一種自清潔噴涂液制造及使用方法
【專利摘要】本發明揭示了一種自清潔噴涂液制造及使用方法，通過水熱合成法制備TiO2膠體溶液，將其以一定比例溶入有機溶劑制成自清潔噴涂液。經過簡單噴涂或刷涂方式，可快速在玻璃、金屬、衛浴陶瓷及墻體表面形成持久的保護涂層，該涂層具有自清潔能力，在太陽光的照射下，有效降解有機物且與水的接觸角能達到小于5。，很好地實現防雨霧自清潔等性能。
【專利說明】一種自清潔噴涂液制造及使用方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于化工【技術領域】，具體涉及一種自清潔噴涂液的制備及使用方法。
【背景技術】
[0002]自清潔材料是指在自然條件下能保持自身清潔的材料，材料本身具有除臭、抗菌、防污等多重功能。20世紀70年代首次發現TiO2具有自清潔特性以來，TiO2得到了廣泛的研究和應用。特別是納米TiO2的活性高、穩定性好、持續作用時間長以及對環境無害，更成為近年新材料領域的熱點。
[0003]自潔性納米TiO2不僅能夠殺滅細菌等微生物，同時表面受到紫外線照射時，二氧化鈦的價帶電子被激發到了導帶，分別生成Ti3+和氧空位，空氣中的水分子與氧空位鍵合形成表面羥基，形成物理吸附水層，其表面就會有極強的親水性，與水的接觸角減小到5。以下，甚至水滴可以完全浸潤二氧化鈦薄膜表面，附著污物在外部風力、水淋沖力、自重等作用下，能自動從納米TiO2表面剝離下來。從而使其具有長期的自潔去污能力。[0004]在室內環境凈化研究中，利用納米TiO2的光催化性和超親水性，將納米TiO2負載在室內墻紙、日光燈、窗玻璃上，可以除去空氣中的細菌和有機污染物；將納米TiO2負載在室外使用的玻璃幕墻上，可以清除玻璃長期使用沾染的灰塵、油污，避免人工清洗消耗的人力成本和使用的清洗液對環境的污染；經納米TiO2負載的汽車玻璃，可以減小水珠與玻璃表面的潤濕角，水珠直接落下，不影響駕駛員視線，增加行車安全；經納米TiO2負載的抗菌陶瓷用品是醫院、賓館衛生設施抗菌除臭的理想材料；將納米TiO2摻入建筑涂料中，可以提高涂料的防水性，防沾污性，而且對人體和環境無任何損害。將納米TiO2膜用于建筑材料表面時，可使建材表面具有凈化空氣、殺菌、除臭、防污等環保功能，大大節省保潔費用。
[0005]目前使用的TiO2涂層制備方法各有優缺點，如專利號200710134582.2等是先合成無定形的Ti02溶膠，經提拉法成膜，干燥后形成凝膠薄膜，高溫煅燒后轉變成具有光催化性及超親水性的Ti02晶體，從而實現自清潔功能。該方法一次性投資少，可以得到雙面膜。然而它的膜層均勻性比較難把握，膜的催化活性有限。專利200910116704.4使用液相沉淀法是指包含鈦離子的可溶性鹽溶液，當加入沉淀劑后，或在一定的溫度下使溶液發生水解，然后插入清洗干凈的玻璃基片使不溶性的氫氧化物、水合氧化物等粘附在其表面，將溶液中原有的陰離子和溶劑洗去，經熱分解或脫水即得到所需的Ti02薄膜。它同溶膠-凝膠法一樣，存在著容易造成局部濃度過高使產品分散性差膜層不均勻、極易引入雜質，影響產品的自潔效果和美觀性。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種親水性自清潔噴涂液的制備及使用方法。
[0007]實現本發明目的的技術解決方案是:一種自清潔噴涂液的制備方法，采用如下步驟:1.將體積濃度70-80%的冰醋酸、40-50%的鈦酸異丙酯、1-2%的異丙酮以1:1:1比例混合，恒溫加熱75-85°C，并不斷加熱攪拌8小時以上，將得到的溶液蒸餾至原溶液體積的三分之一，將濃縮溶液放進高壓反應釜，恒溫120-200°C反應24-48小時，制得納米TiO2溶膠；
2.將納米TiO2溶膠以體積比1:1-1:2的比例溶入有機溶液，制得自清潔噴涂液，所述有機溶液為體積分數為20-40%聚乙烯醇、20-40%乙醇、20-40%蒸餾水和10%有機硅樹脂的
混合液。
[0008]一種自清潔噴涂液的使用方法，采用如下技術方案
將上述方法制備的自清潔噴涂液在4-40°C溫度范圍內、空氣濕度小于85%時涂裝在玻璃、金屬、衛浴陶瓷或墻體表面。
[0009]可采用噴涂或刷涂方式進行涂裝。
[0010]經自清潔液制備方法步驟I制的的納米TiO2溶膠，粒徑小，表面原子多，因此光吸收效率高，從而增大了表面光生載流子的濃度，另一方面，納米TiO2比表面積大，吸附能力強，因此，TiO2的表面吸附的OH —、水分子、02—表面態增多，由此會帶來含氧小分子活性物種也隨之增加，從而提高了反應效率。
[0011]本產品經過簡單噴涂或刷涂方式，可快速在玻璃、金屬、衛浴陶瓷及墻體表面形成持久的保護涂層，該涂層具有自清潔能力，在太陽光的照射下，有效降解有機物且與水的接觸角能達到小于5%很好地實現防雨霧自清潔等性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明實施例1自清潔噴涂液光催化降解羅丹明B吸光度隨時間變化曲線圖。
[0013]圖2是本發明自實施例1的清潔噴涂液與不使用自清潔噴涂液的玻璃效果對照圖。
[0014]圖3是本發明實施例2的清潔噴涂液與不使用自清潔噴涂液的玻璃效果對照圖。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
1.自清潔噴涂液噴涂應用于建筑物玻璃
(I)制取納米TiO2溶膠:將體積濃度80%的冰醋酸、50%的鈦酸異丙酯、2%的異丙酮以各300mL混合，恒溫加熱75°C，并不斷加熱攪拌8小時。將得到的溶液蒸餾至原溶液體積的三分之一，將濃縮溶液放進高壓反應釜，恒溫120°C反應24小時，制得納米TiO2溶膠。
[0016](2)制取噴涂液:取體積分數40%聚乙烯醇、30%乙醇、20%蒸餾水、10%有機硅樹脂的有機溶液IOOmL,將100ml納米TiO2溶膠溶于該有機溶液，充分攪拌。
[0017](3)鍍膜:將自清潔噴涂液注入噴涂機內，在室溫(4_40°C范圍內空氣濕度小于85%)情況下直接在玻璃表面噴涂，玻璃表面必須干燥無浮塵，注意噴嘴口小于等于
0.5mm,噴嘴距離玻璃表面高度一致且小于20cm，噴涂方向保持一致，且噴涂流量以能完全覆蓋玻璃為佳，不能產生倒掛現象.噴涂后干燥10分鐘即可。
[0018](5)測試:自清潔噴涂液的光催化性能由羅丹明B染料(濃度為8 mg /L)光降解后的吸光度測定。將200 mL的羅丹明B水溶液放入石英管中，加入1ml自清潔噴涂液，使之與可見光源的距離為15 cm,通過對反應液的最大吸收峰(554 nm)處吸光度的變化來測定羅丹明B的降解率。
[0019]測試結果由附圖1所示，羅丹明B降解率隨光照時間的延長而不斷增大，在120min時就可以達到92%以上，說明自清潔噴涂液具有良好的光催化性能可完全降解有機物，去除污潰。
[0020]使用自清潔噴涂液與不使用自清潔噴涂液的玻璃效果如圖2所示，經自清潔噴涂液處理過的玻璃具有親水性，雨水完全不能在玻璃上聚合，水滴可以完全浸潤表面，能自動從玻璃表面剝離下來，從而使玻璃具有長期的自潔去污能力。
[0021]實施例2
2.自清潔噴涂液噴涂應用于建筑物內外墻
(I)制取納米TiO2溶膠:將體積濃度70%的冰醋酸、40%的鈦酸異丙酯、1%的異丙酮以各取300mL混合，恒溫加熱85°C，并不斷加熱攪拌10小時。將得到的溶液蒸餾至原溶液體積的三分之一，將濃縮溶液放進高壓反應釜，恒溫160°C反應48小時，制得納米TiO2溶膠。
