RU2518124C2 - Composition for obtaining matrix with photocatalytic activity - Google Patents
Composition for obtaining matrix with photocatalytic activity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518124C2 RU2518124C2 RU2011135713/04A RU2011135713A RU2518124C2 RU 2518124 C2 RU2518124 C2 RU 2518124C2 RU 2011135713/04 A RU2011135713/04 A RU 2011135713/04A RU 2011135713 A RU2011135713 A RU 2011135713A RU 2518124 C2 RU2518124 C2 RU 2518124C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- epoxy
- titanium alkoxide
- photocatalytic activity
- sol
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к композиционным материалам, а именно к гибридным органонеорганическим нанокомпозиционным покрытиям, в частности к покрытиям, формируемым на основе гибридных золей, которые обладают повышенной фотокаталиктической активностью. Композиция может быть использована в виде покрытий для защиты строительных сооружений городской инфраструктуры и уникальных памятников культурного наследия от биоразрушений.The invention relates to composite materials, namely to hybrid organo-inorganic nanocomposite coatings, in particular to coatings formed on the basis of hybrid sols that have increased photocatalytic activity. The composition can be used in the form of coatings to protect the building structures of urban infrastructure and unique cultural heritage from biodegradation.
Для придания композициям биоактивности используют различные биодобавки - биоциды. Наиболее широко используются так называемые жесткие биоциды:To give the compositions bioactivity, various bioadditives are used - biocides. The most widely used so-called hard biocides:
аммонийные, оловосодержащие, кремнийорганические и другие соединения. (Richardson В.A. Control of microbial growth on stone and concrete // ln "Biodeterioration". Elsevier Applied Science. 1988. P.101-106.) Их ингибирующее действие на микроорганизмы кратковременно и часто приводит к селекции новых более агрессивных штаммов. Применение токсических химических биоцидов является опасным для окружающей среды и обслуживающего персонала.ammonium, tin-containing, organosilicon and other compounds. (Richardson B. A. Control of microbial growth on stone and concrete // ln "Biodeterioration". Elsevier Applied Science. 1988. P.101-106.) Their inhibitory effect on microorganisms is short-term and often leads to the selection of new, more aggressive strains. The use of toxic chemical biocides is dangerous for the environment and maintenance personnel.
Наиболее предпочтительно применение «мягких» биоцидов-фотокализаторов; синтетических аналогов хлорофилла-фталоцианинов и дифталоцианинов металлов. (Артемьев И.М., Рябчук В.К. Введение в гетерогенный фотокатализ СПб: СПбГУ, 1999. С.304.)Most preferred is the use of “soft” biocide photocatalysts; synthetic analogues of chlorophyll-phthalocyanines and metal diphthalocyanines. (Artemyev I.M., Ryabchuk V.K. Introduction to the heterogeneous photocatalysis of St. Petersburg: St. Petersburg State University, 1999. P.304.)
Известны эпоксисилоксановые композиции, используемые в качестве реставрационных материалов для защиты от неблагоприятных условий окружающей среды (Cardiano P., Sergi S, Lazzari M., Piraino P. Epoxy-silica polymers as restoration materials // J. Polymer. 2002. 43. №5. P. 6635-6640; P. Cardiano, P. Mineo, S. Sergi, R.C. Ponterio, M. Triscari, P. Piraino Epoxy-silica polymers as restoration materials. Part II // Polymer. 44. 2003. P. 4435-4441), которые формируются на основе аминопропилтриэтоксисилана и глицидоксипропилтриметоксисилана или эпоксидно-диановой неотвержденной смолы. Недостатком этой композиции является отсутствие биоактивности.Known epoxysiloxane compositions used as restoration materials for protection against adverse environmental conditions (Cardiano P., Sergi S, Lazzari M., Piraino P. Epoxy-silica polymers as restoration materials // J. Polymer. 2002. 43. No. 5 P. 6635-6640; P. Cardiano, P. Mineo, S. Sergi, RC Ponterio, M. Triscari, P. Piraino Epoxy-silica polymers as restoration materials. Part II // Polymer. 44. 2003. P. 4435 -4441), which are formed on the basis of aminopropyltriethoxysilane and glycidoxypropyltrimethoxysilane or epoxy-diane uncured resin. The disadvantage of this composition is the lack of bioactivity.
