自洁涂层、自洁纤维、自洁地毯及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种自洁涂层、自洁纤维、自洁地毯及其应用，该自洁涂层具有孔洞之间相互贯通的多孔结构，且涂层所含孔洞的体积占涂层总体积的20％‑98％，多孔结构中的孔洞的孔径为0.5nm‑50nm；所述自洁涂层主要由主体材料制备而成，所述主体材料为氧化钛、氧化锆、氮化钛、氧化硅、氧化钨、g‑C

Self cleaning coating, self cleaning fiber, self cleaning carpet and its application

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自洁涂层、自洁纤维、自洁地毯及其应用本申请要求于2018年4月23日提交中国专利局、申请号为201810364723.8专利技术名称为“自清洁的涂层”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本专利技术涉及自清洁
，特别涉及自洁涂层、自洁纤维、自洁地毯及其应用。
技术介绍
随着社会的发展、人们生活质量的提高，自清洁产品越来越受到关注。根据自清洁的原理不同，目前市场上主要有超疏水和超亲水两大类产品，其中，超亲水技术是通过在其表面形成水膜带走并隔绝污染物，进而实现自清洁作用；超疏水技术是通过水滴的滚动带走污染物，以实现自清洁。但是，超亲水技术在实际应用中经常会被空气中有机物形成的沉积物污染，导致亲水性随着时间推移消失；而超疏水技术除了在受到上述有机物污染影响外，由于超疏水会在表面形成微米或者纳米级的峰-谷粗糙结构，一旦空气中的超细污染物(比如来自于汽车尾气的超细碳粒)嵌入峰-谷结构，而由于疏水特性，其颗粒无法被水冲洗形成表面污垢，严重影响相关产品的使用寿命。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种具有较长使用寿命的自洁涂层、自洁纤维、自洁地毯及其应用。一种自洁涂层，具有孔洞之间相互贯通的多孔结构，且所述涂层所含孔洞的体积占所述涂层总体积的20％-98％，所述多孔结构中的孔洞的孔径为0.5nm-50nm；所述自洁涂层主要由主体材料制备而成，所述主体材料为氧化钛、氧化锆、氮化钛、氧化硅、氧化钨、g-C3N4半导体聚合物、钙钛矿半导体、银、铁、金、铝、铜、锌、锡和铂中的一种或多种。上述自洁涂层在制备自洁材料中的应用。一种自洁纤维，包括基底和上述自洁涂层，所述自洁涂层形成于所述基底上，所述基底为纤维。一种自洁地毯，含有上述自洁纤维。上述自洁涂层为多孔结构，且孔洞之间相互贯通，可以使得空气在涂层孔洞之间相互贯通，由于污染物吸附主要由于范德华力及静电力，密集的空气孔隙可以让超细污染物的范德华力有效吸附点大量减少，且涂层所含孔洞的体积占涂层总体积的20％-98％，该结构亦可有效提高纳米颗粒与污染物接触机会，充分发挥纳米颗粒超高比表面积的量子尺寸优势，有效提高自洁速率。此外，该自洁涂层还可以增加空气填充率，降低空气流通阻力，促进污染物的除去，且该涂层具有较小的孔径，可以有效地避免超细污染物嵌入孔洞中而无法被水冲去，延长产品的使用寿命。此外，多孔结构可以配合空气形成抗静电表面，使得该涂层具有抗静电的作用，减少污染物的吸附，且上述主体材料均为导体材料或半导体材料，可以进一步降低静电吸附力，进而有利于除去吸附的污染物，延长产品的使用寿命。再者，上述主体材料可以使该涂层具有亲水和光催化性，一方面能促使污染物易于离去和分解，延长产品的使用寿命，亲水材料的引入让空隙内部清洁变得方便，水流亦可从空隙内部推走表面污染物颗粒，另一方面可以有效形成复合光学膜堆，降低涂层折射率提高透明度，进而提升产品外观。附图说明图1为实施例1-1的玻璃制品表面涂层在2.00μm下的扫描电子显微镜图；图2为实施例1-1的玻璃制品表面涂层在100nm下的扫描电子显微镜图；图3为实施例1-2的自洁地毯在抗吸附实验(1)中实验前(A)与实验后(B)的表面状态图；图4为对比例1-2的自洁地毯在抗吸附实验(1)中实验前(A)与实验后(B)的表面状态图；图5为实施例1-2的自洁地毯在抗吸附实验(2)中实验前(A)与实验后(B)的表面状态图；图6为对比例1的自洁地毯在在抗吸附实验(2)中实验前(A)与实验后(B)的表面状态图；图7为包含实施例1(左侧)和对比例1(右侧)的自洁涂层的平板喷射碳粉后的状态图；图8为包含实施例1(左侧)和对比例1(右侧)的自洁涂层的平板喷洒水后的状态图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术一实施方式的自洁涂层，具有孔洞之间相互贯通的多孔结构，且涂层所含孔洞的体积占涂层总体积的20％-98％，孔洞的孔径为0.5nm-50nm；自洁涂层主要由主体材料制备而成，所述主体材料为氧化钛、氧化锆、氮化钛、氧化硅、氧化钨、g-C3N4半导体聚合物、钙钛矿半导体、银、铁、金、铝、铜、锌、锡和铂中的一种或多种。需要说明的是，孔洞的孔径是指同一孔洞在同一截面上距离最远的两点之间的距离，孔洞的形状无特别限定，只要满足上述孔径范围即可。另外，本专利技术中“涂层所含孔洞的体积占涂层总体积”、“孔洞含量”、“孔隙率”以及“空隙率”应理解为具有相同的含义，可相互替换。在一实施例中，涂层所含孔洞的体积占涂层总体积的40％-90％。在一实施例中，涂层所含孔洞的体积占涂层总体积的50％-80％。在一实施例中，孔洞的孔径为0.5nm-40nm。在一实施例中，孔洞的孔径为0.5nm-10nm。在一实施例中，孔洞的孔径为0.5nm-1nm。在一实施例中，主体材料中至少包括两种粒径尺寸的材料，且两种粒径尺寸的材料的粒径比大于2。可以理解的是，“主体材料中至少包括两种粒径尺寸的材料”中具有不同尺寸的材料可以为同一种材料也可以为不同种材料，在此不做特别限定。通过选择至少包括两种粒径尺寸的材料作为主体材料，且两种粒径尺寸的材料的粒径比大于2，可以有效地促进更小孔径的多孔结构涂层的形成，一方面有效地提高污染物与涂层的接触面积，另一方面防止污染物陷入孔洞中，提高产品寿命。在一实施例中，主体材料中至少一种材料为长宽比大于1的非球面晶体结构。通过选择该结构的材料，可以在表面堆积形成多孔结构，且该结构的材料可以暴露出最多的表面断裂化学键，从而提高纳米颗粒的相关性能，例如亲水性、光催化性等。此外，还有利于形成较小孔径的多孔结构，从而可以有效地避免超细污染物陷入孔洞中，增强涂料的自洁能力，延长使用寿命。在一实施例中，主体材料中至少一种材料为长宽比大于1.5的非球面晶体结构。其中，非球面晶体结构可以为简单立方、体心立方、面心立方、简单四方、体心四方、简单正交、体心正交、单面心正交、多面心正交、简单单斜、简单三斜、单面心六方、斜方六面体、棱柱、棱锥、双棱锥、纺锤形、菱面体、四面体及其类似结构。在一实施例中，非球面晶体结构为类立方体结构。在一实施例中，非球面晶体结构为纺锤形。在另一实施例中，主体材料中至少一种材料为长宽比在2～4之间的纺锤形结构。在一实施例中，主本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自洁涂层，其特征在于，具有孔洞之间相互贯通的多孔结构，且所述涂层所含孔洞的体积占所述涂层总体积的20％-98％，所述多孔结构中的孔洞的孔径为0.5nm-50nm；/n所述自洁涂层主要由主体材料制备而成，所述主体材料为氧化钛、氧化锆、氮化钛、氧化硅、氧化钨、g-C

