DE102009034187A1 - Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung - Google Patents

Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102009034187A1
DE102009034187A1 DE102009034187A DE102009034187A DE102009034187A1 DE 102009034187 A1 DE102009034187 A1 DE 102009034187A1 DE 102009034187 A DE102009034187 A DE 102009034187A DE 102009034187 A DE102009034187 A DE 102009034187A DE 102009034187 A1 DE102009034187 A1 DE 102009034187A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wash
textile
coating according
nanosol
textile coating
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009034187A
Other languages
English (en)
Inventor
Horst Prof. Dr. Böttcher
Boris Dr. Mahltig
Thomas Dr. Stegmaier
Jamal Dr. Sarsour
Werner Dipl.-Ing. Wunderlich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INSTITUT fur TEXTIL- und VERFAHRENSTECHNIK
Gmbu E V
Gmbu Ev Fachsektion Dresden
Inst Textil & Verfahrenstech
Institut fur Textil- und Verfahrenstechnik
Original Assignee
INSTITUT fur TEXTIL- und VERFAHRENSTECHNIK
Gmbu E V
Gmbu Ev Fachsektion Dresden
Inst Textil & Verfahrenstech
Institut fur Textil- und Verfahrenstechnik
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 INSTITUT fur TEXTIL- und VERFAHRENSTECHNIK, Gmbu E V, Gmbu Ev Fachsektion Dresden, Inst Textil & Verfahrenstech, Institut fur Textil- und Verfahrenstechnik filed Critical INSTITUT fur TEXTIL- und VERFAHRENSTECHNIK
Priority to DE102009034187A priority Critical patent/DE102009034187A1/de
Publication of DE102009034187A1 publication Critical patent/DE102009034187A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8678Removing components of undefined structure
    • B01D53/8687Organic components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39Photocatalytic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58Fabrics or filaments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0219Coating the coating containing organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/32Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/36Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond with oxides, hydroxides or mixed oxides; with salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/46Oxides or hydroxides of elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table; Titanates; Zirconates; Stannates; Plumbates
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/55Epoxy resins
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/643Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing silicon in the main chain
    • D06M15/65Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing silicon in the main chain containing epoxy groups
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20707Titanium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/80Type of catalytic reaction
    • B01D2255/802Photocatalytic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/45Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/455Gas separation or purification devices adapted for specific applications for transportable use
    • B01D2259/4558Gas separation or purification devices adapted for specific applications for transportable use for being employed as mobile cleaners for ambient air, i.e. the earth's atmosphere
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt waschstabile photokatalytische Textilbeschichtungen, die durch Doppelschichten bzw. Mischschichten eines Anatas-haltigen Nanosols und eines Epoxidgruppen-haltigen Polymers gebildet werden. Die so erhaltenen waschstabilen Textilien können als photoaktive Filter zur Beseitigung von Schadstoffen in Luft und Wasser eingesetzt werden.

Description

  • Schadstoffe in Luft und Wasser beeinträchtigen die Lebensqualität und gefährden die Gesundheit bei höherer und längerer Exposition. Daraus resultiert ein hoher Bedarf an effizienten und kostengünstigen Filter- und Aufbereitungsverfahren sowohl in der Industrie als auch im Privatbereich. Bedarf besteht neben der Luftreinigung besonders bei der Aufbereitung von Grundwässern, der weitergehenden Reinigung kommunaler Abwässer zwecks Wiederverwendung und der Detoxifizierung und Reinigung von Industrieabwässern.
