20。按照与实施例1所述相同的方法制造本实施例的光催化剂片1。光催化剂片1的表面粗糙度约与实施例1中相同。
                     [实施例5]
除了FEP分散液的组成不同外，按照实施例1在基底最外表面上形成FEP层作为包含光催化剂的第三氟树脂层5。
图10所示是用来制造实施例5的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。通过混合并搅拌117.6千克的FEP水分散液(固体含量为54重量％，Dupont-Mitsui Fluorochemicals Company，Ltd.，120-J)、25.2千克粒径为1-100纳米的锐钛矿型TiO2的水分散液(固体含量为28重量％，定制品)、35.4千克纯水和1.8千克(相应于整个产物重量的1％)硅酮表面活性剂(Nippon Unicar Company，Ltd.，L-77)来制备分散液。FEP和二氧化钛粉的重量比为90∶10。按照与实施例1所述相同的方法制造本实施例的光催化剂片1。光催化剂片1的表面粗糙度约与实施例1中相同。
                [实施例6]
下面解释制造本发明光催化剂片20的实施例6。
通过如下方法制造光催化剂片20：在作为基底2的平均厚度为0.4毫米的玻璃纤维的两侧上，涂覆约0.2毫米厚的PTFE作为第一氟树脂层3，然后使用与实施例1相同的FEP分散液，在所述PTFE层的两侧层叠10微米厚包含光催化剂的FEP层作为第二氟树脂层4’，并且进一步层叠3微米厚的包含光催化剂的FEP层作为第三氟树脂层5。形成包含光催化剂的FEP层的分散液与实施例2中的相同，并且FEP和二氧化钛粉的重量比为60∶40。光催化剂片1的表面粗糙度约与实施例1中相同。
下面解释比较实施例。
                 [比较实施例1]
除了FEP分散液的组成不同外，按照实施例1在基底最外表面上形成FEP层作为包含光催化剂的第三氟树脂层5。
图11所示是用来制造比较实施例1的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。通过混合并搅拌14.6千克的FEP水分散液(固体含量为54重量％，Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Company，Ltd.，120-J)、65.7千克粒径为1-100纳米的锐钛矿型TiO2的水分散液(固体含量为28重量％，定制品)、97.9千克纯水和1.8千克(相应于整个产物重量的1％)硅酮表面活性剂(Nippon Unicar Company，Ltd.，L-77)来制备分散液。FEP和二氧化钛粉的重量比为30∶70。按照与实施例1所述相同的方法制造比较实施例1的光催化剂片1。光催化剂片1的表面粗糙度约与实施例1中相同。
下面解释比较实施2。
                  [比较实施例2]
除了FEP分散液的组成不同外，按照实施例1在基底最外表面上形成FEP层作为包含光催化剂的第三氟树脂层5。
图12所示是用来制造比较实施例2的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。通过混合并搅拌8.8千克的FEP水分散液(固体含量为54重量％，Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Company，Ltd.，120-J)、67.5千克粒径为1-100纳米的锐钛矿型TiO2的水分散液(固体含量为28重量％，定制品)、101.9千克纯水和1.8千克(相应于整个产物重量的1％)硅酮表面活性剂(Nippon Unicar Company，Ltd.，L-77)来制备分散液。FEP和二氧化钛粉的重量比为20∶80。按照与实施例1所述相同的方法制造比较实施例2的光催化剂片1。光催化剂片1的表面粗糙度约与实施例1中相同。
下面解释比较实施3。
                   [比较实施例3]
在比较实施例3中，除了FEP分散液的组成不同外，按照实施例1在基底最外表面上形成FEP层作为包含光催化剂的第三氟树脂层5。