Известна композиция для получения биологически стойкого покрытия по патенту РФ №2382059, включающая золь на основе водно-спиртового раствора тетраэтоксисилана - силикатную составляющую с добавкой неорганической кислоты и, при необходимости солей металлов, которая характеризуется тем, что она дополнительно содержит эпоксидные соединения в золе - эпоксидную составляющую и модифицирующую добавку - детонационный наноалмаз с размером наночастиц и их агрегатов 3-100 нм при следующем соотношении компонентов, мас.%:A known composition for producing a biologically stable coating according to the patent of the Russian Federation No. 2382059, comprising a sol based on a water-alcohol solution of tetraethoxysilane - a silicate component with the addition of inorganic acid and, if necessary, metal salts, which is characterized in that it additionally contains epoxy compounds in the ash - epoxy component and modifying additive - detonation nanodiamond with a size of nanoparticles and their aggregates 3-100 nm in the following ratio of components, wt.%:
В качестве эпоксидной составляющей эта композиция может содержать алифатическую эпоксидную смолу и эпоксидно-диановую неотвержденную смолу, а модифицирующая добавка может находиться в виде водной суспензии, алмазного порошка или алмазной шихты.As the epoxy component, this composition may contain an aliphatic epoxy resin and an epoxy-dianic uncured resin, and the modifying additive may be in the form of an aqueous suspension, diamond powder or diamond mixture.
Эта композиция принята в качестве прототипа заявляемого изобретения.This composition is adopted as a prototype of the claimed invention.
Данную композицию золя используют для получения покрытия, защищающего уникальные памятники культурного наследия от биоразрушений за счет введения в нее биоцидной добавки - детонационного наноалмаза, поскольку она не обладает фотокаталиктической активностью.This sol composition is used to obtain a coating that protects unique cultural heritage from biodegradation by introducing a biocidal additive - detonation nanodiamond into it, since it does not have photocatalytic activity.
Задачей заявляемого изобретения является создание композиции для получения покрытия, формируемого на основе эпоксититанатного золя и обладающего фотокаталиктической активностью по отношению к плесневелым грибам, наиболее часто встречающимся в воздушной среде больших городов, при температуре окружающей среды (+15-30°С) за счет введения в состав золя алкоксида титана.The objective of the invention is to provide a composition for coating formed on the basis of epoxy titanate sol and having photocatalytic activity against mold fungi, most common in the air in large cities, at ambient temperature (+ 15-30 ° C) due to the introduction of composition of sols of titanium alkoxide.
Сущность изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.The invention is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above technical result provided by the invention.
Композиция для получения матрицы с фотокаталиктической активностью, включающая золь на основе элементорганического соединения и эпоксидной составляющей, в которой в качестве элементорганического соединения в составе композиции использован алкоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%: алкоксид титана - 30-70, эпоксидная составляющая золя - 30-70, характеризующаяся тем, что в качестве эпоксидных соединений композиция содержит диглицидиловый эфир дициклогексилпропана, а в качестве алкоксида титана - тетрабутоксититан.A composition for producing a matrix with photocatalytic activity, comprising a sol based on an organoelement and an epoxy component, in which titanium alkoxide is used as an organoelement in the composition in the following ratio, wt.%: Titanium alkoxide - 30-70, epoxy component sol - 30-70, characterized in that the composition contains dicyclohexylpropane diglycidyl ether as epoxy compounds and tetrabutoxytitanium as titanium alkoxide.
Введение в состав золя эпоксидной составляющей позволяет получать механически прочные, плотно прилегающие к поверхности слои без высокотемпературной обработки, что облегчает технологический процесс нанесения покрытий.The introduction of an epoxy component into the composition of the sol makes it possible to obtain mechanically strong layers that are closely adjacent to the surface without high-temperature processing, which facilitates the coating process.
Алкоксид титана является обязательным компонентом композиции. При этом он может быть введен в нее в виде тетрабутоксититана.Titanium alkoxide is an essential component of the composition. Moreover, it can be introduced into it in the form of tetrabutoxy titanium.
