DE112006000649B4

DE112006000649B4 - Verfahren zur Herstellung einer Nanomembran auf einem Substrat

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Publication number: DE112006000649B4
Application number: DE112006000649T
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-21
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2026-03-14
Also published as: JP4869329B2; US7772290B2; US20060235145A1; CN100506927C; DE112006000649T5; WO2006099791A1; CN1837299A; JP2008537515A

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Nanomembran mit Multisubstanz-Dispersionswirkung auf einem Substrat, umfassend die Schritte – Bereitstellen von Nanomaterialien, die eine Partikelgröße von weniger als 100 nm aufweisen, wobei die Nanomaterialien a) Siliziumdioxid-Nanomaterial, b) Titandioxid als ein katalytisches Nanomaterial, c) Zinkoxid als ein zersetzendes Nanomaterial, d) Aluminiumoxid als ein Nanoschnittstellenmaterial, und e) Titandioxid als ein Oberflächenenergie-verbrauchendes Material sind, – jeweils Beschichten der Nanomaterialien mit einem oberflächenaktiven Fluorkohlenwasserstoff durch Dispergieren des jeweiligen Nanomaterials in Toluol oder Xylol und Hinzufügen des oberflächenaktiven Fluorkohlenwasserstoffs zu der Dispersion, wobei das Verhältnis Nanomaterialien:oberflächenaktiver Fluorkohlenwasserstoff 1:0,05 bis 1:0,1, bezogen auf das Gewicht, beträgt, sodass die Hydroxylgruppen der Nanomaterialien vollständig mit dem oberflächenaktiven Fluorkohlenwasserstoff reagieren. Entfernen des Toluols oder Xylols, bis Nanopulvermaterialien erhalten werden, – Mischen der beschichteten Nanopulvermaterialien im Verhältnis von a:b:c:d:e = 20–30%:15–25%:20–30%. 15–25%:15–20%, sodass ein Gemisch (a) von beschichteten Nanomaterialien erhalten wird, – Zusetzen von...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer dünnen Membran mit Nanostruktur (Nanofilm), insbesondere zum Herstellen einer dünnen Membran mit Nanostruktur mit Multisubstanz-Dispersionswirkung gemäß den Patentansprüchen.
Hintergrund der Erfindung
Gegenwärtig gibt es viele Herstellungsverfahren für Nanofilmmaterialien und Abwandlungen im Stand der Technik. Die Herstellungsverfahren enthalten ein Verfahren zum chemischen Abscheiden einer kolloidalen Suspension, ein Selbstgruppierungsverfahren, ein Oberflächenverbesserungsverfahren und ein elektrochemisches Abscheidungsverfahren. Die funktionalen dünnen Membranen mit Nanostruktur, die erzeugt werden, beinhalten Nanohalbleiterfilme, poröse Nanofilme, optische Nanofilme, magnetische Nanofilme und Nanoreibfilme. Im Stand der Technik wird die dünne Membran mit Nanostruktur im Allgemeinen durch Partikel und Decklagen erzeugt. Bei den oben beschriebenen Funktionen und Abwandlungen der dünnen Membran mit Nanostruktur wird weder auf eine dünne multisubstanz-streuungseffektive Nanomembran noch auf ihr Herstellungsverfahren Bezug genommen. Diese dünne Membran ist durch ihre Dispersionswirkung gekennzeichnet, die dazu führt, dass viele Substanzen, die auf dem Substrat (Decklage) haften, dieses schnell verlassen oder dispergieren, was wiederum sie daran hindert, das Substrat zu berühren und sie streut.
Wenngleich im Stand der Technik keine Theorie bezüglich einer Multisubstanz-Dispersionswirkung dargestellt wurde, stellen doch viele Materialien eine Zerlegungsfunktion und eine oleophobe und hydrophobe Wirkung bereit, d. h. das Konzept von Einzelphobie und dualer Phobie ist betroffen. In der Natur erzielen die Produkte, die eine phobische Dispersionsfunktion für Wasser oder Ölschlamm haben, die Wirkung der Ölbeständigkeit und Wasserbeständigfähigkeit. Im Stand der Technik wird die Funktion des lediglichen Abweisens von Wasser oder Öl als einzel-phobisch und die Funktion des Abweisens von sowohl Wasser als auch Öl als dual-phobisch bezeichnet. Man definiert, dass die Substanzen, die sowohl Wasser als auch Öl abweisen, Materialien mit Dispersionswirkung sind.
Im Stand der Technik bestehen die Materialien mit Dispersionswirkung im Allgemeinen aus einigen chemischen Verbindungen und sie ändern die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Substrats durch Reaktion mit dem Substrat oder Binden an das Substrat. Die repräsentativen Verbindungen beinhalten Teflon, N-(t-Butyl)-acrylamid, Ethylmyristylacrylat, Vinyllaurat, Halogen-enthaltende Monomere und N-Fluorstyrol. Für den Zweck der Wasserbeständigfähigkeit oder Ölbeständigkeit werden dem Substrat allgemein Beschichtungsmaterialien zugefügt, die eine hydrophobe oder oleophobe Gruppe (funktionelle Gruppe) tragen, und im Allgemeinen sind diese Materialien ein ultrafeines Pulver oder eine Flüssigkeit. Beispielsweise beinhalten die im Ausland berichteten Behandlungstechnologien viele grundlegende chemische Prinzipien und verschiedenen Nanomaterialien. Die Leistungen und Verwendung des Produkts sind nahezu ähnlich zu denjenigen von anderen Produkten. Durch die Analyse des Stands der Technik, der Ausgangspunkt für die Entwicklung der dünnen Nanomembran und deren Verwendung ist, fand der Erfinder die folgenden Nachteile in den Arten und Funktionen von dünnen Nanomembranen im Stand der Technik:

1. Die vorhandenen dünnen Nanomembranen haben keine Multisubstanz-Dispersionswirkung und die meisten von ihnen sind optische Filme, magnetische Filme, Halbleiterfilme, leitende Filme oder Reibfilme. Die vorliegende Erfindung kann zusätzliche neue Abwandlungen vorsehen.
2. Im Stand der Technik haben die Materialien mit Dispersionswirkung lediglich eine einzige Funktion von Wasserbeständigkeit, Ölbeständigkeit, Bakterienbeständigkeit oder elektromagnetischer Beständigkeit und im Allgemeinen können sie nicht mehrere Substanzen zerlegen und verteilen. Die vorliegende Erfindung sieht neue Funktionen vor.
3. Im Stand der Technik sind die chemischen Zusammensetzungen im Wesentlichen organische Verbindungen oder Beschichtungsmaterialien und das Produkt hat instabile Eigenschaften und eine schlechte Dauerbeständigkeit, enthält sogar kontaminierende Inhaltsstoffe und kann die Anforderungen des Umweltschutzes nicht erfüllen.
4. Bei den einzel-phobischen Materialien, die im Stand der Technik verwendet werden, werden auch teilweise pulverförmige Materialien verwendet. Aufgrund der großen Partikelgröße (im Allgemeinen über 1000 nm) dispergieren sie nicht leicht in einer flüssigen Phase oder einen Kolloid und daher ist die Wirkung, wenn sie einem Medium zugefügt werden, nicht signifikant, und der Glanz des Produkts wird beeinträchtigt. Zusätzlich werden die Gruppen des funktionalen Pulvers gewöhnlich auf die Pulveroberfläche durch einen physikalischen Weg absorbiert und die Bindung ist instabil. Im Laufe der Zeit und bei einem Anstieg der Temperatur werden diese Gruppen zerstört und somit die Funktionen von sowohl Produkt als auch Material beeinträchtigt.