  • Als eine effektiv wirkende, energieautarke Variante gilt der photooxidative Abbau der organischen Schadstoffe durch Titandioxid in der Anatas-Modifikation. Seit ca. 20 Jahren ist bekannt, dass diese TiO2-Modifikation unter dem Einfluss von UV A Licht („Schwarzlicht”) bzw. Sonnenlicht in der Lage ist, toxische Substanzen an der Luft und im Wasser abzubauen (T. Watanabe, Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air, ed. D. Ollis and H. El-Akabi, Elsevier, New York 1993). Für die praktische Nutzung dieser Reaktion muss das Titandioxid auf Trägern immobilisiert werden, da die Abtrennung suspendierter TiO2-Partikel schwierig und kostenaufwändig ist. Dazu werden bislang vorrangig temperaturstabile anorganische Träger wie Glas, Aluminium oder Stahl verwendet. Diese anorganischen Träger ermöglichen es aufgrund ihrer Temperaturstabilität, das aus Lösung oder Gasphase abgeschiedene amorphe TiO2 durch eine nachträgliche Temperaturbehandlung bei T > 400°C in die photoaktive Anatas-Modifikation umgewandelt werden kann. Im Gegensatz dazu ist dieser Prozess mit den meisten textilen Substraten aufgrund deren geringeren Temperaturstabilität (bis 180°C) nicht realisierbar. Beispiele finden sich allerdings für photoaktive TiO2-Schichten auf Glasfasern, die zwischen 450°C und 650°C getempert werden können ( EP10085675 ).
  • Durch die Fortschritte der Sol-Gel-Technik ist es in den letzten Jahren möglich geworden, photoempfindliche Anatas-Nanosole bei Temperaturen unter 100°C herzustellen. Damit besteht die prinzipielle Möglichkeit, photoempfindliche TiO2-Schichten auch auf thermisch empfindlichen organischen Trägern wie Polymerfolien und Textilien zu erzeugen.
  • Insbesondere die Beschichtung auf technischen Faserstoffen würde den Vorteil bieten, deren mechanischen Festigkeit mit gleichzeitiger Flexibilität und Drapierbarkeit und eine Durchströmbarkeit für Luft und Wasser zu vereinen und auf einfachem Wege die Herstellung photokatalytischer Wasserreinigungsanlagen zu ermöglichen, wie sie durch eine aufwändige flammenpyrolytische Abscheidung von photoaktiven TiO2 auf Polyester bereits vorgeschlagen wurden ( JP6285458 ). Bisherige Untersuchungen ergaben, dass reine TiO2-Nanosole auf Synthesefasern wie Polyester schlecht haftende, waschinstabile Schichten ergaben, die für eine dauerhafte Nutzung in Wasseraufbereitungsanlagen nicht geeignet sind. Außerdem besteht die Gefahr, dass reine TiO2-Schichten langzeitig zu einer photokatalytischen Schädigung des Textilsubstrats führen. Darum wurden zur Haftverbesserung die feindispersen TiO2-Partikel z. B. in UV-transparente organische Polymere ( US2008031783 ) eingebettet, mit Kunststoffdispersionen WO 200927432 ) oder SiO2-Gelen ( JP1120695 ) kombiniert oder in superkritischen CO2 appliziert ( CN1616752 ). Allerdings besitzen diese Methoden gravierende Nachteile: Die vollständige Einbettung der TiO2-Partikel verringert drastisch die photokatalytische Wirksamkeit, da nur die TiO2-Partikel an der Schichtoberfläche, die direkten Kontakt zum Schadstoff in der Luft bzw. Wasser haben, wirksam sind. Die Nutzung von superkritischem CO2 ist sehr geräte- und kostenaufwändig und löst das Haftproblem nur bedingt.
  • Nach dem Stand der Technik ergibt sich somit ein hoher Bedarf an photoaktiven Textilbeschichtungen, die eine hohe mechanische Stabilität und Photoaktivität mit einer hohen Waschstabilität verbinden und zu keiner photooxidativen Schädigung des textilen Substrates führen.
  • Überraschenderweise konnte diese Aufgabe erfindungsgemäß durch Beschichtungen gelöst werden, die anatashaltige Nanosole (A) mit epoxidgruppen-haltigen Polymeren (B) kombinieren.