Введение в состав заявленной композиции алкоксида титана усиливает фотокаталиктическую активность эпоксититановой матрицы, формируемой из золя, в силу происходящих фотокаталитических реакций под действием ультрафиолетового света, в результате чего происходит образование озона и других активных форм кислорода (синглетный кислород). В связи с этим происходит энергетическое воздействие на клетку простейшего микроорганизма (микромицеты плесневых грибов), подавляющее его жизнедеятельность. Выявлено, что катализаторы с переносом заряда проявляют свойства «мягкого» биоцида. Они ингибируют рост ряда агрессивных плесневых грибов, наиболее часто встречающихся в воздушной среде больших городов.Introduction to the composition of the claimed composition of titanium alkoxide enhances the photocatalytic activity of the epoxy titanium matrix formed from Zola, due to the ongoing photocatalytic reactions under the influence of ultraviolet light, resulting in the formation of ozone and other reactive oxygen species (singlet oxygen). In this regard, there is an energetic effect on the cell of a simple microorganism (micromycetes of mold), which suppresses its vital activity. It has been revealed that charge transfer catalysts exhibit the properties of a “soft” biocide. They inhibit the growth of a number of aggressive molds, the most common in the air of large cities.
Нижний предел введения алкоксида титана - 30 мас.% определяется снижением фотокаталитической активности покрытия. Введение алкоксида титана в количестве более 70 мас.% нецелесообразно и приводит, с одной стороны, к ухудшению механической прочности покрытия, а с другой стороны, может повлиять на цвет защищаемого материала.The lower limit of the introduction of titanium alkoxide - 30 wt.% Is determined by the decrease in the photocatalytic activity of the coating. The introduction of titanium alkoxide in an amount of more than 70 wt.% Is impractical and leads, on the one hand, to a deterioration in the mechanical strength of the coating, and on the other hand, can affect the color of the protected material.
В результате применения такой композиции получается новое нанокомпозиционное покрытие для защиты каменных памятников культурного наследия от воздействия ряда агрессивных плесневых грибов, наиболее часто встречающихся в воздушной среде больших городов.As a result of the use of such a composition, a new nanocomposite coating is obtained to protect stone monuments of cultural heritage from the effects of a number of aggressive mold fungi that are most often found in the air of large cities.
Изобретение поясняется примерами приготовления заявленных составов.The invention is illustrated by examples of the preparation of the claimed compositions.
Пример 1. Состав, содержащий:Example 1. A composition containing:
Заявляемая композиция может быть приготовлена следующим образом.The inventive composition can be prepared as follows.
Синтез золя, включающий:Synthesis of sol, including:
- приготовление спиртового раствора тетрабутоксититана (ТБТ): к 1,45 г ТБТ последовательно приливают 0,43 г ацетилацетона, 2,80 г этилцеллозольва и интенсивно перемешивают;- preparation of an alcoholic solution of tetrabutoxytitanium (TBT): 0.43 g of acetylacetone, 2.80 g of ethyl cellosolve are successively added to 1.45 g of TBT and intensively mixed;
- приготовление результирующего золя, содержащего все компоненты: к 4,68 г спиртового раствора ТБТ приливают 0,49 г 1 н. раствор азотной кислоты и интенсивно перемешивают; к такой смеси последовательно добавляют 1,45 г диглицидилового эфира дициклогексилпропана (EPONEX 1510) и 0,20 г кислоты BF3, после чего тщательно перемешивают. Мольное соотношение компонентов в результирующем золе следующее:- preparation of the resulting sol containing all components: 0.49 g of 1N is added to 4.68 g of an alcoholic solution of TBT. nitric acid solution and mix vigorously; 1.45 g of dicyclohexylpropane diglycidyl ether (EPONEX 1510) and 0.20 g of BF 3 acid are successively added to this mixture, followed by thorough mixing. The molar ratio of components in the resulting ash is as follows:
Ti(OC4H9)4 : EPONEX 1510 : C5H8O2 : C4H10O2 : BF3 : H2O : HNO3 = 1:7:0.5:0.2:0.4:1.5:0.001.Ti (OC 4 H 9 ) 4 : EPONEX 1510: C 5 H 8 O 2 : C 4 H 10 O 2 : BF 3 : H 2 O: HNO 3 = 1: 7: 0.5: 0.2: 0.4: 1.5: 0.001.
2. Старение золя. Золь выдерживают перед дальнейшим использованием в течение 3 часов на воздухе (в закрытой емкости) при комнатной температуре.2. Aging sol. The sol is kept before further use for 3 hours in air (in a closed container) at room temperature.
3. Формирование покрытий. Нанесение покрытий на защищаемые поверхности осуществляют лакокрасочным методом (кистью, пульверизацией и т.д.).3. The formation of coatings. Coating on protected surfaces is carried out by the paint and varnish method (brush, spray, etc.).
4. Сушка. Сушка сформированных покрытий происходит на воздухе при температуре окружающей среды.4. Drying. The drying of the formed coatings takes place in air at ambient temperature.
