一种光催化剂负载用粘结剂的制造工艺及其应用方法，粘结剂制备是将乳化剂、水和甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的混合物搅拌预乳化；加引发剂得种子乳液；再将甲基丙烯酸羟丙酯与丙烯酸的混合物和引发剂缓滴到种子乳液中；升温后加引发剂得水性丙烯酸酯聚合物乳液；再加入固化剂得到粘结剂。应用时先吹扫载体，将粘结剂乳液喷涂载体表面并晾干，再将光催化剂喷涂在载体表面，高温下固化交联。本发明专利技术在载体表面喷涂粘结剂干燥后得一层柔软且具粘性的薄膜，当再喷涂光催化剂时能够很容易粘附上去，高温后变得硬而韧，从而增加粘结强度，使催化剂难以从载体上脱落。同时，也保证了光催化剂裸露在载体的表面，有助于光催化剂效能的发挥。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光催化剂负载用粘结剂的制造工艺，以及利用该粘结剂粘连光催化剂到载体上的方法。
技术介绍
随着经济的高速发展，由此所带来的环境问题引起了人们日益关注。水污染，大气污染等问题影响了人们的身体健康，导致了各种疾病的发生。环境污染问题限制了中国经济可持续发展的能力。现有技术中，在有机污染物的各种治理方法中，光催化技术因其具有能耗低、反应条件温和、反应速率快等优点，已成为当前世界有机污染物治理的主流研究方向。光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，光催化剂也称之为光触媒，是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称，一般是指波长在400nm以下的紫外光的照射下具有光催化作用的物质。所谓光催化，是通过400nm 以下的紫外光激发而生成并在表面扩散开来的空穴和电子与在其表面吸附的分子进行氧化还原反应，通过该氧化还原反应而将吸附于催化剂表面的有机物分解。世界上能作为光触媒的材料众多，包括二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）、氧化锡（SnO2）、二氧化锆（ZrO2）、硫化镉（CdS）等多种氧化物硫化物半导体。作为光催化剂的代表，二氧化钛（TiO2） 具有催化活性高、热稳定性能好、使用寿命长、生物相容性好、抗腐蚀性能强等特点，倍受青睐。但是在光催化剂的工业化应用过程中，需要解决光催化剂与反应物的分离问题，同时还需要使光催化剂负载在特定的载体上，避免光催化剂的流失，因此光催化剂的负载技术成为其推广应用的关键技术。目前常用的催化剂负载技术主要有吸附法，如专利CN 103934008提到了将磷酸银光催化剂在酸处理过的埃洛石表面进行沉淀反应，得到埃洛石负载的磷酸银光催化剂。但是这种方法存在的问题是磷酸银的光催化活性不高，且价格较贵，虽然有部分磷酸银沉积在埃洛石内部孔洞内，但大部分附着在埃洛石表面的光催化剂很容易脱落。还有一种方法是先制备光催化剂前驱体，如专利CN 103861634，再将特定的载体浸渍在前驱体溶液中，最后将特定的载体从前驱体溶液中取出，进行焙烧后，得到负载光催化剂的载体，这种方法同样存在着附着力较差，且原位制备的光催化剂活性不高的问题。商品化的二氧化钛（TiO2）光催化剂活性高，且可以稳定地规模化生产，但是其为固体粉末形式，难以负载到特定的载体上，一般采用与粘结剂混合的方法，将粘结剂涂敷到载体表面，从而使光催化剂固定在载体上。这种方法避免了光催化剂的脱落问题，但是光催化剂的表面被涂层覆盖，严重影响了其光催化的效果。专利CN101485974提供了一种先在载体表面涂敷硅溶胶作为粘结剂，再喷涂二氧化钛（TiO2）悬浮液，干燥后即得到负载光催化剂的载体。这种方法能够保证光催化剂裸露在载体表面，有助于光催化性能的发挥，但是硅溶胶在成膜过程中体积收缩较大，涂膜易开裂，容易引起涂层脱落，导致光催化剂从载体上脱离。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种光催化剂负载用粘结剂的制造工艺及其应用方法，使光催化剂粉末能够牢固地负载在特定的载体上，并且其表面裸露在空气中，从而能够充分发挥光催化性能。本专利技术采用了下列技术方案解决了其技术问题。本专利技术所述的光催化剂负载用粘结剂的制造工艺，其粘结剂根据以下步骤制备：水性丙烯酸酯聚合物乳液的合成，其中各组分的含量以水性丙烯酸酯聚合物乳液总量的重量百分比计算，（1）将乳化剂0.05～1.5％、水50～70％和甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的混合物15～35％在常温下进行搅拌预乳化，所述甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的混合物中甲基丙烯酸甲酯含量为该混合物重量的50～70％；（2）加入引发剂，控制反应温度在75～85℃，反应时间20min～30min，得到种子乳液；（3）再将甲基丙烯酸羟丙酯与丙烯酸的混合物9～15％和引发剂，缓慢滴加到种子乳液中反应，反应时间3～4小时，所述甲基丙烯酸羟丙酯和丙烯酸的混合物中甲基丙烯酸羟丙酯含量为该混合物重量的90～95％；（4）升温至90～95℃，补加引发剂，反应时间1小时，得到水性丙烯酸酯聚合物乳液；制备含固化剂的水性丙烯酸酯聚合物乳液：（5）在上述水性丙烯酸酯聚合物乳液中加入含有异氰酸酯活性基团的水性交联固化剂乳液，其用量为所含异氰酸酯活性基团摩尔数是上述水性丙烯酸酯聚合物乳液中甲基丙烯酸羟丙酯分子摩尔数的0.7～0.9倍，混合搅拌后最终得到含固化剂的水性丙烯酸酯聚合物乳液，即为光催化剂负载用粘结剂。上述的乳化剂为烷基酚基聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠的混合物，其中烷基酚基聚氧乙烯醚的含量为该混合物重量的50％。上述的乳化剂也可以是烷基酚基聚氧乙烯醚与十二烷基苯磺酸钠的混合物，其中烷基酚基聚氧乙烯醚的含量为该混合物重量的50％。上述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，其总用量为水性丙烯酸酯聚合物乳液总量的0.5％～1％，其中在步骤（2）加入40％，步骤（3）加入40％，步骤（4）加入20％。本专利技术所述的光催化剂负载用粘结剂的应用方法，采用以下列步骤使用本专利技术粘结剂将光催化剂负载在载体上：（1）将光催化剂载体进行空气吹扫，除去表面吸附的颗粒和粉尘；（2）将粘结剂乳液采用喷涂或浸渍的方法涂敷在载体表面，涂层厚度在0.1～0.5mm之间，在温度在10～45℃状态下晾24小时；（3）将光催化剂粉末喷洒或喷涂或加水配成浓度30～50％的悬浮液的形式喷涂在载体表面，使其粘附在载体表面的粘结剂上，控制光催化剂用量为1～2g/m2；（4）将表面负载光催化剂的载体在120℃温度下进行固化交联1小时，使表面涂层硬化，即完成将光催化剂负载在载体上。。本专利技术的有益效果体现在于当粘结剂采用喷涂或浸渍的方法粘附在载体表面时，干燥后得到的是一层柔软而具有粘性的薄膜。当光催化剂喷洒或喷涂在载体表面时，能够很容易的粘附在具有粘性的薄膜表面。再通过高温交联使涂层变得硬而韧，增加了光催化剂在薄膜表面的粘结强度，使催化剂难以从载体上脱落。同时，这种负载方法也保证了光催化剂裸露在载体的表面，有助于光催化剂效能的发挥。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步的描述。一、光催化剂负载用粘结剂的合成。实施例1在反应釜中加入烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）0. 375g，十二烷基苯磺酸钠0. 375g（合计0. 75g），去离子水105g，甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯混合物30g（其中甲基丙烯酸甲酯21g，丙烯酸丁酯9g），混合预乳化后，加入0.3g过硫酸铵，升温至75℃反应30min。将甲基丙烯酸羟丙酯和丙烯酸混合物13.5g（其中甲基丙烯酸羟丙酯12.15g，丙烯酸1.35g），过硫酸铵0.3g缓慢滴加到反应釜中，反应3小时。升温至90℃，再补加0.15g过硫酸铵，反应1小时。降至室温后，加入60g水性固化剂HR-0320（NCO含量4.5％），得到水性粘结剂。实施例2在反应釜中加入烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）1.5g，十二烷基硫酸钠1.5g（合计3g），甲基丙烯酸甲酯35g，丙烯酸丁酯35g，去离子水100g混合预乳化后，加入0.8g份过硫酸铵，升温至85℃反应20min。将23.75g甲基丙烯酸羟丙酯和1.25g丙烯酸混合，加入0.8g过硫酸铵，缓慢滴加到反应釜中，反应4小时。升温至95℃，再补加0.4g过硫酸铵，反应1小时。降至室温本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光催化剂负载用粘结剂的制造工艺，其特征在于：所述的粘结剂制备根据以下步骤：水性丙烯酸酯聚合物乳液的合成，其中各组分的含量以水性丙烯酸酯聚合物乳液总量的重量百分比计算，（1）将乳化剂0.05～1.5％、水50～70％和甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的混合物15～35％在常温下进行搅拌预乳化；（2）加入引发剂，控制反应温度在75～85℃，反应时间20min～30min，得到种子乳液；（3）再将甲基丙烯酸羟丙酯与丙烯酸的混合物9～15％和引发剂，缓慢滴加到种子乳液中反应，反应时间3～4小时；（4）升温至90～95℃，补加引发剂，反应时间1小时，得到水性丙烯酸酯聚合物乳液；制备含固化剂的水性丙烯酸酯聚合物乳液：（5）在上述水性丙烯酸酯聚合物乳液中加入含有异氰酸酯活性基团的水性交联固化剂乳液，其用量为所含异氰酸酯活性基团摩尔数是上述水性丙烯酸酯聚合物乳液中甲基丙烯酸羟丙酯分子摩尔数的0.7～0.9倍，混合搅拌后最终得到含固化剂的水性丙烯酸酯聚合物乳液，即为光催化剂负载用粘结剂，所述的乳化剂为烷基酚基聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠的混合物；或者烷基酚基聚氧乙烯醚与十二烷基苯磺酸钠的混合物,所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，其总用量为水性丙烯酸酯聚合物乳液总量的0.5％～1％，其中在步骤（2）加入40％，步骤（3）加入40％，步骤（4）加入20％。...
【技术特征摘要】
1.一种光催化剂负载用粘结剂的制造工艺，其特征在于：所述的粘结剂制备根据以下步骤：水性丙烯酸酯聚合物乳液的合成，其中各组分的含量以水性丙烯酸酯聚合物乳液总量的重量百分比计算，（1）将乳化剂0.05～1.5％、水50～70％和甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的混合物15～35％在常温下进行搅拌预乳化；（2）加入引发剂，控制反应温度在75～85℃，反应时间20min～30min，得到种子乳液；（3）再将甲基丙烯酸羟丙酯与丙烯酸的混合物9～15％和引发剂，缓慢滴加到种子乳液中反应，反应时间3～4小时；（4）升温至90～95℃，补加引发剂，反应时间1小时，得到水性丙烯酸酯聚合物乳液；制备含固化剂的水性丙烯酸酯聚合物乳液：（5）在上述水性丙烯酸酯聚合物乳液中加入含有异氰酸酯活性基团的水性交联固化剂乳液，其用量为所含异氰酸酯活性基团摩尔数是上述水性丙烯酸酯聚合物乳液中甲基丙烯酸羟丙酯分子摩尔数的0.7～0.9倍，混合搅拌后最终得到含固化剂的水性丙烯酸酯聚合物乳液，即为光催化剂负载用粘结剂，所述的乳化剂为烷基酚基聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠的混合物；或者烷基酚基聚氧乙烯醚与十二烷基苯磺酸钠的混合物,所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，其总用量为水性丙烯酸酯聚合物乳液总量的0.5％～1％，其中在步骤（2）加入40％，步骤（3）加入40％，步骤（4）加入20％。2.根据权利要求1所述的一种光催化剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈春民，
申请(专利权)人：上海中辉利华环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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