CZ2015120A3 - Fotokatalytický TiO2 film na povrchu polymeru aktivovaný slunečním světlem, způsob jeho výroby a jeho použití - Google Patents

Fotokatalytický TiO2 film na povrchu polymeru aktivovaný slunečním světlem, způsob jeho výroby a jeho použití Download PDF

Info

Publication number
CZ2015120A3
CZ2015120A3 CZ2015-120A CZ2015120A CZ2015120A3 CZ 2015120 A3 CZ2015120 A3 CZ 2015120A3 CZ 2015120 A CZ2015120 A CZ 2015120A CZ 2015120 A3 CZ2015120 A3 CZ 2015120A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
titanium dioxide
film
acrylonitrile
styrene
photocatalytic
Prior art date
Application number
CZ2015-120A
Other languages
English (en)
Inventor
Wojciech Macyk
Rafał Sadowski
Przemysław Łabuz
Original Assignee
Splast Sp. Z O.O. Sp. K.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Splast Sp. Z O.O. Sp. K. filed Critical Splast Sp. Z O.O. Sp. K.
Publication of CZ2015120A3 publication Critical patent/CZ2015120A3/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
    • B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39—Photocatalytic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B01J37/0211—Impregnation using a colloidal suspension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/349—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of flames, plasmas or lasers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/66—Additives characterised by particle size
    • C09D7/67—Particle size smaller than 100 nm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2401/00—Form of the coating product, e.g. solution, water dispersion, powders or the like
    • B05D2401/30—Form of the coating product, e.g. solution, water dispersion, powders or the like the coating being applied in other forms than involving eliminable solvent, diluent or dispersant
    • B05D2401/32—Form of the coating product, e.g. solution, water dispersion, powders or the like the coating being applied in other forms than involving eliminable solvent, diluent or dispersant applied as powders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2601/00—Inorganic fillers
    • B05D2601/20—Inorganic fillers used for non-pigmentation effect
    • B05D2601/24—Titanium dioxide, e.g. rutile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/14—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by electrical means
    • B05D3/141—Plasma treatment
    • B05D3/142—Pretreatment
    • B05D3/144—Pretreatment of polymeric substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
    • C08K2003/2241—Titanium dioxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

Fotokatalytický film oxidu titaničitého aktivovaný slunečním zářením je uložen na substrátu, kterým je organický polymer a film sestává z nanokrystalického oxidu titaničitého, způsob výroby fotokatalytického filmu a použití.