图13所示是用来制造比较实施例3的包含光催化剂的第三氟树脂层5的分散液的组成。通过混合并搅拌4.1千克的FEP水分散液(固体含量为54重量％，Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Company，Ltd.，120-J)、70.2千克粒径为1-100纳米的锐钛矿型TiO2的水分散液(固体含量为28重量％，定制品)、103.9千克纯水和1.8千克(相应于整个产物重量的1％)硅酮表面活性剂(Nippon Unicar Company，Ltd.，L-77)来制备分散液。FEP和二氧化钛粉的重量比为10∶90。按照与实施例1所述相同的方法制造比较实施例3的光催化剂片1。光催化剂片1的表面粗糙度约与实施例1中相同。
                   [比较实施例4]
在比较实施例4中，除了在作为最外表面的第三氟树脂层中不含光催化剂外，按照与实施例1中相同的方法制造传统结构的薄片。光催化剂片1的表面粗糙度约稍大于实施例1。
在膜/织物结构建筑中实际使用实施例1-6中制备的光催化剂片和比较实施例1-4中制备的薄片，并且通过室外暴露评价热焊接性和防污特性。
图14所示表格给出了通过室外暴露得出的各实施例和比较实施例的热焊接和防污特性的评价结果。表格中给出了各实施例和比较实施例中的第三氟树脂层中光催化剂的重量百分数(％)以及相应热焊接性和室外暴露时的防污特性的评价结果。通过试验人手工操作或者使用试验机器评价光催化剂片的热接合部分的热焊接性，并以20毫米/分钟的速率剥开试验部分来实施剥离试验。如果氟树脂层被完全烧结并且从玻璃纤维基底上剥离整个树脂部分，评价是良好并且用○表示，并且如果在树脂的边界发生剥离，那么结果评价为差并且用×表示。
从图中明显可见对于第三氟树脂层中光催化剂重量百分数(简称作光催化剂的重量％)在10-60％范围内的实施例1-6而言，热焊接性是良好的，并且对于不含光催化剂的比较实施例4也是良好的。
另一方面，对于光催化剂重量％为70-90％的比较实施例1-3，热焊接性是差的。光催化剂重量％为70％以上的差结果的原因推测是由于第三氟树脂层5中光催化剂的增加，第三氟树脂层5和位于其下的第一及第二氟树脂层4、4’之间的焊接力降低。
通过在室外暴露实施例和比较实施例的薄片12个月后观察片表面的污染程度进行室外暴露的防污特性评价。没有污染的片评价为优异并用○标记，轻微污染的片评价为良好并且用△标记，并且污染的片评价为差并且用×标记。在本发明申请人所在的Research Insitituteof Space Technology(Hirakata city，Osaka)的屋顶上进行室外暴露。
从图中明显可见，对于最外面氟树脂层5中光催化剂的重量％在20至60％之间的实施例1-4和6，防污特性是优异的，并且对于光催化剂的重量％为10％的实施例5和光催化剂的重量％在70％以上的比较实施例1-3，轻微污染，防污特性为良好。另一方面，最外层中不含光催化剂的比较实施例4的现有技术的薄片没有表现出防污能力。
氟树脂层中光催化剂的低含量(10重量％)导致实施例5中稍差的防污特性，但是其仍远优于不含光催化剂的比较实施例4，并且证明了添加光催化剂的作用。
另一方面，在比较实施例1-3中光催化剂含量更高的情况中防污特性降低的原因可以推测是因为位于最外层的包含光催化剂的氟树脂层5与其下面的氟树脂层3和4之间的热焊接差，并且包含光催化剂的氟树脂层5随着时间的消逝而逐渐剥落，并因此，位于下面的不含光催化剂的氟树脂层3和4直接暴露到大气中。
在此情况下，至于具有优异防污特性的实施例1-6的热焊接部分的防污特性，实施例6的光催化剂片20被证明是污染程度最轻的。原因据推测是随着时间的消逝在包含光催化剂的氟树脂层5中不容易发生故障和损伤，因为最外面的氟树脂层5和第二氟树脂层4’都包含光催化剂，所以包含光催化剂的氟树脂层是厚的。
通过这些事实明显可见，当第三层的氟树脂层中二氧化钛的重量％在10-60％的范围内时实现了优异的热焊接性和优异的防污特性。
在膜/织物结构建筑中实际使用实施例1-6中制备的光催化剂片和比较实施例1-4中制备的薄片，并且通过室外暴露对包含光催化剂的最外层的光催化功能、斥水性、热焊接性和防污特性进行评价。
图15和16是表示通过室外暴露实施例和比较实施例来评价包含光催化剂的最外层的光催化功能、接触角、热焊接性和防污特性所得的结果。表中表示了在每个实施例和比较实施例中第三氟树脂层中的光催化剂的重量％和以及相应的最外层在室外暴露时的光催化功能、斥水性、热焊接性和防污特性。
