纳米自清洁涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于功能材料技术领域，特别涉及纳米自清洁涂料及制备方法。搅拌下将锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶或掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶加入到溶剂中，然后加入聚硅氧烷原料；或在搅拌下将聚硅氧烷原料加入到溶剂中，然后加入锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶或掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶；充分搅拌，得到纳米自清洁涂料。将涂料涂覆在基材上后形成的自清洁涂层在紫外或紫外－可见光照射下具有高效活性。涂料中聚硅氧烷的质量百分比含量为０．５～２０％，溶剂的质量百分比含量为６０～９９％，锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶或掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶的质量百分比含量为０．５～２０％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能材料
，特别涉及。
技术介绍
日常生活中，随着人们健康意识的日益增强，人们的生存环境状况越来越多的引 起人们的注意，甲醛、苯等一系列衍生物严重危害着人们的身体健康。随着我国建筑工业的迅猛发展，瓷砖、玻璃等建筑材料的清洗方式却没有任何改 变。人工清洗即不方便也不安全，另外，长期使用清洗剂不仅浪费资源，还将对环境带来污 染，不符合目前国家倡导的环保、节约方针。将自清洁涂料应用于玻璃、陶瓷、氟碳板及其它 电子装置上，一方面可以利用自清洁涂料中的二氧化钛半导体粒子自身的光催化作用，能 够分解吸附在基材表面的有机污染物，令基材表面保持洁净；另一方面还可以利用自清洁 涂料中的二氧化钛的良好的抑菌、杀菌作用，在将自清洁涂料应用于这些基材表面时可以 起到抑制病菌的传播。在紫外光照射下，二氧化钛具有良好的亲水性和分解有机物质的本 领，因此当空气中的尘土、菌类等有机物附着在基材表面时，基材表面上的二氧化钛的自动 分解机制就会启动，从而达到保持基材表面长久清洁的目的。这种自清洁材料的预期寿命 可达十年之久，可广泛应用于医院手术室的抗菌材料、汽车的后视镜、家居的浴室、盥洗室 以及污水净化系统等。生产自清洁涂料的方法有很多种，CN 200510095423. 7中所述的是超双疏自清 洁涂料，虽然自清洁效果不错，但是制备方法比较繁琐，很难在大面积的工程表面施工。 CN200410015409. 7中所述的自清洁涂料具有较高的光催化活性，但是制备材料选取的是二 氧化钛粉体、二甲苯、铝粉漆、消泡剂、抗氧化剂等，所以很难保证涂料的均一稳定性和环保 性。国外关于自清洁涂料也有多篇专利报道，如日本Cental Glass公司、Nippon Sheet Glass 公司、Nippon Soda 公司禾口 Rhone Poulenc Chimie 等。以上专利和技术制备出的自清洁涂料存在的共同问题是(1)具有很好的亲水性，但是光催化活性没有本质性的提高，而自清洁材料最关键 的是亲水性能和光催化活性这两项性能的共同提高才能实现真正意义上的自清洁。(2)自清洁涂料使用范围受到限制，只能在固定温度下喷涂，温度梯度变化不大， 在不同温度下做出的自清洁样品参差不齐，不光外观受影响，涂层的性能也得不到充分发 挥。(3)所得到的超亲水膜的强度较低，生产成本高，从而制约自清洁涂料的产业化应用。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于克服现有技术的不足，提供在常温和较高温度(60°C 120°C )下都可以喷涂形成自清洁涂层的在紫外或紫外-可见光照射下具有高效活性的纳米自清洁涂料。本专利技术的目的之二在于提供一种在紫外或紫外-可见光照射下具有高效活性的 纳米自清洁涂料的制备方法。本专利技术的目的之三在于提供在紫外或紫外_可见光照射下具有高效活性的纳米 自清洁涂料用途。本专利技术中的纳米自清洁涂料是由聚硅氧烷原料、锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶及溶 剂组成，其中，在涂料中聚硅氧烷的质量百分比含量为0. 5 20%，锐钛矿型纳米二氧化钛 溶胶的质量百分比含量为0. 5 20%，溶剂的质量百分比含量为60 99% ；或是由聚硅氧烷原料、掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶及溶 剂组成，其中，在涂料中聚硅氧烷的质量百分比含量为0. 5 20%，掺杂稀土离子或金属离 子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶的质量百分比含量为0. 5 20%，溶剂的质量百分比含量 为60 99%，掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶中的稀土离子或金 属离子与锐钛矿型纳米二氧化钛的质量百分比为0. 1 2. 0%。所述的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶或掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米 二氧化钛溶胶的粒径为10 30nm。所述的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶的制备方法可参照CN03119113. 4 ；将偏钛酸 分散到0. 