WO 00/50517 A1 betrifft eine Ceramerzusammensetzung und ein Komposit, das eine radikalisch härtbare Fluorkomponente enthält.
Fangyue He, Journal of Zhejiang Shuren University, Band 3, Nr. 2, März 2003, beschreibt die Herstellung einer verschmutzungsbeständigen Beschichtung mit einem niedrigen Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen, die derart hergestellt wird, dass ein Hydroxylgruppen- und Fluor-enthaltendes Polyacrylat in der Gegenwart eines TiO₂-Nanomaterials und eines Polyurethan-Vorpolymers polymerisiert wird.
CN 1525001 A beschreibt ein Cashmere-Produkt, das mit einer selbstreinigenden Beschichtung beschichtet ist, die anorganische Nanoteilchen und ein Organofluormittel enthält.
Darstellung der Erfindung
Zum Beseitigen der oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik unternahm der Erfinder verschiedene Versuche an dünnen Membranen mit Nanostruktur auf der Basis seines Erfahrungsschatzes und erzielte einen Erfolg bei einem Verfahren zum Erzeugen einer dünnen Membran mit Nanostruktur mit Multisubstanz-Dispersionswirkung und deren Anwendung, die die Eigenschaften von sowohl dem Substrat auch dem Produkt stabil beibehält und hydrophob, oleophob, staubbeständig, bakterienbeständig und alterungsbeständig ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt auch eine neue dünne Membran und eine Funktion eines flüssigen Films mit Nanostruktur mit Multisubstanz-Dispersionswirkung und die Anwendung der Beschichtung vor. Die Theorie der „Multisubstanz-Dispersionswirkung”, auf die in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, bezeichnet die Funktion des Nanofilms bzw. der dünnen Membran mit Nanostruktur zur Katalyse, zum Zerlegen bzw. Zersetzen, zum Isolieren und Dispergieren von mehr als drei Arten von Substanzen, einschließlich Wasser, Öl, organische Fremdstoffe, anorganischer Staub, Bakterien, Licht, Elektrizität und Magnetismus. Aus der Definition der vorliegenden Erfindung gehören sowohl einzel-phobische als auch dual-phobische Materialien im Stand der Technik zu „elementaren Substanzdispersionsmaterialien”.
Das neue Herstellungsverfahren für eine dünne Membran mit Nanostruktur mit Multisubstanz-Dispersionswirkung auf einem Substrat und ihre Verwendung, auf die hier Bezug genommen ist, bedeuten, dass unter vorgegebenen Bedingungen die primären Nanopartikel und das die dünne Membran bildende Material mit dem Substrat kombiniert werden, so dass sie eine stabile zusammengesetzte dünne Membran mit Nanostruktur ausbilden.
Die technische Lösung der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 realisiert. Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Erfindungsgemäß sind die Nanomaterialien aus Siliziumdioxid-Nanomaterialien, katalytischen Nanomaterialien, Nanoschnittstellenmaterialien, Oberflächenenergie-verbrauchenden Nanomaterialien und zersetzenden Nanomaterialien, wie im Anspruch 1 beschrieben, zusammengesetzt und diese Nanomaterialien haben eine Größe von weniger als 100 nm. Die erwähnten Nanomaterialien werden durch einen oberflächenaktiven Fluorkohlenwasserstoff (Tensid) verbessert und mit Perfluoralkylsulfonylalkylacrylat als membranbildendes Fluorkohlenwasserstoffmaterial zum Ausbilden einer Nanomembran mit einer Dicke von weniger als 500 nm kombiniert. Die Struktur der dünnen Membran ist in eine diskontinuierliche Phase und eine kontinuierliche Phase aufgeteilt. Die Nanopartikel werden zufällig in dem die dünne Membran ausbildenden Material verteilt und die dünne Nanomembran wird mit dem Substrat durch Durchdringung (Penetration), Absorption und chemisches Binden integriert.
Mit der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren der dünnen Membran mit Nanostruktur mit Multisubstanz-Dispersionswirkung auf einem Substrat durch die folgenden Schritte realisiert:
I. Auswahl von Rohmaterialien:
(I) Auswahl von Nanomaterialien:

a. Siliziumdioxid-Nanomaterialien
b. Katalytische Nanomaterialien: Nanotitandioxid (TiO₂), Markenname DJ₃, DJ_3-5
c. Zersetzende Nanomaterialien: Zinkoxid (ZnO), Markenname MN6Z
d. Nanoschnittstellenmaterialien: Aluminiumoxid (Al₂O₃), Markenname NR-3AL
e. Oberflächenenergie-verbrauchende Nanomaterialien: (TiO₂), Markenname RX-05