Пример 2. Получение состава, содержащего:Example 2. Obtaining a composition containing:
Композиция готовится аналогично примеру 1. Мольное соотношение компонентов в результирующем золе следующее:The composition is prepared analogously to example 1. The molar ratio of the components in the resulting ash is as follows:
Ti(OC4H9)4 : EPONEX 1510 : C5H8O2 : C4H10O2 : BF3 : H2O : HNO3 = 1:5:0.5:0.2:0.4:1.5:0.001.Ti (OC 4 H 9 ) 4 : EPONEX 1510: C 5 H 8 O 2 : C 4 H 10 O 2 : BF 3 : H 2 O: HNO 3 = 1: 5: 0.5: 0.2: 0.4: 1.5: 0.001.
Пример 3. Получение состава, содержащего:Example 3. Obtaining a composition containing:
Композиция готовится аналогично примеру 1. Мольное соотношение компонентов в результирующем золе следующее:The composition is prepared analogously to example 1. The molar ratio of the components in the resulting ash is as follows:
Ti(ОС4Н9)4 : EPONEX 1510 : C5H8O2 : C4H10O2 : BF3 : H2O : HNO3 = 1:3:0.5:0.2:0.4:1.5:0.001.Ti (OS 4 H 9 ) 4 : EPONEX 1510: C 5 H 8 O 2 : C 4 H 10 O 2 : BF 3 : H 2 O: HNO 3 = 1: 3: 0.5: 0.2: 0.4: 1.5: 0.001.
Фотокаталитическая активность полученных нанокомпозиционных покрытий определялась с помощью газового анализатора фирмы «Оптек». Активность покрытий оценивалась в процентах по отношению к активности фотокатализатора TiO2 «Degussa». Кроме того, оценивали механическую прочность покрытий без термообработки визуально в баллах.The photocatalytic activity of the obtained nanocomposite coatings was determined using a Optek gas analyzer. The activity of the coatings was evaluated as a percentage relative to the activity of the TiO 2 Degussa photocatalyst. In addition, the mechanical strength of the coatings was evaluated without heat treatment visually in points.
Результаты испытаний покрытий на основе эпоксисиликатного золя (по способу ближайшего аналога) и нанокомпозиционных покрытий, полученных согласно описанным выше примерам, обобщены в таблице 1.The test results of coatings based on epoxysilicate sol (by the method of the closest analogue) and nanocomposite coatings obtained according to the above examples are summarized in table 1.
Результаты испытаний свидетельствуют об эффективности использования тетрабутоксититана в качестве компонента золя, придающего формируемым покрытиям фотокаталитическую активность, в силу происходящих фотокаталитических реакций под действием ультрафиолетового света, в результате чего происходит образование активных форм кислорода подавляющих жизнедеятельность микромицетов плесневых грибов. Выявлено, что концентрация ТБТ оказывает существенное влияние на фотокаталитические свойства покрытий. Активность установлена во всех покрытиях с ТБТ.The test results indicate the effectiveness of using tetrabutoxytitanium as a sol component, which gives photocatalytic activity to formed coatings due to photocatalytic reactions under the influence of ultraviolet light, resulting in the formation of reactive oxygen species that inhibit the activity of mold fungi. It was revealed that the concentration of TBT has a significant effect on the photocatalytic properties of coatings. Activity is established in all TBT coatings.
Предложенная композиция позволяет на основе эпоксититанатного золя создать новое нанокомпозиционное покрытие, обладающее фотокаталитическими свойствами, путем введения в состав золя алкоксида титана (ТБТ). В результате применения предлагаемого изобретения эпоксититанатному покрытию можно придать повышенные фотокаталитические свойства, что, несомненно, делает его перспективным для защиты строительных сооружений городской инфраструктуры и уникальных памятников культурного наследия.The proposed composition allows, on the basis of an epoxy titanate sol, to create a new nanocomposite coating with photocatalytic properties by introducing titanium alkoxide (TBT) into the composition of the sol. As a result of the application of the invention, the epoxy titanate coating can be given enhanced photocatalytic properties, which undoubtedly makes it promising for the protection of building structures of urban infrastructure and unique cultural heritage sites.
