【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自清洁材料领域，具体涉及一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板及其制备方法。
技术介绍
1、自清洁材料的研究和应用在科学和工程领域中具有重要意义。传统材料容易受到环境因素的影响，如污染物、紫外线辐射和氧化等，导致表面污染、老化和失去原有的功能。这不仅影响了材料的外观，还减弱了其性能和寿命。为了解决这一问题，科学家们开始研究和开发具有自洁功能的材料，可以减少污染物的附着、自主清洁和保持良好的表面状态。纳米陶瓷覆膜作为一种重要的自洁材料，具有优异的耐久性和自清洁功能，因此受到了广泛的关注和研究。玻璃纤维板是一种常用的建筑材料，具有轻质、高强度和隔热性能等优势。然而，由于长期暴露在外部环境中，玻璃纤维板容易受到污染、腐蚀和老化的影响，导致外观变差和性能下降。为了提高玻璃纤维板的耐久性和维持良好的外观，科学家们开始研究和开发具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板。
2、传统纳米陶瓷覆膜在自清洁功能方面存在一些局限性，首先，目前使用的纳米陶瓷覆膜中的纳米tio2光催化剂存在一定的局限性。这种催化剂只能利用波长小于387.5nm的紫外光进行催化反应，而这部分光能只占日光光能的3~5%左右，并且随时间变化明显，这意味着纳米陶瓷覆膜只有在紫外光的照射下才能发挥自清洁功能，这严重限制了其应用范围。如公开号为cn115121232a的中国专利公开了一种含有二氧化钛的自清洁膜，但二氧化钛不能充分利用紫外线的所有波段，因此其自清洁能力存在一定局限性。其次目前自清膜的耐候性存在一定局限性，传统自清洁膜的树脂基体不具备自清洁功能
技术实现思路
1、（1）解决的技术问题：
2、本专利技术的目的是提供一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板及其制备方法，解决目前纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板在自清洁和耐候性能不足的问题。
3、（2）技术方案
4、为了实现上述目的，本专利技术提供如下的技术方案：
5、一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，自上而下依次包括纳米陶瓷覆膜、petg层、玻璃纤维板，所述的纳米陶瓷覆膜与petg层、petg层与玻璃纤维板之间由各自独立的粘接层粘接；所述的纳米陶瓷覆膜的厚度为30~50μm；所述的petg层的厚度为50~150μm，所述粘接层厚度为20~50μm；
6、所述的纳米陶瓷覆膜由如下重量份的各组分组成：40~65份氧化锌/二氧化钛复合微球、20~45份聚四氟乙烯微粉、5~10份改性聚偏二氟乙烯、4~8份苯胺甲基三乙氧基硅烷、3~7份聚酰胺固化剂和5~10份丙酮；
7、进一步，所述的氧化锌/二氧化钛复合微球制备方法如下：以重量份数计，将5~10份醋酸锌、2~6份醋酸、8~16份硅烷偶联剂kh-550和40~80份乙醇混合均匀后得到氧化锌前驱体溶液，加入30~60份掺杂二氧化钛微球搅拌均匀后进行过滤，然后使掺杂二氧化钛微球表面均匀覆上氧化锌前驱体，然后在空气气氛下，在400~500℃下煅烧3~6h，冷却后得到负载氧化锌的二氧化钛复合微球。
8、进一步，所述的含锌前驱体为乙酸锌、醋酸锌或乙二酸锌。