  • Die Beschichtung kann in unterschiedlichen Varianten erzeugt werden:
    • (a) Herstellung einer Doppelschicht: Zuerst erfolgt die Imprägnierung des Textils mit einer Lösung oder Dispersion des epoxidgruppen-haltigen Polymers (B). Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität und Verbesserung der Barrierewirkung zur Vermeidung von photooxidativen Schädigungen des Textils kann das Polymer auch in einem SiO2-Nanosol gelöst oder dispergiert werden, womit eine gut haftende Polymer-SiO2-Kompositschicht als haftvermittelnde Schicht direkt auf dem Textil erzeugt wird. Nach einer Trocknung erfolgt anschließend die zweite Beschichtung durch das Nanosol (A). Diese Variante hat den Vorteil, dass durch die Imprägnierung mit dem Polymer (B) bzw. der Polymer-SiO2-Kompositschicht das textile Substrat vor einem direkten Kontakt mit TiO2 und damit vor photokatalytischen Schädigungen geschützt ist.
    • (b) Herstellung einer Mischschicht: Es wird eine Mischung des anatas-haltigen Nanosols (A) und eines epoxidgruppen-haltigen Polymers (B) erzeugt, wobei der Anteil B in der Schicht vorteilhaft zwischen 20 und 60 Gew.-% beträgt. Diese Variante hat gegenüber der Doppelschicht den Vorteil, dass sie technologisch einfacher zu realisieren ist. Sie kann dort angewendet werden, wo eine mögliche photooxidative Schädigung des textilen Substrates tolerierbar ist.
  • Das anatashaltige Nanosol (A) kann durch Hydrolyse von Tetraalkoxytitanaten oder Titantetrahalogeniden in wässrig-alkoholischer Lösung bei Temperaturen zwischen 50°C und 200°C und Reaktionszeiten zwischen 0,5–24 h hergestellt werden. Lange Reaktionszeiten und hohe Wasseranteile sichern die Bildung photoaktiver TiO2-Partikel in der Anatas-Modifikation mit mittleren Teilchengrößen unter 150 nm. Es ist auch möglich, als anatashaltiges Nanosol kommerzielle TiO2-Nanopulver wie P25/Degussa oder Hombikat/Sachtleben in wässrig-alkoholischen Lösungen mit Hilfe von Ultraschall zu redispergieren. bzw. kommerzielle Nanosole mit amorphen TiO2-Partikel (z. B. ISYS-Sole der Fa. CHT R. SEITLICH GmbH Tübingen) solvothermisch bei Temperaturen zwischen 100°C und 180°C und Reaktionszeiten zwischen 1 und 4 h in anatashaltige Nanosole zu überführen.
  • Als epoxidgruppen-haltige Polymere (B) können verschiedene Stoffgruppen genutzt werden:
    • (a) organische Polymere oder Copolymere, die endständige Epoxidgruppen oder Epoxidgruppen in der Seitenkette enthalten. Beispiele sind Polyacrylate, die Glycidyl-methacrylat als Monomer enthalten.
    • (b) Hybridpolymere, die durch Hydrolyse von Glycidylalkyl-trialkoxysilanen oder durch Co-Hydrolyse von Glycidylalkyl-trialkoxysilanen mit Tetraalkoxysilanen entstehen. Geeignete Verbindungen sind z. B. γ-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Giycidoxypropyltrimethoxysilan, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan,
    • (c) Polysiloxan-Verbindungen mit endständigen Epoxid-Gruppen, z. B. handelsübliche Polydimethylsiloxane mit Diglycidylether-Endgruppen (Aldrich). oder in den Seitenketten, z. B. Poly-[dimethylsiloxan-co-)2-(3,4-epoxycyclohexenyl)-ethyl)-methylsiloxan] (Aldrich)
    • (d) epoxidgruppen-haltige Blockcopolymere von Polysiloxanen mit Epoxiden, Acrylaten oder Polyethern.