Description

Fotokatalytick^ TiO2 film^na površích polymeru^ktivovan^ slunečním světlem, způsoby jejich výroby a jejieh použiti
Oblast techniky?
Předkládaný vynález se týká fotokatalytického filmu oxidu titaničitého na povrchu polymeru aktivovaného slunečním světlem, procesu výroby takovýchto filmů a jejich aplikace. Povrch polymeru je vybrán ze skupiny: polypropylen (PP), polypropylen kopolymer (PPC), polyetylén (PE), termoplastický elastomer (TPE), standardní polystyren (GPPS), houževnatý polystyren (HIPS), akrylonitril-butadien-styren (ABS), styren-akrylonitril (SAN), polyamid (PA), polykarbonát (PC).
Dosavadní stav techniky
V posledních letech došlo k výraznému nárůstu používání plastů v téměř každém odvětví lidské činnosti. To je přisuzováno zejména nízké ceně a snadnosti naladit vlastnosti materiálu na požadavky vyvíjející se společnosti.
Nedávný dosavadní stav popisuje takové použití, avšak, oxid titaničitý je běžně používán ve formě prášků, koloidních roztoků, nebo vrstev na minerálních substrátech jako jsou sklo nebo kov (Chen, X., Mao, S.S.: Chemical Reviews, 2007, 107, 2891-2959), což výrazně snižuje jeho použitelnost.
Publikace Hegemanna (D.Hegemann a kol., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 2003, 208, 281-286), Kasanena (Kasanen J. a kol.: J. Appl Polym. Sci., 2009,111, 2597 - 2606) a Vandencasteeleho (Vandencasteele N. a kol.: Journal of Electron Spectroscopi and Related Phenomena, 2010. 178 - 179, 394408) popisují použití nízkoteplotní plazmové technologie k aktivaci povrchu polymeru. Aktivace povrchu polymerů modifikuje jejich fyzikální a chemické vlastnosti. Poté co byl proveden aktivační proces v atmosféře obsahující kyslík, se na povrchu plastu vytvořily rozličné kyslíkové funkční skupiny, jako hydroxyl -OH, karboxyl -COOH nebo karbonyl -C=O.
Jsou také popsány protokoly k úpravě vlastností materiálu bez změny jeho objemu používající ošetření plazmou. Příkladem je použití plazmového ošetření k modifikaci kabelu optického vlákna odhalené v patentové přihlášce GB 2481891 A, podle které je optické vlákno zpracováno průchodem přes kontinuální plazmovou pec, což vede k tomu, že plazmou ošetřené vlákno je modifikované, stává se náchylnější ke spojení s cílovými sloučeninami, což dovoluje vystavět vrstvy cílových molekul ulpívajících na povrchu kabeli» optického vlákna. Materiály použité v tomto případě k vytvoření adhezní vrstvy zahrnují epoxid, polyamid a polyuretan.
Robustní imobilizace oxidu titaničitého na povrchu polymerního substrátu poskytuje nové příležitosti pro aplikace, jako jsou stavební a konstrukční materiály, jemné architektonické prvky, nábytek, nebo v krytech elektrotechnických zařízení. Rámcem tohoto vynálezu je poskytnout odolný film fotokatalyzátoru oxidu titaničitého na površích polymeru, aktivovaný viditelným světlem, vykazující vysokou fotokatalytickou a fotosterilizující aktivitu, samočisticí vlastnosti, a procesy jeho výroby.
Účelem předloženého vynálezu je také prozkoumat nové oblasti pro aplikace filmů podle vynálezu vdaném souboru vlastností: fotoaktivní povrch vyznačující se samočisticími a/nebo antiseptickými vlastnostmi pod slunečním zářením.
Detailní popis vynálezu
Tento vynález se týká fotokatalytického filmu oxidu titaničitého, na povrchu polymeru, aktivovaného slunečním světlem, vyznačující se tím, že film:
a) je umístěn na organickém substrátu, který je polymerní materiál vybraný ze skupiny obsahující: polypropylen (PP), polypropylen kopolymer (PPC), polyetylén (PE), termoplastický elastomer (TPE), standardní polystyren (GPPS), houževnatý polystyren (HIPS), akrylonitril-butadien-styren (ABS), styren-akrylonitril (SAN), polyamid (PA), polykarbonát (PC),
b) film sestává z nanokrystalického oxidu titaničitého.
..· ..· ·..· :
Navíc se vynález týká způsobů procesu získávání fotokatalytických filmů oxidu titaničitého aktivovaných slunečním světlem na površích polymerů vybraných ze skupiny obsahující: polypropylen (PP), polypropylen kopolymer (PPC), polyetylén (PE), termoplastický elastomer (TPE), standardní polystyren (GPPS), houževnatý polystyren (HIPS), akrylonitril-butadien-styren (ABS), styren-akrylonitril (SAN), polyamid (PA), polykarbonát (PC), vyznačující se tím, že obsahuje dvě fáze:
a) aktivace povrchu polymerního materiálu použitím nízkoteplotní plazmové technologie,
b) syntéza nanokrystalického filmu oxidu titaničitého, využívající suspenzi nanokrystalického oxidu titaničitého.
Výhodně, aktivace probíhá v kyslíkové nebo dusíkové plazmě. Výhodně, detailní parametry jsou: tlak 0,1-1 mbar a doba působení plazmy je výhodně 5-500 s. Také, když jsou aktivované polymerní materiály zanechány na vzduchu, aby se mohly vytvořit kyslíkové funkční skupiny.
Stejně výhodně je k syntéze použit nanokrystalický oxid titaničitý o velikosti zrna menší než 100nm ve formě vodného koloidního roztoku. Výhodně, proces syntézy je prováděn technikami ponořením (např. dip-coating), sprejováním nebo natíráním. Výhodně, proces probíhá při laboratorní teplotě.
Po sobě jdoucí kroky způsobu jsou také ilustrovány na Obrázku 1.
Dalším předmětem předkládaného vynálezu je použití fotokatalytického filmu oxidu titaničitého na povrchu polymeru, aktivovaného slunečním zářením, ve fotokatalytickém čištění plastových prvků vyrobených z materiálu ze skupiny zahrnující: polypropylen (PP), polypropylen kopolymer (PPC), polyetylén (PE), termoplastický elastomer (TPE), standardní polystyren (GPPS), houževnatý polystyren (HIPS), akrylonitril-butadien-styren (ABS), styren-akrylonitril (SAN), polyamid (PA), polykarbonát (PC).
..· ·..· :
Použití filmů vzhledem k předkládanému vynálezu pro výrobu plastových prvků ze skupiny skládající se ze stavebních a konstrukčních materiálů, jemných architektonických prvků, nábytku, nebo v krytech elektrotechnických zařízení.
Podstata vynálezu
Materiál vzhledem k vynálezu vykazuje fotokatalytickou aktivitu na slunečním záření (fotokatalýza je důsledkem absorpce UV světla oxidem titaničitým). Následkem čehož se generují reaktivní formy kyslíku (OH·, O2’, H2O2, 1O2) odpovědné za oxidaci organických sloučenin a ničení mikroorganismů.
Příklady provedení předkládaného vynálezu byly ukázány na obrázcích, které neomezují jeho rozsah, přičemž:
Obrázek 1 ukazuje obecné schéma způsobu výroby fotokatalytického filmu oxidu titaničitého, aktivovaného na viditelném světle na povrchu polymerů,
Obrázek 2 dokumentuje fotografii desky pokryté T1O2,
Obrázek 3 Stupeň degradace barviva Azur B týkající se vzorků označených jako „2“ (nepotažený PA) a „2p“ (PA nesoucí TiO2 film) - denzitometrické měření, je aplikováno záření xenonové lampy o 150 W, 320 nm optický filtr simulující sluneční záření.
Obrázek 4 Stupeň degradace barviva malachitová zeleň týkající se vzorků označených jako „2“ (nepotažený PA) a „2p“ (PA nesoucí T1O2 film) denzitometrické měření, je aplikováno záření xenonové lampy o 150 W) 320 nm optický filtr simulující sluneční záření.
Příklad 1
Výroba nanokrystalického fotokatalyzátoru aktivovaného slunečním zářením ve formě filmů na polymerních površích.
Čtverec o straně 3 cm byl vyříznut z vyrobeného kompozitu polyamidu (PA)/TiO2 a podroben čištění běžnými detergenty. Povrch byl aktivován použitím kyslíkové plazmy v p = 0,4 mbar, t = 120 s, v = 2 cm3/min, použitý výkon byl 100 W. Jakmile byl aktivován, byl polymerový materiál zanechán na vzduchové atmosféře po 2 min. TiO2 film byl uložen použitím metody dip-coating, ponořením v koncentrovaném (15 hmotn.%), nebo zředěného vodou (1:3 objemový poměr) koloidního roztoku nanokrystalického oxidu titaničitého. Rychlost vytahování byla nastavena na 1 cm/min při laboratorní teplotě.
Příklad 2
Vlastnosti vyrobených materiálů
Filmy připravené jak je popsáno v příkladu 1 jsou pevně připojeny k substrátu a nesmytelné. Testovací deska potažená TiO2 je zobrazena na Obrázku 2.
Aktivita filmu vytvořeného dle způsobu specifikovaného v Příkladu 1 byla ověřena „suchou“ metodou. Vodný roztok barviva tj. Azur B a Malachitová zeleň byl použit jako model znepištění pro testy fotokatalycké aktivity. Jsou dobrými modely reálných substrátů díky snadnému odplavování svého odbarvování v průběhu jejich rozkladu. Nicméně je jejich použití omezeno pouze na komparativní studie, kvůli jejich nízké fotostabilitě při vystavení světlu. Povrchy všech vzorků v testu vykazovaly fotoaktivitu v přítomnosti modelových znečišťujících látek, tj. Azuru B a Malachitové zeleně.
Nejdříve bylo barvivo umístěno na testovaný povrch, nakapáním vodného roztoku barviva a odpařením vody.
Dále, byl vzorek ozářen po dobu 12h a monitorovány změny v průběhu experimentu. Jako zdroj světla byla použita XBO xenon-150 (xenonová lampa, 150W). Přímo před zdroj světla byly instalovány jako filtry roztok obsahující síran mědnatý propouštějící záření o vlnové délce méně než 700 nm a optický filtr propouštějící světlo o vlnové délce v rozsahy vyšším než 320 nm. Vzdálenost mezi vzorkem a zdrojem světla byla nastavena na 40 cm.
Barevné změny v průběhu ozařování byly odhadnuty vizuálně a zdokumentovány jako obrázky. Kromě toho, byly pro ilustraci změn provedeny kvantitativní denzitometrické analýzy použitím softwaru Doc-lt ® (UVP). Výsledky jsou předloženy v obrázcích ilustrujících stupeň degradace barviva v průběhu ozařování.
Výsledky testu jsou pro Azur B ilustrovány na Obrázku 3 (degradace Azur B týkající se vzorku označeného jako „2“, nepotažený PA a „2“p PA nesoucí T1O2 film, což demonstruje, že vzorek ,2p‘, obsahující TÍO2 film měl vyšší fotoaktivitu v porovnání se vzorkem ,2‘.
Výsledky testu jsou pro malachitovou zeleň ilustrovány na Obrázku 4 (degradace malachitové zeleně týkající se vzorku označeného jako ,2‘, nepotažený PA a ,2p‘, PA nesoucí TiO2 film, což demonstruje, že vzorek ,2p‘, nesoucí TiO2 film má vyšší fotoaktivitu v porovnání se vzorkem ,2‘, a přibližně po 5 h vykazoval vzorek označený ,2p’ téměř dvojnásobnou fotoaktivitu než vzorek označený ,2’.
Příklad 3
Testy stárnutí a stárnutí vlivem světla
Test stárnutí
Vzorky vyrobené z polyamidu nesoucí oxid titaničitý podle vynálezu, syntetizované metodou dip-coating, byly podrobeny testu stárnutí. Cílem experimentu bylo určit míru poškození způsobenou simulovaným vystavením povětrnostním podmínkám v 5 cyklech. Rozsah teploty byl vybrán, aby reflektoval extrémní povětrnostní podmínky, protože jen tak budou výsledky konzistentní a zárukou odolnosti testovaných materiálů, od kterých se ve skutečnosti očekává, že přežijí alespoň pár, ne-li několik let ve stejném stavu. Provedeno:
a) žíhání: vzorky byly zahřívány na 80°C po 3 h, poté schlazeny ve vodě;
b) mražení: s ohledem na znečištění ovzduší a použití nemrznoucích směsí, byly zimní podmínky vynuceny zmrazováním (-18°C) a rozmrazováním vzorků umístěných v kyvetě s roztokem soli. Koncentrace chloridu sodného byla 10 hmotn.%.
Provedené studie neodhalily žádné změny titanového filmu ani polyamidového materiálu. Stálost polyamidových materiálů závisí na typu polymeru, ze kterého jsou vyráběny, ale průměrný bod měknutí je kolem 200°C a bod dekompozice je kolem 250°C. Polyamid je odolný vůči soli (zejména soli používané v zimním období).
Test stárnutí vlivem světla
Předmětem testu byly vzorky plastového materiálu - ve formě kompozitního polyamidu, polyamidu 6 (označeného jako vzorek ,2‘) a polyamidu 6 potaženého nanokrystalickým oxidem titaničitým (označeného jako vzorek ,2p‘).
Cílem experimentů bylo zhodnotit užitečnost vyrobených materiálů, pro použití v běžných venkovních podmínkách, včetně nepřetržitého vystavení slunečnímu světlu.
Test stárnutí vlivem světla byl proveden za použití jak slunečního světla, tak i umělého zdroje světla. Jako zdroj světla byla použita XBO xenon-150 (xenonová lampa, 150W). Přímo před zdroj světla byly instalovány jako filtry roztok obsahující síran mědnatý propouštějící záření o vlnové délce méně než 700 nm a optický filtr propouštějící světlo o vlnové délce v rozsahu vyšším než 320 nm. Vzdálenost mezi vzorkem a zdrojem světla byla nastavena na 40 cm. Barevné změny v průběhu ozařování byly odhadnuty vizuálně a zdokumentovány jako obrázky.
Vzorky byly umístěny na římse pod intenzivním slunečním zářením na 4 nebo 5 dnů. Barevné změny v průběhu ozařování byly odhadnuty vizuálně a zdokumentovány jako obrázky.
Výsledky analýzy používající způsob popsaný výše neodhalily žádnou změnu na povrchu všech vzorků, navíc vzorek označený jako ,2p‘ neměl žádnou změnu vzhledu filmu (žádné pozorované odštípnutí, praskliny) vlivem působení slunečního světla a světla z rozsahu 320-700 nm.

Claims (10)

1. Fotokatalytický film oxidu titaničitého na površích polymeru aktivovaný slunečním zářením vyznačující se tím, že film:
a. je uložen na substrátu, kterým je organický polymemí materiál vybraný ze skupiny obsahující: polypropylen (PP), polypropylen kopolymer (PPC), polyetylén (PE), termoplastický elastomer (TPE), standardní polystyren (GPPS), houževnatý polystyren (HIPS), akrylonitril-butadien-styren (ABS), styren-akrylonitril (SAN), polyamid (PA), polykarbonát (PC),
b. film sestává z nanokrystalického oxidu titaničitého.
2. Způsob získávání fotokatalytických filmů vyrobených z oxidu titaničitého, aktivovaných slunečním zářením na površích polymerů vybraných ze skupiny zahrnující: polypropylen (PP), polypropylen kopolymer (PPC), polyetylén (PE), termoplastický elastomer (TPE), standardní polystyren (GPPS), houževnatý polystyren (HIPS), akrylonitril-butadien-styren (ABS), styren-akrylonitril (SAN), polyamid (PA), polykarbonát (PC), vyznačující se tím, že obsahuje dvě fáze:
a. aktivace povrchu polymerního materiálu použitím nízkoteplotní plazmové technologie,
b. syntéza nanokrystalického filmu oxidu titaničitého, využívající suspenzi nanokrystalického oxidu titaničitého.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že aktivace probíhá v kyslíkové nebo dusíkové plazmě.
4. Způsob podl® nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že aktivace probíhá pod tlakem v rozsahu 0,1-1 mbar, a doba působení plazmy je v rozsahu 5-500 s.
5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že aktivovaný polymemí materiál je zanechán na vzduchu, aby se vytvořily kyslíkové funkční skupiny.
9·..· *.· .......
6. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že je pro syntézu použit nanokrystalický oxid titaničitý o velikosti zrna menší než 100nm ve formě vodného koloidního roztoku.
7. Způsob podlá nároku 4, vyznačující se tím, že proces potahování filmem je prováděn technikou ponořením (např. dip-coating), sprejováním nebo natíráním.
8. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že syntéza probíhá při laboratorní teplotě.
9. Aplikace fotokatalytického filmu oxidu titaničitého podle nároku 1 nebo vyrobená podle procesu z nároků 2 až 8 pro fotokatalitické čištění plastů vybraných ze skupiny zahrnující: polypropylen (PP), polypropylen kopolymer (PPC), polyetylén (PE), termoplastický elastomer (TPE), standardní polystyren (GPPS), houževnatý polystyren (HIPS), akrylonitril-butadien-styren (ABS), styren-akrylonitril (SAN), polyamid (PA), polykarbonát (PC).
10. Aplikace fotbkatalytického filmu oxidu titaničitého podle nároku 1 nebo vyrobená podle procesu z nároků 2 až 8 pro výrobu produktů vybraných ze skupiny zahrnující stavební a konstrukční materiály, jemné architektonické prvky, nábytek, kryty elektrotechnických zařízení.
CZ2015-120A 2012-07-23 2012-09-11 Fotokatalytický TiO2 film na povrchu polymeru aktivovaný slunečním světlem, způsob jeho výroby a jeho použití CZ2015120A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL400099A PL229796B1 (pl) 2012-07-23 2012-07-23 Sposób otrzymywania fotokatalitycznych powłok z TiO2 na powierzchniach polimerowych aktywowanych światłem słonecznym

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2015120A3 true CZ2015120A3 (cs) 2015-07-08