9、本专利技术采用氧化锌/二氧化钛复合微球的设计旨在提高材料的自清洁性和耐候性。目前使用的纳米tio2光催化剂只能利用波长小于387.5nm范围的紫外光进行催化反应，而这部分光能只占日光光能的3~5%左右，并且随时间变化明显。这是纳米tio2光催化剂的一个缺点，即必须有紫外光才能发挥作用，极大地限制了其应用范围。然而，通过将氧化锌和二氧化钛两种半导体进行耦合可以实现对可见光的吸收和利用。其中，氧化锌能够吸收可见光，在可见光范围内激发电子跃迁，而二氧化钛则能够利用氧化锌产生的电子进行光催化反应。这种复合光催化剂的设计可以大大拓宽光谱利用范围，使得光催化剂能够利用更广泛的光源进行催化反应。同时，将两种半导体耦合制成光催化剂还能增大电荷分离效果。当两种能带结构不同的半导体复合时，其中一个半导体的导带电势较高，另一个半导体的导带电势较低。这样的能带结构差异使得光生电子从电势较低的半导体转移到电势较高的半导体，而空穴则向相反方向移动。这种电子和空穴的分离效果可以有效提高光催化剂的光催化效果。氧化锌/二氧化钛复合微球还具备良好的自清洁功能。当复合微球暴露在光照下时，可见光的激发能量将激励氧化锌和二氧化钛中的电子跃迁，产生活性氧物种。这些活性氧物种能够与附着在复合微球表面的有机污染物分子发生氧化反应，使其分解成无害的物质。同时，由于复合微球的特殊结构和表面特性，污染物分子很难附着在其表面，减少了污染物的积聚和沉积，从而实现了自清洁效果。除了自清洁性和光谱利用范围的拓宽，氧化锌/二氧化钛复合微球的设计还能提高材料的耐候性。氧化锌和二氧化钛都具有较好的耐候性，能够抵抗紫外线的照射、高温、湿度和化学物质的侵蚀等。此外，复合微球的结构可以提供更高的结构稳定性和抗剥落性，使得材料更耐久。
10、进一步，所述的掺杂二氧化钛微球的制备方法为：将20~50份异丙醇钛、0.5~2.5份硝酸铈、40~80份乙醇和1~3份盐酸混合均匀后加入高压釜中，在140~160℃下保温10~20h，冷却后经过离心、过滤、洗涤后得到掺杂二氧化钛微球。
11、进一步，所述的异丙醇钛和硝酸铈的质量比为（20~80）:1。
12、本专利技术采用铈掺杂二氧化钛的目的在于提高纳米陶瓷覆膜的自清洁和耐候性。首先，铈掺杂二氧化钛在光照条件下表现出优异的光催化活性。当受到光照时，铈掺杂二氧化钛表面的纳米颗粒吸收光能，激发电子跃迁，形成活性氧物种，如超氧阴离子和羟基自由基等。这些活性氧物种具有强氧化性能，能够与有机污染物发生反应，将其降解为无害的物质，从而实现了光催化降解污染物的效果。其次，在耐候性能方面，铈掺杂二氧化钛表现出较高的稳定性和抗紫外线性能。它能够抵御紫外线的照射，不易发生颜色变化或降解，从而保持较长时间的自清洁效果。此外，铈掺杂二氧化钛还表现出优异的耐酸碱腐蚀性能，能够在不同的环境条件下保持稳定性能。综合而言，本专利技术采用铈掺杂二氧化钛可以有效提高纳米陶瓷覆膜的自清洁和耐候性能。光催化活性能够降解有机污染物，保持表面的清洁；耐候性能能够抵御紫外线和酸碱腐蚀，保持覆膜的稳定性。因此，铈掺杂二氧化钛具有广阔的应用前景，特别适用于需要高度自清洁和耐候性的纳米陶瓷覆膜应用。
13、进一步，所述的改性聚偏二氟乙烯的制备方法如下：以重量份数计，将2~6份偶氮二异丁腈、2~6份甲基丙烯酸缩水甘油酯、20~35份聚偏二氟本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，自上而下依次包括纳米陶瓷覆膜、PETG层、玻璃纤维板，所述的纳米陶瓷覆膜与PETG层、PETG层与玻璃纤维板之间由各自独立的粘接层粘接；所述的纳米陶瓷覆膜的厚度为30~50μm；所述的PETG层的厚度为50~150μm，所述粘接层厚度为20~50μm；所述的纳米陶瓷覆膜由如下重量份的各组分组成：40~65份氧化锌/二氧化钛复合微球、20~45份聚四氟乙烯微粉、5~10份改性聚偏二氟乙烯、4~8份苯胺甲基三乙氧基硅烷、3~7份聚酰胺固化剂和5~10份丙酮。
2.如权利要求1所述的一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，其特征在于，所述的氧化锌/二氧化钛复合微球制备方法如下：以重量份数计，将5~10份含锌前驱体、2~6份醋酸、8~16份硅烷偶联剂KH-550和40~80份乙醇混合均匀后得到氧化锌前驱体溶液，加入30~60份掺杂二氧化钛微球搅拌均匀后进行过滤，然后使掺杂二氧化钛微球表面均匀覆上氧化锌前驱体，然后在空气气氛下，在400~500℃下煅烧3~6h，冷却后得到负载氧化锌的二氧化钛复合微球。