  • Die Blockpolymere bestehen aus abwechselnden Blöcken oder Segmenten der genannten Polymere, z. B. aus „harten” Polyepoxiden und aus „weichen” Polysiloxanen, wobei sich an beiden Kettenenden grundsätzlich reaktive Epoxidblöcke befinden. Diese Produktgruppe verbindet die normalerweise unverträglichen Polymertypen zu einem homogenen Copolymerisat, das die vorteilhaften Eigenschaften der beiden Ausgangspolymere in sich vereinigt, d. h. vom Polysiloxan die hohe Elastizität, UV-Stabilität, Hitze- und Alterungsbeständigkeit und vom Epoxidharz die hervorragende Haftfestigkeit auf sehr vielen Untergründen, die hohe mechanische Festigkeit und die gute chemische Beständigkeit. Derartige Epoxid-Silicon-Copolymere sind z. B. unter dem Handelsnamen Tegomer bzw. Silikopon/Evonik Tego Chemie GmbH kommerziell verfügbar.
  • Die erfindungsgemäßen Beschichtungen bestehend aus einem anatas-haltigen Nanosol (A) und einem epoxidgruppen-haltigen Polymer (B) weisen eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik auf:
    • – die Beschichtungen können in einfacher Weise durch übliche Beschichtungstechniken für Textilien erzeugt werden z. B. Tauchen, Sprühen, Foulardieren, Rakeln, Schaumauftrag. Auch Einzelfaden-Beschichtungen sind problemlos möglich.
    • – die Beschichtungen sind für die unterschiedlichsten textilen Materialien wie Spinnfasergarnen, Mono- und Multifilamenten, Stapelfasern, Garne, Gewebe, Gestricke, Gewirke, Filz, Vliesstoffe, Teppiche, Schwämme oder von Celluloseprodukten (z. B. Papier- oder Pappfilter) auf verschiedenen Fasertypen aus anorganischen und organischen Materialien anwendbar.
    • – die Beschichtungen sind transparent, gut haftend, langzeitstabil und beeinträchtigen nicht wesentlich die haptischen Eigenschaften der Textilien
    • – die Beschichtungen weisen eine hohe Photoaktivität im nahen UV-Bereich auf
    • – die Beschichtungen sind wässerungsstabil und verändern nicht ihre photokatalytischen Eigenschaften nach vierwöchigem Wässern in bewegtem Wasser
    • – die Beschichtungen zeigen eine hervorragende Waschstabiliät und die guten photokatalytischen Eigenschaften bleiben nach mehreren Haushalts-Normwäschen konstant.
  • Die erfindungsgemäßen Beschichtungen bestehend aus einem anatas-haltigen Nanosol (A) und einem epoxidgruppen-haltigen Polymer (B) können darum vorteilhaft als wässerungsstabile photoaktive Filter zur Beseitigung von Inhalts- und Schadstoffen in Luft und Wasser genutzt werden. Besondere Einsatzgebiete sind photoaktive Filter zur Reinigung von Abwässern, u. a. auch solche, die bei der Herstellung, Funktionalisierung und Färbung von Textilien entstehen.
  • Die folgenden Beispiele demonstrieren die hohe Photoaktivität der erfindungsgemäßen Beschichtungen beim Abbau unterschiedlicher Farbstoffe in wässrigen Lösungen sowie die hervorragende Waschstabilität.