05 3M的硝酸溶液中，在25 90°C的温度下解胶(一般为1 8小时)后得 到；其中，溶胶中的锐钛矿型纳米二氧化钛的质量百分比含量为5. 7 20%。所述的掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶的制备方法可参 照CN03119113. 4，其中在所述的制备锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶的胶溶过程中加入稀土盐 溶液或加入金属盐溶液获得掺杂稀土离子或金属离子的溶胶；将偏钛酸和稀土盐溶液或金 属盐溶液分散到0. 05 3M的硝酸溶液中，在25 90°C的温度下解胶(一般为1 8小时) 后得到；其中，溶胶中的锐钛矿型纳米二氧化钛的质量百分比含量为5. 7 20%，稀土盐或 金属盐中的稀土离子或金属离子与锐钛矿型纳米二氧化钛的质量百分比为0. 1 2%。所述的稀土盐选自硝酸镧、硝酸铈、硝酸钕、硝酸铒等中的一种或任意两种的混合 物。所述的金属盐选自硝酸铁、硝酸铜等或它们的混合物。所述的稀土离子选自Ce3+、La3+、Nd3+、Eu3+等中的一种或任意两种；所述的金属离 子选自Fe3+、Cu2+等或它们的混合物。所述的溶剂选自水、甲醇、质量浓度为95%的乙醇中的一种；或选自水、无水乙 醇、甲醇、质量浓度为95%的乙醇、异丙醇、丙酮、丁醇、丁酮、丁二醇、丙二醇、乙二醇、异丁 醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇甲醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、N-甲基吡咯烷酮、水 性抗刮增滑剂、成膜剂所组成的组中的至少三种的混合物。 所述的水性抗刮增滑剂为广州市斯洛柯化学有限公司的Silok -8300PS或 Silok -8510。所述的成膜剂是乙二醇醚类或乙烯基乙二醇丁基醚。所述的乙二醇醚类是乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚等中的一种。所述的聚硅氧烷优选是北京中科赛纳玻璃技术有限公司生产的DR100。纳米自清洁涂料中的聚硅氧烷和锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶或掺杂稀土离子或 金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶在基材表面形成的复合纳米离子的粒径为15 30nm，该复合纳米离子不仅保持了二氧化钛的光催化和超亲水性能，而且由于复合纳米离 子中的聚硅氧烷的存在提高了二氧化钛与基材(如瓷砖、玻璃、太阳能电池板、氟碳板、水 泥板等等)之间的粘接性，从而保证了基材上的由纳米自清洁涂料获得的自清洁纳米涂层 的牢固性和耐磨性。在不掺杂稀土离子或金属离子时获得的纳米自清洁涂料，使用该涂料时获得的自 清洁纳米涂层在紫外光照射下具有超亲水性能(涂层表面与水的接触角小于5度)。在掺杂稀土离子或金属离子时获得的纳米自清洁涂料，使用该涂料时获得的自清 洁纳米涂层在紫外和可见光照射下具有超亲水性能(涂层表面与水的接触角小于5度)。本专利技术的纳米自清洁涂料的制备方法在搅拌下将锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶或 掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶加入到溶剂中，然后加入聚硅氧烷 原料，充分搅拌，得到纳米自清洁涂料；或在搅拌下将聚硅氧烷原料加入到溶剂中，然后加入锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶 或掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶，充分搅拌，得到纳米自清洁涂 料；其中，在涂料中聚硅氧烷的质量百分比含量为0. 5 20%，溶剂的质量百分比含 量为60 99%，锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶的质量百分比含量为0. 5 20%或掺杂稀土 离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶的质量百分比含量为0. 5 20%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米自清洁涂料，其特征是：所述的涂料是由聚硅氧烷原料、锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶及溶剂组成，其中，在涂料中聚硅氧烷的质量百分比含量为０．５～２０％，锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶的质量百分比含量为０．５～２０％，溶剂的质量百分比含量为６０～９９％；或　　所述的涂料是由聚硅氧烷原料、掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶及溶剂组成，其中，在涂料中聚硅氧烷的质量百分比含量为０．５～２０％，掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶的质量百分比含量为０．５～２０％，溶剂的质量百分比含量为６０～９９％，掺杂稀土离子或金属离子的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶中的稀土离子或金属离子与锐钛矿型纳米二氧化钛的质量百分比为０．１～２％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张玲娟，戴道荣，江雷，
申请(专利权)人：北京中科赛纳玻璃技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]