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180423 CN 20181036472381.一种自洁涂层，其特征在于，具有孔洞之间相互贯通的多孔结构，且所述涂层所含孔洞的体积占所述涂层总体积的20％-98％，所述多孔结构中的孔洞的孔径为0.5nm-50nm；
所述自洁涂层主要由主体材料制备而成，所述主体材料为氧化钛、氧化锆、氮化钛、氧化硅、氧化钨、g-C3N4半导体聚合物、钙钛矿半导体、银、铁、金、铝、铜、锌、锡和铂中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的自洁涂层，其特征在于，所述主体材料中至少包括两种粒径尺寸的材料，且两种粒径尺寸的材料的粒径比大于2。


3.根据权利要求1所述的自洁涂层，其特征在于，所述主体材料中至少一种材料为长宽比大于1的非球面晶体结构。


4.根据权利要求3所述的自洁涂层，其特征在于，所述主体材料中至少一种材料为长宽比在2～4之间的纺锤形结构。


5.根据权利要求1所述的自洁涂层，其特征在于，所述主体材料中至少一种材料的水接触角小于10度。


6.根据权利要求1所述的自洁涂层，其特征在于，所述主体材料至少含有锐钛矿结构氧化钛，且所述锐钛矿结构氧化钛中含有质量百分含量为0.01％-20％的氧缺陷氧化钛。


7.根据权利要求6所述的自洁涂层，其特征在于，所述氧缺陷氧化钛为氮掺杂氧化钛、碳掺杂氧化钛或氟掺杂氧化钛。


8.根据权利要求7所述的自洁涂层，其特征在于，所述氧缺陷氧化钛是通过晶格掺杂技术形成的氧缺陷氧化钛。


9.根据权利要求5所述的自洁涂层，其特征在于，所述锐钛矿结构氧化钛中还含有粒径小于10nm的量...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰，
申请(专利权)人：刘峰，
类型：发明
国别省市：上海;31