  • Ausführungsbeispiele:
  • Verwendete TiO2-Nanosole:
    • – TiO2-Nanosol H: Herstellung aus 12 ml Tetraisopropyltitanat, 4.2 g Acetylaceton in 10 ml Isopropanol/75 ml Wasser/2 ml HNO3 bei 80°C/8 h,
    • – TiO2-Nanosol M: Herstellung aus 30 ml Tetraisopropyltitanat, 5 ml Ethanol, 180 ml Wasser und 2 ml HNO3 bei 80°C/8 h
  • Verwendetes Textilgewebe:
    • – Textiltyp MA gitterförmiges Polyester mit einem Flächengewicht von 109 g/m2 der Fa. Mattes & Ammann KG, Meßstetten; Chargennummer 30886/1
    • – Textiltyp JU Polyestergewebe der Fa. Junker Filter GmbH, Sinsheim, Typ: Polyester Junker Filter 5090
  • Versuchsdurchführung:
  • 1. Doppelschicht
  • 30 × 12 cm2 Polyesterproben MA und JF wurden mit folgenden Polymeren durch eine Tauchbeschichtung imprägniert: 3% Ebecryl 600 (Epoxyacrylat-Oligomer/Fluka) in Ethanol, 2–4% Tegomer E-Si 2130, E-Si 2330 bzw Silikopon EF (Evonik Tego Chemie GmbH) in Ethanol bzw. in einem 5% SiO2-Nanosol (hergestellt durch 24 h Rühren von 25 ml Tetraethoxysilan, 105 ml Ethanol und 5 ml 0.01 n Salzsäure) gelöst. Nach Trocknen bei Raumtemperatur an der Luft wurden die Proben 1 h bei 60°C getrocknet. Anschließend werden die Textilien mit Nanosol H bzw. M tauchbeschichtet und 1 h bei 60°C getempert. Die hohe Photoaktivität der so beschichteten Polyestermaterialien nach Herstellung und nach wiederholter Haushalts-Normwäsche zeigt Tabelle 1.
  • 2. Mischschicht
  • 30 × 12 cm2 Polyesterproben MA und JF wurden durch Tauchbeschichtung mit einem Gemisch der Nanosole H bzw. M und 0.5–5% Tegomer E-Si2330 bzw Silikopon EF (Evonik Tego Chemie GmbH) beschichtet. Nach Trocknen bei Raumtemperatur an Luft wurden die Proben 1 h bei 120°C getrocknet. Die hohe Photoaktivität der so beschichteten Polyestermaterialien nach Herstellung und nach wiederholter Haushalts-Normwäsche zeigt Tabelle 2.
  • 3. Bestimmung: Photokatalytische Aktivität
  • Die photokatalytische Aktivität wird durch die Zersetzung des Farbstoffs AcidOrange7, Methylenblau, Rhodamin B unter Schwarzlicht bestimmt: Textilstreifen (1 cm × 5 cm) werden zusammen mit 15 ml der Farbstofflösung (0.1 mmol/l) in einem 20 ml HeadSpace-Gefäß verschlossen (unbeschichteter Textilstreifen als Referenz) und auf einem Kippschüttler für sechs Stunden mit Schwarzlicht (UV-Leuchtstoff-Röhre; Omnilux, 18 Watt) belichtet (Referenz ohne Belichtung mit sechs Stunden schütteln = Konzentration cdunkel). Die Bestimmung der verbliebenen Farbstoffkonzentration erfolgt mittels Spektralphotometer (cbelichtet) und erlaubt anhand einer Eichkurve die Berechnung der Ausbleichrate A: Ausbleichrate A (in %) = 100 – cbelichtet/cdunkel × 100
  • Die Ergebnisse für die Ausbleichung von Rhodamin B sind in den folgenden Tabellen zu sehen; ähnliche Ausbleichergebnisse wurden auch mit AcidOrange7 und Methylenblau erhalten. Die Ergebnisse dokumentieren, dass durch epoxygruppen-haltige Polymere sowohl durch Vorbehandlung (Tabelle 1) als auch durch Zusatz zu TiO2-Nanosolen (Tabelle 2) selbst nach 5 ECE-Normwäschen bei 40°C keine Verringerung der photokatalytischen Aktivität eintritt. Im Vergleich dazu tritt bei alleiniger Applikation der TiO2-Nanosole ohne epoxygruppen-haltige Polymere eine deutliche Verminderung der Photoaktivität bereits nach der ersten ECE-Normwäsche ein. Tabelle 1: Ausbleichraten A von Rhodamin B-Lösungen bei Belichtung in Gegenwart Polyesterstreifen mit waschstabilen photokatalytischen Textilbeschichtungen. Die Applikation der TiO2-Nanosole erfolgt nach Vorbehandlung der Textilien mit epoxygruppen-haltigen Polymeren.