测量对有机物质(油酸甘油酯)的分解能力来衡量最外层的光催化功能。将油酸甘油酯涂覆到包含光催化剂的氟树脂层的表面(25平方厘米)上，并且测量在UV光照射下的分解量。UV光照射源是15W的黑光灯(FL 15BLB，Toshiba Lighting & Technology Corporation)，并且UV光照射24小时。在此情况下的UV光的强度等于白天室外的UV光强度，为1mW/cm2。
从图15中明显可见，在最外层氟树脂层5中包含的光催化剂为10-60重量％的实施例1-6中，发现油酸甘油酯的分解速率高达每天0.4mg/cm2以上。
另外，从图16中也明显可见，在光催化剂为70重量％以上的比较实施例1-3中，油酸甘油酯的分解速率高达每天0.4mg/cm2以上。在比较实施例4中不含光催化剂的传统薄片情况下，因为油酸甘油酯没有分解行为，所以没有进行测量。
至于最外层光催化功能的还原作用，将光催化剂片浸泡入1N(当量)的硝酸银水溶液中，并且在向包含所述光催化剂的氟树脂层的表面上照射来自UV光源的1mW/cm2的UV光1分钟后，测量色差变化(ΔE*)。色差变化的测量方法是JIS Z8701和Z8730。使用分光光度计(Hitachi U-3410)在可见光区(380-780纳米)进行测量。
从图15中明显可见，在最外层氟树脂层5中包含的光催化剂为10-60重量％的实施例1-6中，由光催化剂对硝酸银水溶液中银离子的还原作用引起的色差变化(ΔE*)为4.94至28，并且证明光催化剂的还原作用是高的。在更高光催化剂含量的情况下，因为还原作用增强，色差变化更大。
另外，从图16中也明显可见，在光催化剂含量为70重量％或以上的比较实施例1-3中，由光催化剂对硝酸银水溶液中银离子的还原作用引起的色差变化(ΔE*)为26至28，并且证明光催化剂的还原作用是高的。在比较实施例4中不含光催化剂的传统薄片的情况中，因为没有还原作用，所以没有进行测量。
此外，在制造出实施例和比较实施例的光催化剂片后并用UV光照射后，测量最外层的接触角。使用Xenon Weather Meter(18mW/cm2)照射UV光24小时。使用接触角测量计(Kyowa Interface ScienceCorporation，Ltd.，CA-X型)，并向样品表面上滴加6微升(6×10-6L)纯水来测量接触角。
从图15中明显可见，在最外层氟树脂层5中包含的光催化剂为10-60重量％的实施例1-6中，刚制造后的接触角约为110°-120°，表明其是斥水的。另外在实施例1-6中的每个中，UV光照射后的接触角约为104°-111°，并且尽管比刚制造后低一点，但是仍表现出斥水性。
另外，从图16中也明显可见，在光催化剂为70重量％的比较实施例1和光催化剂为80重量％的比较实施例2中，刚制造后和UV光照射后的接触角为105°或更高，这表明它们是斥水的。另外，在光催化剂为90重量％的比较实施例3中，刚制造后的接触角约为108°，并且是斥水的。另外，UV光照射后的接触角约为80°，表明其变成疏水的。在比较实施例4中不含光催化剂的传统薄片的情况中，因为它是氟树脂层的接触角，所以没有进行测量。
接下来，对于光催化剂片的热焊接性，通过试验人手工操作或者使用试验机器对光催化剂片的热焊接部分进行评价，并且以20毫米/分钟的速率剥开试验部分来实施试验。如果氟树脂层被完全烧结并且从玻璃纤维基底上完全剥离整个树脂部分，则评价为良好并用○表示，并且如果在氟树脂的边界处发生剥离，那么结果评价为差并用×表示。
从图15和16中明显可见，在第三氟树脂层中包含的光催化剂重量％(下文中，适当地称作光催化剂的重量％)为10-60重量％的实施例1-6中、以及不含光催化剂的比较实施例4中，热焊接性是良好的。另一方面，在光催化剂为70-90重量％的比较实施例1-3中，其热焊接性是差的。
光催化剂含量在70重量％以上的光催化剂片的热焊接性变差的原因据推测是因为第三氟树脂层5中包含的光催化剂增加，第三氟树脂层5与其下面的第一氟树脂层3和第二氟树脂层4、4’之间的粘合降低。
