PL212334B1

PL212334B1 - Sposób wytwarzania fotoaktywnych powłok z proszków ditlenku tytanu o właściwościach samooczyszczających

Info

Publication number: PL212334B1
Application number: PL388853A
Authority: PL
Inventors: Antoni Waldemar Morawski
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2012-09-28
Also published as: PL388853A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania fotoaktywnych powłok z proszków ditlenku tytanu o właściwościach samooczyszczających, charakteryzujących się wysoką adhezją do podłoża, stosowanych zwłaszcza w budownictwie.

Z opisu patentowego PL 191 143 znany jest sposób wytwarzania samoczyszczących powierzchni mających strukturę złożoną z wzniesień i zagłębień, uzyskanych przez nanoszenie na powierzchnię przedmiotu roztworu, emulsji lub dyspersji zawierającej materiał hydrofobowy tworzący po wysuszeniu i odparowaniu rozpuszczalnika powierzchnię samoczyszczącą, przy czym naniesiona warstwa materiału hydrofobowego daje się usunąć za pomocą detergentów, przy czym materiałem hydrofobowym jest wosk, względnie substancja woskowa wybrana ze związków silikonowych, pierwszorzędowych albo drugorzędowych alkoholi i alkanodioli, b-dwuketonów drugorzędowych ketonów i długołańcuchowych alkanów. Znany jest z opisu polskiego zgłoszenia wynalazku P 378 896 sposób otrzymywania fotoaktywnych gipsów budowlanych o właściwościach samoczyszczących w promieniowaniu widzialnym polegający na tym, że niekalcynowany oczyszczony uwodniony dwutlenek tytanu (kwas metatytanowy) miesza się z gipsem budowlanym przed uformowaniem kształtu końcowego wyrobu gipsowego. Niekalcynowany dwutlenek tytanu stosuje się w postaci odmytego, oczyszczonego i wysuszonego proszku i/lub zawiesiny wodnej. Uwodniony dwutlenek tytanu dodaje się do gipsu w ilości nieprzekraczającej 5% masowego w przeliczeniu na czysty TiO2, a najkorzystniej w ilości do 2% masowych.

Z opisu patentowego PL 178 053 znane są samooczyszczające się powierzchnie przedmiotów o sztucznej strukturze powierzchniowej, złożonej z wypukłości i zagłębień, przy czym odległość pomiędzy wypukłościami wynosi od 5 do 200 mikrometrów (10^-6 m), wysokość wypukłości wynosi od 5 do 100 mikrometrów (10^-6 m) i przynajmniej wypukłości składają się z hydrofobowych polimerów lub trwale hydrofobizowanych materiałów i nie odrywają się od podłoża ani przez wodę, ani przez wodę z detergentami. Znany jest z opisu polskiego zgłoszenia wynalazku P 380 574 sposób otrzymywania powłoki na powierzchnie metalowe stosowanej jako samooczyszczająca się warstwa ochronna. Powłoka złożona jest z a) ewentualnie odpornej na zarysowanie perhydropolisilazanowej warstwy podstawowej oraz b) wierzchniej warstwy ochronnej zawierającej, co najmniej jeden perhydropolisilazan i ditlenek tytanu o działaniu fotokatalitycznym. Grubość warstwy ochronnej wynosi co najmniej 1 mikrometr (10^-6 m), korzystnie 2-20 mikrometrów (10^-6 m).

Sposób wytwarzania fotoaktywnych powłok z proszków ditlenku tytanu o właściwościach samooczyszczających, według wynalazku, wykorzystujący proces mieszania, charakteryzuje się tym, że do 5% masowych proszkowego fotokatalizatora, składającego się z anatazu i rutylu. dodaje się 5% masowych amorficznego ditlenku tytanu, 50% masowych szkła wodnego i 40% masowych wody, po czym tak otrzymaną ciekłą mieszaninę uciera się co najmniej przez 4 godziny. Następnie nanosi się ją cienkim filmem na podłoże metodą malowania i wcierania i zostawia się do wyschnięcia w warunkach otoczenia. Ucieranie ciekłej mieszaniny można prowadzić w młynie kulowym lub moździerzu. Jako szkło wodne dodaje się szkło sodowe, lub szkło sodowo-litowe lub szkło litowe lub ich mieszaniny. Korzystnie jako szkło wodne litowe dodaje się krzemian litu.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na otrzymanie stabilnej zawiesiny ditlenku tytanu w szkle wodnym, która po naniesieniu na powłoki wykazuje wysoką fotoaktywność w rozkładzie zanieczyszczeń organicznych. Stabilność zawiesiny wynika z wysokiej gęstości szkła wodnego i niewielkich rozmiarów nanocząstek ditlenku tytanu, w postaci mikronowych aglomeratów. Otrzymane powłoki o właściwościach samooczyszczających posiadają dużą przyczepność do podłoża, a w trakcie użytkowania pokrycie z ditlenku tytanu, nie tracą przyczepności do podłoża, wytrzymałości mechanicznej i nie odrywają się. Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że otrzymane powłoki w trakcie naświetlania promieniami UV chronią podłoże zwłaszcza organiczne (polimerowe) przed degradacją (zjawisko fotokorozji). Stosowanie wynalazku pozwala na uniknięcie konieczności stosowania dwustopniowego nanoszenia powłok z proszków TiO2, gdzie w pierwszym stopniu nanosi się powłokę o zdolnościach lepiszcza ditlenku tytanu, a w drugim etapie nanosi się fotoaktywny ditlenek tytanu, która to metoda jest droga do stosowania na skalę masową.