    TiO2-Nanosol Textil Vorbehandlung Ausbleichrate A [%]
    nach Herstellung nach 1 × ECE nach 5 × ECE
    H JF ohne 93,6 74,2 41,8
    H JF 3% Ebecryl 600 in Ethanol 56.0 61.4 62.9
    H JF 4% TEGOMER 2330 in Ethanol 79,3 99,9 99,1
    H JF 2% Silikopon EF in Ethanol 93,6 99,9 98,7
    H JF 4% Tegomer 2130 + 5% SiO2-Nanosol in Ethanol, 1 h 120°C 85.6 98.9 99.2
    H MA ohne 99,1 94,5 73,1
    H MA 4% TEGOMER 2330 in Ethanol 97,2 98.0 91,9
    M JF ohne 94,9 78,3 38,8
    M JF 2% Silikopon EF in Ethanol 98,7 99,3 99,1
    Tabelle 2: Ausbleichraten A von Rhodamin B-Lösungen bei Belichtung in Gegenwart Polyesterstreifen mit waschstabilen photokatalytischen Textilbeschichtungen. Die Beschichtung erfolgte mit epoxidgruppenhaltigen TiO2-Nanosolen.
    TiO2-Nanosol Textil Zusatz Ausbleichrate A [%]
    Nach Herstellung nach 1 × ECE nach 5 × ECE
    H JF ohne 93,6 74,2 41,8
    H JF 2% Tegomer 2330 92,9 99,9 99,9
    H MA ohne 99.1 94,5 73,1
    H MA 2% Silikopon EF 92,9 96,7 99,2
    M JF ohne 94,9 78,3 38,8
    M JF 5% Silikopon EF 98,4 97,1 72,5
    M MA ohne Zusätze 99,9 91,8 72,5
    M MA 5% Silikopon EF 95,2 100 100
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 10085675 [0002]
    • - JP 6285458 [0004]
    • - US 2008031783 [0004]
    • - WO 200927432 [0004]
    • - JP 1120695 [0004]
    • - CN 1616752 [0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - T. Watanabe, Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air, ed. D. Ollis and H. El-Akabi, Elsevier, New York 1993 [0002]

Claims (18)

  1. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch ein anatas-haltiges Nanosol (A) in Kombination mit einem epoxidgruppen-haltigen Polymer (B) gebildet wird.
  2. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch die Imprägnierung des Textils mit einer Lösung oder Dispersion des epoxidgruppen-haltigen Polymers (B) und einer nachfolgenden Beschichtung durch das Nanosol (A) erfolgt.
  3. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch die Imprägnierung des Textils mit einem epoxid-haltigen Polymer (B), gelöst oder dispergiert in einem SiO2-Nanosol, und einer nachfolgenden Beschichtung durch das Nanosol (A) erfolgt.
  4. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch ein Gemisch des anatas-haltigen Nanosols (A) und eines epoxidgruppen-haltigen Polymers (B) erfolgt, wobei der Anteil B in der Schicht vorteilhaft 20 bis 60 Gew.-% beträgt.
  5. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das anatashaltige Nanosol (A) durch Hydrolyse von Tetraalkoxytitanaten oder Titantetrahalogeniden in wäßrig-alkoholischer Lösung bei Temperaturen zwischen 50°C und 200°C und Reaktionszeiten zwischen 0,5 und 24 h hergestellt wird.
  6. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das anatashaltige Nanosol (A) durch Redispergierung kommerzieller TiO2-Nanopulver in wäßrig-alkoholischen Lösungen hergestellt wird.
  7. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das anatashaltige Nanosol (A) aus kommerziellen amorphen TiO2-Nanosolen durch Temperaturbehandlung zwischen 100°C und 180°C und Reaktionszeiten zwischen 1 und 4 h gebildet wird.
  8. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (B) ein organisches Homo- oder Copolymerisat ist, das endständige Epoxidgruppen oder Epoxidgruppen in der Seitenkette enthält.
  9. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (B) ein Homo- oder Copolymerisat auf Basis Glycidyl-methacrylat ist.