(II) Auswahl von Verbesserungshilfsmitteln:
Oberflächenaktive Fluorkohlenwasserstoffe (Tenside) werden als Verbesserungshilfsmittel für Nanomaterialien verwendet. Unterschiedliche Arten von oberflächenaktiven Fluorkohlenwasserstoffen können für unterschiedliche, vorher gewählte Nanomaterialien ausgewählt werden.
Beispielsweise kann für Siliziumdioxid-Nanomaterialien ein oberflächenaktives Tetrafluorisophthalonitril gewählt werden.
Für katalytische Nanomaterialien kann ein oberflächenaktives Fluorkohlenwasserstoffsilan gewählt werden.
Für zersetzende Nanomaterialien kann ein oberflächenaktives Perfluorsilikonfluoridpolymer verwendet werden.
Für Nanoschnittstellenmaterialien und Oberflächenenergie-verbrauchende Nanomaterialien kann ein oberflächenaktives 5%iges Fluoralkyl gewählt werden.
(III) Auswahl von die dünne Membran ausbildenden Materialien:
Bei der vorliegenden Erfindung wird Perfluoralkylsulfonylalkylacrylat als das die Membran ausbildende Material verwendet.
(IV) Auswahl des das Nanomaterial dispergierenden Mediums:
Bei der vorliegenden Erfindung wird Toluol oder Xylol als das Dispersionsmedium zum Verbessern der Nanomaterialien gewählt.
Entionisiertes Wasser wird als das dispergierende Medium zum Herstellen des Nanofilms gewählt.
II. Herstellungsverfahren
(I) Verbesserungsvorgang für Nanomaterialien:
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Nanomaterialien werden wie folgt durch einen Verbesserungsvorgang bereitgestellt: zunächst werden die Nanopulvermaterialien im Dispersionsmedium Toluol oder Xylol dispergiert, dann wird oberflächenaktiver Fluorkohlenwasserstoff in einem Verhältnis von 1:0,05–1:0,1, bezogen auf das Gewicht, dem Dispersionsmedium zugefügt, so dass die Hydroxylgruppen der Nanomaterialien vollständig mit dem oberflächenaktiven Fluorkohlenwasserstoff reagieren, und schließlich werden nach dem Entfernen des Toluols oder Xylols und dem Trocknen verschiedene verbesserte Nanopulvermaterialien erhalten.
(II) Herstellungsvorgang für vermischte Nanomaterialien:
1. Mischungsverhältnis für vermischtes Nanopulver:
Die Nanomaterialien, wie oben erwähnt, werden in dem folgenden Verhältnis gemischt:
a:b:c:d:e = 20–30%:15–25%:20–30%:15–25%:15–20%.
Die oben erwähnten Nanomaterialien werden sorgfältig mit einem Agitator zur späteren Verwendung vermischt.
(III) Herstellung der die dünne Schicht ausbildenden Nanopaste:
1. Auswahl von Rohmaterialien:

a. Nanomaterialien: die oben erwähnten verbesserten vermischten Nanomaterialien: 0,1–2%.
b. Ein eine dünne Membran ausbildendes Fluorkohlenwasserstoffmaterial: Perfluoralkylsulfonylalkylacrylat: 2–4%.
c. Funktionale Hilfsmittel: polyoxyethylenierter Alkohol: 0,05–0,1%.
d. Dispersionsmedium: entionisiertes Wasser: 85–95%.

Mischungsverhältnis

a:b:c:d = 2%:4%:0,1%:93,9%

2. Herstellungsvorgang der die dünne Membran bildenden Paste:
Die Rohmaterialien werden in dem genannten Verhältnis bereitgestellt, funktionale Hilfsmittel werden dem Dispersionsmedium (entionisiertes Wasser) zugefügt und gleichzeitig wird das Medium zum Lösen der funktionalen Hilfsmittel bei 50–70°C gerührt (in Agitation versetzt), die verbesserten gemischten Nanomaterialien werden langsam in die Lösung gegossen und gleichzeitig wird die Lösung bei 120–160 U/min 20–30 Minuten gerührt, die Nanomaterialien werden indirekt in der flüssigen Phase in der Emulgiervorrichtung 10–20 Minuten dispergiert, ein die dünne Membran ausbildendes Fluorkohlenwasserstoffmaterial wird der dispergierten flüssigen Nanophase langsam zugefügt und die Lösung wird zur späteren Verwendung gleichmäßig gemischt.
(IV) Herstellung der dünnen Nanomembran:
Das Substrat, das zum Ausbilden der dünnen Membran in-situ ist, wird gereinigt, die oben beschriebene Paste wird gleichmäßig auf das Substrat aufgesprüht oder aufgelegt, das mit Paste besprühte Substrat wird bei 120–180°C während 0,5–1 Minuten getrocknet und die Membrandicke wird durch Regulieren der Pastenkonzentration oder durch Steuern von Produktionsabschnitten und Druck beim Ausbilden der Membran gesteuert.
Im Vergleich zum Stand der Technik hat die Lösung der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile und aktiven Wirkungen:
Die angenommene, oben beschriebene technische Lösung bewirkt, dass die erzeugte dünne Nanomembran hinsichtlich ihrer Funktionsmechanismen, dem Verfahren zum Ausbilden der dünnen Membran, den verwendeten Materialien und der Mikrostruktur verschieden ist und durch die folgenden Vorteile gekennzeichnet ist:

1. Die dünne Nanomembran bei der vorliegenden Erfindung wird in-situ mit dem Substrat laminiert und ist somit von dem Substrat untrennbar.
2. Die bei der Nanomembran der vorliegenden Erfindung verwendeten Nanomaterialien sind multifunktionale zusammengesetzte Materialien und durch Oberflächenverbesserung kann die dünne Membran organische Fremdstoffe, anorganischen Staub, Bakterien, Elektrizität, Licht und Magnetismus isolieren und dispergieren, und somit die Nachteile von einzel-phobischen und dual-phobischen Materialien im Stand der Technik vermeiden.
3. Die Verbesserungshilfsmittel für Nanomaterial, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind hauptsächlich oberflächenaktive Fluorkohlenwasserstoffe (Tenside) und der Zusatz von selbst einer sehr geringen Menge verringert die Flüssigkeitsoberflächenspannung. Beispielsweise können sie die Oberflächenspannung von Wasser von 73 mN/m auf 18 mN/m verringern und haben eine merkliche Wirkung bezüglich des Energieabfalls.
4. Die speziellen geometrischen Abmessungen und die Elektronegativität des Fluoratoms verteilen den verbesserten Nanomaterialien eine hohe Wärmestabilität, eine hohe Beständigkeit gegenüber starker Säure und konzentriertem Alkali und ein starkes Oxidationsvermögen.
5. Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Substanzen zum Ausbilden der dünnen Membran sind dünne Membran ausbildende Fluorkohlenwasserstoffmaterialien und können im großen Maß die Filmdicke verringern, die physikalischen und chemischen Eigenschaften und Farben des vorherigen Substrats, jedoch mit extrem hoher Transparenz und Durchlässigkeit, beibehalten.

Aus der oben stehenden Analyse ist deutlich, dass die dünne Nanomembran mit Multisubstanz-Dispersionswirkung der vorliegenden Erfindung die Nachteile des Stands der Technik vermeidet.
Die technische Lösung und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden weiter mit Beispielen beschrieben.
Beispiel I
Verbesserung von Nanomaterialien (nicht gemäß Anspruch 1):
Man gibt 30 g oberflächenaktiven Fluorkohlenwasserstoff (Tensid) (Handelsname FN-80) 200 ml Toluollösungsmittel zu, fügt nach der vollständigen Auflösung 200 g Nanosiliziumdioxidpulver dem oben erwähnten, den oberflächenaktiven Stoff enthaltenden Lösungsmittel zu, rührt die Lösung zum Auflösen des Pulvers, entfernt Toluol, trocknet den Rückstand in einem Ofen bei 120°C und dispergiert das getrocknete Pulver fein in einem Luftströmungszerkleinerer, wobei ein weißes Pulver aus verbessertem Nanomaterial erhalten wird.
Beispiel II
Man gibt 100 g Nanotitandioxid zu 800 ml Xylol zu, mischt diese gleichmäßig unter konstantem Rühren bei Raumtemperatur, rührt die Lösung mittels Ultraschall, während langsam 8 g oberflächenaktiver Fluorkohlenwasserstoff (Tensid) der gemischten Lösung zugefügt wird, behält nach dem Zugeben das Rühren für zusätzliche 10 Minuten zum Sicherstellen einer vollständigen Reaktion bei, entfernt das Xylol und erhält das Produkt aus Titandioxid mit dem oberflächenaktiven Fluorkohlenwasserstoff. Man trocknet das Produkt im Ofen bei 150°C und erhält durch Dispergieren mit dem Luftströmungszerkleinerer ein Pulver aus verbessertem Nanotitandioxid.
Andere verbesserte Nanopulver, wie z. B. verbessertes Nanozinkoxid und Nanoaluminiumoxid können auch mit dem oben beschriebenen Verfahren erzeugt werden.
Beispiel III Herstellen des zusammengesetzten Nanopulvers
Mischen der in den oben stehenden Beispielen I und II erzeugten verbesserten Nanopulver im folgenden Verhältnis:
1. Auswahl der Rohmaterialien:

a. Siliziumdioxid-Nanomaterialien: Siliziumdioxid mit Partikelgröße 30 nm
b. Katalytische Nanomaterialien: Titandioxid mit Partikelgröße 20 nm
c. Zersetzende Nanomaterialien: Zinkoxid mit Partikelgröße 60 nm
d. Nanoschnittstellenmaterialien: Aluminiumoxid mit Partikelgröße 50 nm
e. Oberflächenenergie-verbrauchende Nanomaterialien: Titandioxid mit Partikelgröße 10 nm

2. Formulierungsanteile:

a:b:c:d:e = 23%:20%:22%:20%:15%

3. Technisches Verfahren
Man gibt die oben erwähnten verbesserten Nanomaterialien in einer spezifischen Abfolge und in spezifischen Anteilen in einen Mischer, mischt sie bei 150 U/min für 30 Minuten und entnimmt die Mischung nach dem gleichmäßigen Mischen zur späteren Verwendung.
Beispiel IV Herstellung der eine dünne Membran ausbildenden Nanopaste
1. Auswahl von Rohmaterialien:

a. Verbesserte vermischte Nanomaterialien: 0,5%;
b. Die dünne Membran ausbildende Fluorkohlenwasserstoffmaterialien: Perfluoralkylsulfonylalkylacrylat 5%;
c. Funktionale Hilfsmittel: polyoxyethylenierter Alkohol: 0,1%;
d. Dispersionsmedium: entionisiertes Wasser, Leitfähigkeit unter 0,1.

2. Formulierungsanteil:

a:b:c:d = 0,5%:5%:0,1%:94,4%

3. Herstellungsvorgang der die dünne Membran ausbildenden Paste:
Bereitstellen der Rohmaterialien in den oben beschriebenen Anteilen, Zugeben von funktionalem Hilfsmittel zu dem Dispersionsmedium (entionisiertes Wasser), Beschleunigen des Rührens zum gleichmäßigen Lösen des funktionalen Hilfsmittels in dem Dispersionsmedium, langsames Zufügen der verbesserten Nanomischung zu der Lösung, Rühren der Lösung bei 160 U/min für 30 Minuten und Verteilen der Lösung mit einer Emulgierungsvorrichtung für 10 Minuten, gleichmäßiges Verteilen der Nanomaterialien in der flüssigen Phase, gleichmäßiges Verteilen von die Membran ausbildendem Fluorkohlenwasserstoffmaterial, langsames Zufügen der verteilten Nanomaterialien zu der flüssigen Phase und dann langsames Rühren der flüssigen Phase zum gleichmäßigen Auflösen des die dünne Membran ausbildenden Materials zur späteren Verwendung.
Beispiel V
Herstellung eines Nanofilms für Gewebezwecke:
Reinigen eines Gewebes oder textilen Flächenverbunds, das bzw. der in-situ mit einer dünnen Membran zu versehen ist, gleichmäßiges Sprühen der oben beschriebenen Paste zweifach auf die Gewebeoberfläche, Trocknen des mit Paste besprühten Gewebes bei 150°C im Trockner für 1 Minute und somit Erhalten eines Nanomembrangewebes.
Beispiel VI
Herstellen einer dünnen Nanomembran für Glasproduktoberflächenzwecke:
Reinigen der Glasproduktoberfläche, Anhaften der die dünne Membran ausbildenden Nanopaste an der Glasproduktoberfläche mit einem Haftblasen bildenden Verfahren, Herausnehmen des Glasprodukts und Trocknen des Glasprodukts bei 120° im Ofen für 5 Minuten, und dann Herausnehmen und Abkühlen.
Beispiel VII
Herstellen einer dünnen Nanomembran für den Zweck einer Fahrzeugkörperoberfläche:
Reinigen der Fahrzeugkörperoberfläche, gleichmäßiges Sprühen der die dünne Nanomembran ausbildenden Paste auf die Fahrzeugkörperoberfläche und Erwärmen des Fahrzeugkörpers in einer Trocknungskammer bei 80° für 10 Minuten.
Beispiel VIII
Herstellen von einer dünnen Nanomembran für eine Ziegel-, Holz- oder Steinstrukturwandoberfläche:
Reinigen der Wandoberfläche der Ziegel-, Holz- und Steinstruktur, gleichmäßiges Sprühen der oben erwähnten Paste auf die Wandoberfläche und Erhalten einer Wandoberfläche mit einer dünnen Nanomembran nach dem in Berührung Bringen der Infrarotquelle mit der Wand bei 100°C Kontakttemperatur für 5 Minuten.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Nanomembran mit Multisubstanz-Dispersionswirkung auf einem Substrat, umfassend die Schritte – Bereitstellen von Nanomaterialien, die eine Partikelgröße von weniger als 100 nm aufweisen, wobei die Nanomaterialien a) Siliziumdioxid-Nanomaterial, b) Titandioxid als ein katalytisches Nanomaterial, c) Zinkoxid als ein zersetzendes Nanomaterial, d) Aluminiumoxid als ein Nanoschnittstellenmaterial, und e) Titandioxid als ein Oberflächenenergie-verbrauchendes Material sind, – jeweils Beschichten der Nanomaterialien mit einem oberflächenaktiven Fluorkohlenwasserstoff durch Dispergieren des jeweiligen Nanomaterials in Toluol oder Xylol und Hinzufügen des oberflächenaktiven Fluorkohlenwasserstoffs zu der Dispersion, wobei das Verhältnis Nanomaterialien:oberflächenaktiver Fluorkohlenwasserstoff 1:0,05 bis 1:0,1, bezogen auf das Gewicht, beträgt, sodass die Hydroxylgruppen der Nanomaterialien vollständig mit dem oberflächenaktiven Fluorkohlenwasserstoff reagieren. Entfernen des Toluols oder Xylols, bis Nanopulvermaterialien erhalten werden, – Mischen der beschichteten Nanopulvermaterialien im Verhältnis von a:b:c:d:e = 20–30%:15–25%:20–30%. 15–25%:15–20%, sodass ein Gemisch (a) von beschichteten Nanomaterialien erhalten wird, – Zusetzen von 0.05–0.1% polyoxyethyleniertem Alkohol (c) zu 85–95% entionisiertem Wasser (d) als Dispersionsmedium, Dispergieren von 0,1–2% des Gemischs (a) in dem gerührten Gemisch aus (c) und (d) und dann Zusetzen von 2–4% Perfluoralkylsulfonylalkylacrylat als membranbildendes Fluorkohlenwasserstoffmaterial (b) zu dem Gemisch aus (a), (c) und (d), sodass eine Dispersion erhalten wird, und – Aufbringen der Dispersion auf die Oberfläche eines Substrats und Trocknen der Dispersion zur Bildung einer Nanomembran mit einer Dicke von weniger als 500 nm auf dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Siliziumdioxid-Nanomaterial a) eine Partikelgröße von 30 nm aufweist, das Titandioxid b) eine Partikelgröße von 20 nm aufweist, das Zinkoxid c) eine Partikelgröße von 60 nm aufweist, das Aluminiumoxid d) eine Partikelgröße von 50 nm aufweist und das Titandioxid e) eine Partikelgröße von 10 nm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei in dem Gemisch von Nanomaterialien der Anteil des Siliziumdioxid-Nanomaterials a) 23 Gew.-%, der Anteil des Titandioxids b) 20 Gew.-%, der Anteil des Zinkoxids c) 22 Gew.-%, der Anteil des Aluminiumoxids d) 20 Gew.-% und der Anteil des Titandioxids e) 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs von Nanomaterialien, betragen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Substrat ein Gewebe, ein textiler Flächenverbund, ein Glasprodukt, ein Fahrzeugkörper, eine Tischfläche oder eine Wandfläche ist.