Claims (1)
отличающаяся тем, что в качестве эпоксидных соединений композиция содержит диглицидиловый эфир дициклогексилпропана, а в качестве алкоксида титана - тетрабутоксититан. A composition for producing a matrix with photocatalytic activity, comprising a sol based on an organoelement compound and an epoxy component, in which titanium alkoxide is used as an organorganic compound in the composition in the following ratio, wt.%:
characterized in that the composition contains dicyclohexylpropane diglycidyl ether as epoxy compounds, and tetrabutoxytitanium as titanium alkoxide.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011135713/04A RU2518124C2 (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Composition for obtaining matrix with photocatalytic activity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011135713/04A RU2518124C2 (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Composition for obtaining matrix with photocatalytic activity |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011135713A RU2011135713A (en) | 2013-03-10 |
RU2518124C2 true RU2518124C2 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=49123056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011135713/04A RU2518124C2 (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Composition for obtaining matrix with photocatalytic activity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2518124C2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020045057A1 (en) * | 2000-10-16 | 2002-04-18 | Guritza Dennis A. | Stenoprophiluric matrices, and methods of making and using the same |
RU2382059C1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Технолог" | Composition for making biologically stable coating |
-
2011
- 2011-08-22 RU RU2011135713/04A patent/RU2518124C2/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020045057A1 (en) * | 2000-10-16 | 2002-04-18 | Guritza Dennis A. | Stenoprophiluric matrices, and methods of making and using the same |
RU2382059C1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Технолог" | Composition for making biologically stable coating |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
И.Б. Глебова, В.В. Голубков, О.А. Шилова и др. Некоторые особенности структуры эпоксисиликатного и эпоксититанового материалов, полученных золь-гель методом. Первая Всероссийская конференция "Золь-гель синтез и исследование неорганических соединений, гибридных функциональных материалов и дисперсных систем" 22-24 ноября 2010, Санкт-Петербург, с.16 (в объеме названия) * |
О.А.Шилова. Золь-гель синтез наноструктурированных силикатных и гибридных покрытий для электронной техники и биотехнологий. [найдено 2012-08-34]. найдено из Интернет:. URL:http://www.nas.gov.ua/conferences/nano2010/program/Documents.. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011135713A (en) | 2013-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xu et al. | Recent advance in alkoxysilane-based consolidants for stone | |
Zhang et al. | Biofouling resistance of titanium dioxide and zinc oxide nanoparticulate silane/siloxane exterior facade treatments | |
DE2738026C2 (en) | ||
Fierascu et al. | Selected aspects regarding the restoration/conservation of traditional wood and masonry building materials: A short overview of the last decade findings | |
CN102989436A (en) | Coating with antibacterial and air-purifying functions | |
Giacobello et al. | Geopolymers and functionalization strategies for the development of sustainable materials in construction industry and cultural heritage applications: A Review | |
Becerra et al. | Synergy achieved in silver-TiO2 nanocomposites for the inhibition of biofouling on limestone | |
US11116223B2 (en) | Inorganic coating and composition | |
CN111286273A (en) | Novel long-acting broad-spectrum antibacterial multifunctional water-based building coating and preparation method thereof | |
CN102491781A (en) | Nanometer photocatalysis surface protection material for stones and stone cultural relic and preparation method of same | |
CN1637082A (en) | Nanometer inorganic powder modified water emulsion wall paint and its prepn | |
Maulidiyah et al. | Photo-inactivation Staphylococcus aureus by using formulation of Mn-N-TiO2 composite coated wall paint | |
CN104497691A (en) | Development of internal wall diatom ooze odorless anionic paint | |
JP4287695B2 (en) | Photocatalyst | |
RU2518124C2 (en) | Composition for obtaining matrix with photocatalytic activity | |
Kapridaki et al. | TiO2–SiO2–PDMS nanocomposites with self-cleaning properties for stone protection and consolidation | |
Roveri et al. | Stone/coating interaction and durability of Si-based photocatalytic nanocomposites applied to porous lithotypes | |
CN109020387A (en) | A kind of graphene oxide diatom ooze composite material and preparation method | |
KR100784137B1 (en) | Titanium Dioxide Photocatalyst and Its Coating Method | |
CN103436166B (en) | Building surface nano protecting liquid and preparation method thereof | |
CN105273443A (en) | Nanometer self-cleaning, anti-fog and sterilization glass coating and preparation method thereof | |
CN111808481B (en) | Monoatomic algae-killing and sterilizing water tank coating and preparation method thereof | |
RU2382059C1 (en) | Composition for making biologically stable coating | |
WO2008148363A2 (en) | An agent for surface finishing of objects and strustures by a coating layer with a photocatalytic and self-cleaning effect and respective manufacturing process | |
CN104592835B (en) | A kind of environment protection ship finish paint |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20130917 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20140811 |