[0022](2)制取噴涂液:取體積分數20%聚乙烯醇、40%乙醇、20%蒸餾水、10%有機硅樹脂的有機溶液100ml，將100ml納米TiO2溶膠溶于該有機溶液，充分攪拌.(3)以刷涂方式涂于外墻表面，刷涂前，注意處理不同墻體表面缺陷如細小裂紋、孔洞，表面浮灰及霉斑，完全處理后在室溫(4-40°C范圍內空氣濕度小于85%)下刷涂，待墻面完全干燥后即可。
[0023](4)使用自清潔噴涂液與不使用自清潔噴涂液的墻面效果如圖3所示，經自清潔噴涂液處理過的墻面不僅能夠殺滅細菌等微生物，同時表面受到紫外線照射時，表面可以形成吸附水層，與水的接觸角減小到5。以下，甚至水滴可以完全浸潤二氧化鈦薄膜表面，附著污物在外部風力、水淋沖力、自重等作用下，能自動從納米TiO2表面剝離下來。
[0024]實施例3
3.自清潔噴涂液噴涂應用于衛浴陶瓷表面
(I)制取納米TiO2溶膠:將體積濃度75%的冰醋酸、45%的鈦酸異丙酯、1.5%的異丙酮以各取300mL混合，恒溫加熱85°C，并不斷加熱攪拌8小時，將得到的溶液蒸餾至原溶液體積的三分之一，將濃縮溶液放進高壓反應釜，恒溫200°C反應36小時，制得納米TiO2溶膠。
[0025](2)制取噴涂液:取體積分數30%聚乙烯醇、30%乙醇、30%蒸餾水、10%有機硅樹脂的有機溶液100ml，將100ml納米TiO2溶膠溶于該有機溶液，充分攪拌。
[0026](3)鍍膜:將自清潔噴涂液注入噴涂機內，在室溫(4_40°C范圍內空氣濕度小于85%)情況下直接在玻璃表面噴涂，陶瓷表面必須干燥無浮塵，，噴涂方向保持一致，且噴涂流量以能完全覆蓋玻璃為佳，不能產生倒掛現象.噴涂后干燥10分鐘即可。經自清潔噴涂液處理過的衛浴陶瓷表面具有防灰塵、自動去除油污、消毒防菌等作用。同時附著污物在水流作用下容易從陶瓷表面剝落，節省清潔人力。
【權利要求】
1.一種自清潔噴涂液的制備方法，其特征在于采用如下步驟: 步驟1.將體積濃度為70%-80%的冰醋酸、40%-50%的鈦酸異丙酯和1%_2%的異丙酮以1:1:1比例混合，恒溫加熱75-85°C，并不斷加熱攪拌8小時以上，將得到的溶液蒸餾至原溶液體積的三分之一，將濃縮溶液放進高壓反應釜，恒溫120-200°C反應24-48小時，制得納米TiO2溶膠； 步驟2.將納米TiO2溶膠以體積比1:1-1:2的比例溶入有機溶液，制得自清潔噴涂液，所述有機溶液為體積分數為20%-40%聚乙烯醇、20%-40%乙醇、20%-40%蒸餾水和10%有機娃樹脂的混合液。
2.一種自清潔噴涂液的使用方法，其特征在于將自清潔噴涂液在4-40°C溫度范圍內、空氣濕度小于85%時涂裝在玻璃、金屬、衛浴陶瓷或墻體表面。
3.根據權利要求2所述的自清潔噴涂液的使用方法，其特征在于所述自清潔噴涂液采用以下步驟制備: a.將體積濃度為70%-80%的冰醋酸、40%-50%的鈦酸異丙酯和1%_2%的異丙酮以1:1:1比例混合，恒溫加熱75-85°C，并不斷加熱攪拌8小時以上，將得到的溶液蒸餾至原溶液體積的三分之一，將濃縮溶液放進高壓反應釜，恒溫120-200°C反應24-48小時，制得納米TiO2溶膠； b.將納米TiO2溶膠以體積比1:1-1:2的比例溶入有機溶液，制得自清潔噴涂液，所述有機溶液為體積分數為20%-40%聚乙烯醇、20%-40%乙醇、20%-40%蒸餾水和10%有機硅樹脂的混合液。
4.根據權利要求2所 述的自清潔噴涂液的使用方法，其特征在于可采用噴涂或刷涂方式進行涂裝。
【文檔編號】C09D183/00GK103849261SQ201210514852
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月5日 優先權日:2012年12月5日
【發明者】袁國亮, 王海洋, 駱溁, 馬赫 申請人:南京理工大學