4.如权利要求2所述的一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，其特征在于，所述的掺杂二氧化钛微球的制备方法为：将20~50份异丙醇钛、0.5~2.5份硝酸铈、40~80份乙醇和1~3份盐酸混合均匀后加入高压釜中，在140~160℃下保温10~20h，冷却后经过离心、过滤、洗涤后得到掺杂二氧化钛微球。
5.如权利要求4所述的一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，其特征在于，所述的异丙醇钛和硝酸铈的质量比为（20~80）:1。
6.如权利要求1所述的一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，其特征在于，所述的改性聚偏二氟乙烯的制备方法如下：以重量份数计，将2~6份偶氮二异丁腈、2~6份甲基丙烯酸缩水甘油酯、20~35份聚偏二氟乙烯和30~65份N,N-二甲基甲酰胺加入反应釜中，在60~90℃下磁力搅拌3~6h，冷却后得到改性聚偏二氟乙烯。
7.如权利要求1所述的一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，其特征在于，所述的纳米陶瓷覆膜的制备方法如下：将氧化锌/二氧化钛复合微球和丙酮混合均匀后，依次加入聚四氟乙烯微粉、改性聚偏二氟乙烯和苯胺甲基三乙氧基硅烷超声搅拌均匀后，加入聚酰胺固化剂，不断搅拌，混合均匀后，倒入模具，热压为纳米陶瓷覆膜。
8.如权利要求1所述的一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，其特征在于，所述的粘接层由如下重量份的各组分组成：15~25份聚氟乙烯-乙烯共聚物、2~4份丁腈橡胶、20~40份环氧树脂、30~60份二甲苯和1~2.5份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、0.5~2份双氰胺。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板的制备方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，自上而下依次包括纳米陶瓷覆膜、petg层、玻璃纤维板，所述的纳米陶瓷覆膜与petg层、petg层与玻璃纤维板之间由各自独立的粘接层粘接；所述的纳米陶瓷覆膜的厚度为30~50μm；所述的petg层的厚度为50~150μm，所述粘接层厚度为20~50μm；所述的纳米陶瓷覆膜由如下重量份的各组分组成：40~65份氧化锌/二氧化钛复合微球、20~45份聚四氟乙烯微粉、5~10份改性聚偏二氟乙烯、4~8份苯胺甲基三乙氧基硅烷、3~7份聚酰胺固化剂和5~10份丙酮。
2.如权利要求1所述的一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，其特征在于，所述的氧化锌/二氧化钛复合微球制备方法如下：以重量份数计，将5~10份含锌前驱体、2~6份醋酸、8~16份硅烷偶联剂kh-550和40~80份乙醇混合均匀后得到氧化锌前驱体溶液，加入30~60份掺杂二氧化钛微球搅拌均匀后进行过滤，然后使掺杂二氧化钛微球表面均匀覆上氧化锌前驱体，然后在空气气氛下，在400~500℃下煅烧3~6h，冷却后得到负载氧化锌的二氧化钛复合微球。
3.如权利要求2所述的一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，其特征在于，所述的含锌前驱体为乙酸锌、醋酸锌或乙二酸锌。
4.如权利要求2所述的一种纳米陶瓷覆膜的具有超耐候自洁功能的玻璃纤维板，其特征在于，所述的掺杂二氧化钛微球的制备方法为：将20~50份异丙醇钛、0.5~2.5份硝酸铈、40~80份乙醇和1~3份盐酸混合均匀...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙大东，刘子海，
申请(专利权)人：常州天瑞新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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