Wynalazek bliżej objaśniony jest w poniższych przykładach wykonania.

P r z y k ł a d 1

Do zasobnika moździerza odważa się 0.005 kg komercyjnego proszkowego fotokatalizatora (o składzie 80% masowych anatazu i 20% masowych rutylu) oraz 0.005 kg amorficznego ditlenku

PL 212 334 B1 ₃ tytanu. Do powyższych proszków dodaje się 50 cm³ krzemianu sodowego. Następnie całość zalewa się 40 ml wody i uciera się w moździerzu przez 4 godziny. Otrzymaną mieszaninę nanosi się cienkim filmem na szklane podłoże metodą malowania i wcierania. Zostawia się do wyschnięcia w warunkach otoczenia. Następnie na środek próbki badawczej nanosi się barwnika Reactive Red. Próbkę poddaje 22 się naświetlaniu promieniowaniem UV/Vis o natężeniu UV = 182.8 W/m² i Vis = 166.65 W/m². Barwnik uległ całkowitemu odbarwieniu na badanej próbce po 8 godzinach i 45 minutach.

P r z y k ł a d 2

Sposób wykonany analogicznie jak w przykładzie 1, przy czym jako barwnik stosuje się Direct ₂

Green. Próbkę poddaje się naświetlaniu promieniowaniem UV/Vis o natężeniu UV = 182.8 W/m²2 i Vis = 166.65 W/m². Barwnik uległ całkowitemu odbarwieniu na badanej próbce po 7 godzinach i 30 minutach.

P r z y k ł a d 3

Sposób wykonany analogicznie jak w przykładzie 1, przy czym jako szkło wodne stosuje się ml krzemianu litu. Próbkę poddaje się naświetlaniu promieniowaniem UV/Vis o natężeniu 22

UV = 182.8 W/m² i Vis = 166.65 W/m². Barwnik uległ całkowitemu odbarwieniu na badanej próbce po 1 godzinie i 40 minutach.

P r z y k ł a d 4

Sposób wykonany analogicznie jak w przykładzie 2, przy czym jako szkło wodne stosuje się 50 ml krzemianu litu. Barwnik uległ całkowitemu odbarwieniu na badanej próbce po 6 godzinach.

P r z y k ł a d 5

Sposób wykonany analogicznie jak w przykładzie 1, przy czym jako szkło wodne stosuje się ml krzemianu sodowo-litowego. Próbkę poddaje się naświetlaniu promieniowaniem UV/Vis o natę22 żeniu UV = 182.8 W/m² i Vis = 166.65 W/m². Barwnik uległ całkowitemu odbarwieniu na badanej próbce po 3 godzinach.

P r z y k ł a d 6

Sposób wykonany analogicznie jak w przykładzie 5, przy czym jako barwnik stosuje się Direct ₂

Claims

1. Sposób wytwarzania fotoaktywnych powłok z proszków ditlenku tytanu o właściwościach samooczyszczających wykorzystujący proces mieszania, znamienny tym, że do 5% masowych proszkowego fotokatalizatora, składającego się z anatazu rutylu, dodaje się 5% masowych amorficznego ditlenku tytanu oraz 50% masowych szkła wodnego i 40% masowych wody, po czym tak otrzymaną ciekłą mieszaninę uciera się co najmniej przez 4 godziny, po czym nanosi się cienkim filmem na podłoże metodą malowania i wcierania i zostawia się do wyschnięcia w warunkach otoczenia.

2. Sposób według zastrz. 1. znamienny tym, że ucieranie prowadzi się w młynie kulowym lub moździerzu.

3. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że jako szkło wodne dodaje się szkło sodowe, lub szkło sodowo-litowe lub szkło litowe lub ich mieszaniny.

4. Sposób, według zastrz. 4, znamienny tym, że dodaje się krzemian litu.