接下来，通过在室外暴露所述实施例和比较实施例的薄片12个月后评价片表面的防污特性来进行室外暴露防污特性的评价。具有防污特性的片评为优异并用○标记，具有差不多的防污特性的评为良好并用△标记，而不具有防污特性的片判断为差并用×表示。在本发明申请人所在的Research Insititute of Space Technology(Hirakata city，Osaka)的屋顶上进行室外暴露测试。
从图15中明显可见，其中位于最外面的氟树脂层5中包含20至60重量％的光催化剂的实施例1-4和6的防污特性是优异的。此外，从图15和16中明显可见，在光催化剂为10重量％的实施例5以及光催化剂为70重量％以上的比较实施例1-3中，也可能出现防污特性。另一方面，发现在最外层中不含光催化剂的比较实施例4的传统片没有表现出防污特性。
因为氟树脂层中光催化剂少(10重量％)，所以实施例5的防污特性有点差，但是仍远高于不含光催化剂并因此没有观察到防污特性的比较实施例4。因此，光催化剂的作用是明显的。
另一方面，在包含较多光催化剂的比较实施例1-3中防污性能反而变差的原因据推测是因为位于最外面的包含光催化剂的氟树脂层5与其下面的氟树脂层3和4之间的热焊接是差的，所以随着时间消逝发生包含光催化剂的氟树脂层5的脱落，并且其下面不含光催化剂的氟树脂层3和4直接与大气接触。但是，至于实施例1-6的热焊接部分的防污特性，发现实施例6的光催化剂片20的污染程度最轻。据推测这是因为第三氟树脂层5和第二氟树脂层4’都包含光催化剂，从而包含光催化剂的氟树脂层是厚的，所以随着时间消逝包含光催化剂的氟树脂层5不容易发生故障(例如损伤)。
因此，得出结论：当包含光催化剂的第三氟树脂层中二氧化钛相对于氟树脂在10-60重量％的范围内时，可以获得良好的热焊接性和高的防污特性。
通过综合评价上述实施例和比较实施例中每一项的测量结果，在实施例1-6中获得高的防污特性和热焊接性(在图15中的综合评价为○)。在比较实施例1-4中，不能同时获得高的防污特性和热焊接性(在图15中的综合评价为×)。
本发明不受上述实施例的限制，不用声明在权利要求所限定的本发明的范围内可以做出各种技术上的变化，这些变化也无疑应包涵在本申请权利要求的范围内。举例来说，可以根据目标应用适当地选择在上述实施方案中使用的各种基底和氟树脂，并且显然也可以适当地选择包含光催化剂的氟树脂分散液组合物。
                      工业应用性
根据本发明的光催化剂片具有斥水性和高的防污特性，而且并没有抑制作为传统技术氟树脂层的最外层薄片所特有的热焊接性。因此，当使用本发明的光催化剂片代替用于构造膜/织物结构等的现有薄片时，因为薄片可以相互热焊接并且具有防污特性，所以产品可以保证长期使用而不发生薄片颜色的变色或褪色。
另外，根据本发明光催化剂片的制造方法，可以低成本地制造出容易实施光催化剂片相互热焊接并且具有斥水性和高的防污特性的光催化剂片。

Claims (31)

1.一种光催化剂片，其特征在于其包含：
基底；
涂覆在所述基底上的第一氟树脂层；
涂覆在所述第一氟树脂层上的包含光催化剂的第二氟树脂层；和
涂覆在所述第二氟树脂层上的包含光催化剂的第三氟树脂层。
2.一种光催化剂片，其特征在于其包含：
基底；
涂覆在所述基底上的第一氟树脂层；
涂覆在所述第一氟树脂层上的包含光催化剂的第二氟树脂层；和
涂覆在所述第二氟树脂层上的包含光催化剂的第三氟树脂层。
3.权利要求1或2的光催化剂片，其特征在于所述基底包含纤维，并且其表面可以是平滑的、粗糙的或者网眼状的。
4.权利要求1至3中任何一项的光催化剂片，其特征在于所述基底是玻璃纤维，所述第一氟树脂层是PTFE(聚四氟乙烯)，所述第二氟树脂层是FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)或PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物)，并且所述第三氟树脂层是FEP。
5.权利要求1至3中任何一项的光催化剂片，其特征在于所述基底是玻璃纤维，所述第一氟树脂层是PTFE；所述第二氟树脂层是PTFE、或者FEP、或者PFA，并且所述第三氟树脂层是FEP。
6.权利要求1或2的光催化剂片，其特征在于所述第一氟树脂层的熔点高于所述第二和第三氟树脂层的熔点，并且所述第二氟树脂层的熔点高于或者等于所述第三氟树脂层的熔点。
7.权利要求6的光催化剂片，其特征在于所述第二和第三氟树脂层包含相同的氟树脂。