  10. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das epoxidgruppen-haltige Polymer (B) ein Polykondensat ist, das durch Hydrolyse von Glycidylalkyl-trialkoxysilanen gebildet wird.
  11. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das epoxidgruppen-haltige Polymer (B) ein Polykondensat ist, das durch Hydrolyse und Cokondensation von Glycidylalkyl-trialkoxysilanen und Tetraalkoxysilanen gebildet wird.
  12. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das epoxidgruppen-haltige Polymer (B) ein Polydialkylsiloxan ist, das endständigen Epoxid-Gruppen oder Epoxid-Gruppen in der Seitenkette enthält.
  13. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das epoxidgruppen-haltige Polymer (B) ein Blockcopolymer eines Polysiloxans mit polymeren Epoxiden, Acrylaten oder Polyethern ist, die endständige Epoxid-Gruppen oder Epoxid-Gruppen in der Seitenkette enthalten.
  14. Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung entsprechend Anspruch 1 bis 13 zur Beschichtung von textilen Materialien wie Spinnfasergarnen, Mono- und Multifilamenten, Gewebe, Gestricke, Gewirke, Filz, Vliesstoffe, Teppiche, Schwämme oder von Celluloseprodukten als auch Mischungen bzw. Compounds daraus
  15. Anwendung von Materialien mit waschstabiler Textilbeschichtung entsprechend Anspruch 1 bis 14, als photoaktive Filter zur Beseitigung von organischen Inhaltsschadstoffen und anderen Schadstoffen in Luft und Wasser.
  16. Anwendung von Materialien mit waschstabiler Textilbeschichtung entsprechend Anspruch 1 bis 15, als photoaktive Filter zur Reinigung von industriellen und kommunalen Abwässern.
  17. Anwendung von Materialien mit waschstabiler Textilbeschichtung entsprechend Anspruch 1 bis 15, als photoaktive Filter zur Beseitigung von Inhalts- und Schadstoffen, die bei der Herstellung, Funktionalisierung, Ausrüstung und Färbung von Textilien entstehen.
  18. Anwendung von Materialien mit waschstabiler Textilbeschichtung entsprechend Anspruch 1 bis 15, als photoaktive Filter zur Beseitigung von Inhalts- und Schadstoffen bei der Luftreinigung in Klimaanlagen und industriellen Abluftströmen.
DE102009034187A 2009-07-22 2009-07-22 Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung Withdrawn DE102009034187A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009034187A DE102009034187A1 (de) 2009-07-22 2009-07-22 Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009034187A DE102009034187A1 (de) 2009-07-22 2009-07-22 Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009034187A1 true DE102009034187A1 (de) 2011-02-03

Family

ID=43402394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009034187A Withdrawn DE102009034187A1 (de) 2009-07-22 2009-07-22 Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009034187A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011103504A1 (de) 2011-06-04 2012-12-06 Gmbu E.V., Fachsektion Dresden Photoaktives textiles Material zum Abbau schadstoffhaltiger Abwässer durch sichtbares Licht
WO2017211497A1 (de) * 2016-06-07 2017-12-14 Robert Bosch Gmbh Filtervorrichtung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01120695A (ja) 1987-11-05 1989-05-12 Omron Tateisi Electron Co 紙幣の入出金処理装置
JPH06285458A (ja) 1993-03-31 1994-10-11 Suzuki Sogyo Co Ltd 水浄化処理装置
EP1085675A2 (de) 1999-09-14 2001-03-21 Lucent Technologies Inc. Verfahren zur Sendeleistungsregelung von Rundfunknachrichten