Family

ID=47116243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2015-120A CZ2015120A3 (cs) 2012-07-23 2012-09-11 Fotokatalytický TiO2 film na povrchu polymeru aktivovaný slunečním světlem, způsob jeho výroby a jeho použití

Country Status (3)

Country Link
CZ (1) CZ2015120A3 (cs)
PL (1) PL229796B1 (cs)
WO (1) WO2014017934A1 (cs)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017160242A1 (en) 2016-03-14 2017-09-21 Chulalongkorn University Titanium dioxide catalyst supported on polymer film or membrane substrate and preparation method thereof
CN115722264B (zh) * 2022-11-18 2023-06-30 昆明理工大学 一种二氧化钛/PFNBr复合光催化剂、制备方法及其应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1498176A1 (de) * 2003-07-16 2005-01-19 Profine GmbH Photokatalytisch aktive Beschichtung eines Substrats
EP2373748A1 (en) * 2008-12-16 2011-10-12 Dyrup A/S Self-cleaning coating composition
GB201011400D0 (en) 2010-07-07 2010-08-18 Telestack Ltd Support assembly for a telescopic conveyor

Also Published As

Publication number Publication date
PL229796B1 (pl) 2018-08-31
PL400099A1 (pl) 2014-02-03
WO2014017934A1 (en) 2014-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Syafiq et al. Superhydrophilic Smart Coating for Self‐Cleaning Application on Glass Substrate
Wang et al. Superhydrophobic and ultraviolet-blocking cotton textiles
Kamegawa et al. Multifunctional surface designed by nanocomposite coating of polytetrafluoroethylene and TiO2 photocatalyst: Self-cleaning and superhydrophobicity
Li et al. Photosensitive antibacterial and cytotoxicity performances of a TiO2/carboxymethyl chitosan/poly (vinyl alcohol) nanocomposite hydrogel by in situ radiation construction
EP2145678A1 (en) TiO2-ZnO Nanocomposite film
Arturi et al. Superhydrophilicity and durability of fluoropolymer-TiO2 coatings
Shahnooshi et al. Transparent anti-fogging and anti-scratch SiO2/SiO2–TiO2 thin film on polycarbonate substrate
CN1837270B (zh) 改性的聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法
CZ2015120A3 (cs) Fotokatalytický TiO2 film na povrchu polymeru aktivovaný slunečním světlem, způsob jeho výroby a jeho použití
CN104437452A (zh) 暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料制备方法及应用
Szczepanski et al. Engineering surface Hydrophilicity via polymer chain-end segregation in coatings formed by Photopolymerization
JP4738736B2 (ja) 光触媒複合体、光触媒層形成用塗布液及び光触媒担持構造体
EP2103349B1 (en) Stain-resistant material synthesized by reprecipitation method and having weather resistance, and process for production thereof
Sisti et al. TiO2 deposition on the surface of activated fluoropolymer substrate
Azeez et al. Photoreactive superhydrophobic organic–inorganic hybrid materials composed of poly (vinylidene fluoride) and titanium dioxide-supported perfluorinated phthalocyanines
KR20140061842A (ko) 반사방지 효과, 초친수 작용 및 UV-Cut 특성을 갖는 수계 광촉매 제조 및 이를 적용한 유리제품
Zhang et al. A multifunctional composite membrane with photocatalytic, self-cleaning, oil/water separation and antibacterial properties
Varnagiris et al. Investigation of E. coli bacteria inactivation by photocatalytic activity of TiO2 coated expanded polystyrene foam
Fernando et al. Remediation of Fouling on Painted Steel Roofing via Solar Energy Assisted Photocatalytic Self‐Cleaning Technology: Recent Developments and Future Perspectives
CN101250278B (zh) 改性的聚甲基丙烯酸甲酯材料及其制备方法
Olveira et al. Superhydrophilic and superamphiphilic coatings
Kamegawa et al. Unique surface properties of nanocomposite thin film photocatalysts of TiO2 and poly (tetrafluoroethylene)
JP2010149005A (ja) 光触媒塗装体およびそのための光触媒コーティング液
JP2006162711A (ja) 反射防止機能を持つセルフクリーニングコーティング膜とその構成体
JP5065636B2 (ja) 光半導体微粒子の製造方法