8.权利要求1或2的光催化剂片，其特征在于所述第一氟树脂层的熔点高于所述第二和第三氟树脂层的熔点，并且所述第一氟树脂层的熔点高于或者等于所述第二氟树脂层的熔点。
9.权利要求8的光催化剂片，其特征在于所述第一和第二氟树脂层有相同的氟树脂组成。
10.权利要求1或2的光催化剂片，其特征在于所述第一和第三氟树脂层由相同的氟树脂组成。
11.权利要求1或2的光催化剂片，其特征在于所述第三氟树脂层的熔点高于所述第一和第二氟树脂层的熔点，并且所述第二氟树脂层的熔点高于或者等于所述第一氟树脂层的熔点。
12.权利要求11的光催化剂片，其特征在于所述第一和第二氟树脂层包含相同的氟树脂。
13.权利要求1或2的光催化剂片，其特征在于所述第三氟树脂层的熔点高于所述第一和第二氟树脂层的熔点，并且所述第三氟树脂层的熔点高于或者等于所述第二氟树脂层的熔点。
14.权利要求11的光催化剂片，其特征在于所述第二和第三氟树脂层由相同的氟树脂组成。
15.权利要求1或2的光催化剂片，其特征在于所述光催化剂包含氧化钛(TiO2、TiO3)。
16.权利要求1、2或15的光催化剂片，其特征在于所述光催化剂至少部分暴露在所述第三氟树脂层上。
17.权利要求1、2、15或16的光催化剂片，其特征在于所述第三氟树脂层中所述光催化剂的含量在10-60重量％的范围内。
18.权利要求1-17中任何一项的光催化剂片，其特征在于所述光催化剂片的包含所述光催化剂的氟树脂层的表面是斥水的。
19.一种光催化剂片，其包含：
基底；
涂覆在所述基底上的氟树脂层；及
至少一层用包含光催化剂的氟树脂层涂覆的最外层；并且
其特征在于所述包含光催化剂的氟树脂层的表面是斥水的。
20.权利要求1-19中任何一项的光催化剂片，其特征在于所述光催化剂的一部分暴露在作为所述最外层的氟树脂层上或者所述第三氟树脂层上。
21.权利要求1-20中任何一项的光催化剂片，其特征在于所述包含光催化剂的氟树脂层的表面的光氧化能力满足：当在所述氟树脂层的表面上涂覆油酸甘油酯，并向所述表面上照射1mW/cm2的紫外光时，所述油酸甘油酯的降解速率为0.1mg/cm-2天或更高。
22.权利要求1-20中任何一项的光催化剂片，其特征在于所述包含光催化剂的氟树脂层的表面的光还原能力满足：当所述光催化剂片浸泡在0.1N(当量)的硝酸银水溶液中，并且向所述包含光催化剂的氟树脂层的表面上照射1分钟1mW/cm2的紫外光时，色差变化为ΔE*≥1。
23.权利要求1-20中任何一项的光催化剂片，其特征在于所述包含光催化剂的氟树脂层表面的接触角为约90度或以上。
24.权利要求1-23中任何一项的光催化剂片，其特征在于所述包含光催化剂的氟树脂层的厚度为1微米或以上。
25.一种光催化剂片的制造方法，其包括：
用包含光催化剂的氟树脂层涂覆基底最外层的过程；并且
其特征在于所述包含光催化剂的氟树脂层的表面是斥水的。
26.一种光催化剂片的制造方法，其包括：
在基底上涂覆第一氟树脂层的过程；
在所述第一氟树脂层上涂覆第二氟树脂层的过程；以及
在所述第二氟树脂层上涂覆包含光催化剂的第三氟树脂层的过程。
27.一种光催化剂片的制造方法，其包括：
在基底上涂覆第一氟树脂层的过程；
在所述第一氟树脂层上涂覆包含光催化剂的第二氟树脂层的过程；以及
在所述第二氟树脂层涂覆包含光催化剂的第三氟树脂层的过程。
28.权利要求26或27的光催化剂片的制造方法，其特征在于所述包含光催化剂的氟树脂层的表面是斥水的。
29.权利要求26至28中任何一项的光催化剂片的制造方法，其特征在于所述第一氟树脂层、包含或不包含光催化剂的第二氟树脂层、以及包含光催化剂的第三氟树脂层的涂覆过程是连续的。
30.权利要求26至29中任何一项的光催化剂片的制造方法，其特征在于涂覆过程是首先制备所述第一和第二氟树脂层，然后涂覆包含光催化剂的第三氟树脂层。
31.权利要求26至30中任何一项的光催化剂片的制造方法，其特征在于所述包含光催化剂的第三氟树脂层的涂覆过程包括：
涂覆包含二氧化钛细颗粒作为光催化剂的氟树脂分散液的过程；
干燥过程；
在高于所述第三氟树脂层树脂熔点的温度下烧结的过程；以及
使所述光催化剂暴露在所述第三氟树脂层表面上的过程。
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