CN1616752A (zh) 2004-10-12 2005-05-18 成都纺织高等专科学校 具有光自洁功能的含纳米二氧化钛混合物的织物及其制备方法
US20080031783A1 (en) 2005-04-02 2008-02-07 Briggs Daniel J Photocatalytic fabric
WO2009027432A1 (de) 2007-08-28 2009-03-05 Basf Se Photoaktives tio2 in beschichtungsmaterialien

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01120695A (ja) 1987-11-05 1989-05-12 Omron Tateisi Electron Co 紙幣の入出金処理装置
JPH06285458A (ja) 1993-03-31 1994-10-11 Suzuki Sogyo Co Ltd 水浄化処理装置
EP1085675A2 (de) 1999-09-14 2001-03-21 Lucent Technologies Inc. Verfahren zur Sendeleistungsregelung von Rundfunknachrichten
CN1616752A (zh) 2004-10-12 2005-05-18 成都纺织高等专科学校 具有光自洁功能的含纳米二氧化钛混合物的织物及其制备方法
US20080031783A1 (en) 2005-04-02 2008-02-07 Briggs Daniel J Photocatalytic fabric
WO2009027432A1 (de) 2007-08-28 2009-03-05 Basf Se Photoaktives tio2 in beschichtungsmaterialien

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T. Watanabe, Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air, ed. D. Ollis and H. El-Akabi, Elsevier, New York 1993

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011103504A1 (de) 2011-06-04 2012-12-06 Gmbu E.V., Fachsektion Dresden Photoaktives textiles Material zum Abbau schadstoffhaltiger Abwässer durch sichtbares Licht
WO2017211497A1 (de) * 2016-06-07 2017-12-14 Robert Bosch Gmbh Filtervorrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. Functionalization of cotton fabrics with highly durable polysiloxane–TiO 2 hybrid layers: potential applications for photo-induced water–oil separation, UV shielding, and self-cleaning
DE69930399T2 (de) Photokatalysatorartikel mit verhinderung von verstopfungen und ablagerungen, verfahren zur herstellung des artikels
DE69730006T2 (de) Photokatalytische überzugszusammensetzung und photokatalysator enthaltendes system
DE69433122T2 (de) Verfahren zur Entfernung von schädlichen Materialen
DE69920642T2 (de) Organische/anorganische Hybridmaterialien und Verfahren zu deren Herstellung
KR101797447B1 (ko) 안정한 나노 티타니아 졸 및 이의 제조 방법
US8216959B2 (en) Photocatalyst-coated body, coating composition for the same, and process for producing photocatalyst-coated body
JP5784481B2 (ja) コーティング組成物およびその使用
Derakhshan et al. Antibacterial and self-cleaning properties of cotton fabric treated with TiO 2/Pt
DE60219424T2 (de) Photokatalysatorfaser auf der Basis von Silika mit Aktivität in sichtbarem Licht und Verfahren zur Herstellung derselben
WO2010140501A1 (ja) 新規チタン酸モノマーおよびその高分子ならびにその製造方法および用途
JPH11188270A (ja) 光触媒活性を有する透明被膜形成用塗布液および透明被膜付基材
WO2009037072A1 (de) Silizium/titandioxid-schicht mit verbesserten oberflächeneigenschaften
Tung et al. Effect of wettability and silicone surface modification on the self‐cleaning functionalization of wool
JP6630193B2 (ja) 不燃性膜材及びその製造方法
DE102009034187A1 (de) Waschstabile photokatalytische Textilbeschichtung
WO2012074419A2 (en) Process of manufacturing textile barrier materials
CN101522306A (zh) 二氧化硅基复合光催化剂及其制造方法
JP2008307526A (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
US20200308760A1 (en) Production of metal oxide nanoparticles dispersed on fibres
CN107469866B (zh) 一种三维立体光催化复合体系及其制备方法和应用
KR100618636B1 (ko) 오염방지, 탈취, 공기정화 및 항균 작용을 갖는 섬유 및 그 제조방법
JP3704691B2 (ja) 光触媒担持無機繊維紙
JP4446560B2 (ja) 着色光触媒担持構造体及び該構造体形成用塗布液
DE102011103504A1 (de) Photoaktives textiles Material zum Abbau schadstoffhaltiger Abwässer durch sichtbares Licht

Legal Events

Date Code Title Description
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee