天然石材表面纳米二氧化钛的改性方法技术

技术编号:1470621 阅读:235 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术一种天然石材表面纳米二氧化钛的改性方法,属于纳米涂层材料的应用领域,涉及纳米石材概念的提出,用摩尔浓度为1~3mol/L的纳米二氧化钛溶胶与有机溶剂混合涂覆或浸泡天然石材,然后,经低温干燥、烧结完成对天然石材的表面改性,其中,所述的纳米二氧化钛的粒径为5~15nm,纳米二氧化钛溶胶与有机溶剂的体积比为1∶1.5~2.5。优点是:通过纳米二氧化钛表面改性工艺的天然石材色泽通透,纯正自然,不改变天然石材的外观颜色;绿色环保,不挥发刺鼻气味、无毒无害,耐污性能优良,具杀菌、去味、防霉、自净、净化空气的作用,使细菌和霉菌无法寄生,适用范围广泛,特别适用于生产家居台面板,具有杀菌和防污作用。

Method for modifying nano titanium dioxide on natural stone surface

The invention relates to a modification method of nano titanium dioxide on natural stone surface, which belongs to the field of application of nano coating materials, put forward the concept of involving nano stone, with the molar concentration is 1 ~ 3mol / L nano titanium dioxide sol and organic solvent coating or soaking natural stone, then, after low temperature drying and sintering surface of natural stone the modification, among them, the particle size of nano TiO2 is 5 ~ 15nm, nano titanium dioxide sol and organic solvent volume ratio of 1: 1.5 to 2.5. The advantages are: through the process of surface modification of nano titanium dioxide natural stone color transparent, pure and natural, does not change the appearance of natural stone color; green, pungent odor, non-toxic volatile, excellent stain resistance, effects of sterilization, removing odor, mildew, purification, air purification, so that bacteria and fungi cannot parasitism, wide application range, particularly suitable for the production of Home Furnishing Taiwan panel, has bactericidal and antifouling effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米涂层材料的应用领域,涉及纳米石材概念的提 出,尤其是一种,是天然石材 与纳米技术的结合。
技术介绍
随着建材行业的发展,有利于节约资源以及绿色环保的材料将大 受欢迎。天然石材作为一种质量可靠、美观大方的建筑、装饰材料越 来越受到人们的青睐,但天然石材本身不具备降解甲醛、苯等有害物 质的能力。近年来,Ti02光催化氧化技术已经引起了材料学、化学和环境科 学与工程学界的广泛重视,开展了大量的研究。实践证明,对一些毒 性大、生物难降解的有机污染物,利用Ti02光催化剂的光生强氧化性, 在常温、常压下就可以彻底氧化为&0、 C02等小分子。光催化技术不 仅能够处理多种有机污染物,而且具有很好的杀菌及抑制病毒活性的 作用。1、 Ti02的杀菌机理由于Ti02在能量大于禁带宽度的光照下,会产生电子-空穴对。 同时,电子-空穴会分别与催化剂颗粒表面被俘获或吸附的颗粒表面 物质反应,生成氢氧自由基'OH, ,0H是一种氧化能力很强的自由 基,几乎无选择地氧化多种有机物,是光催化氧化的主要活性物质。 而且Ti02以其无毒、催化活性高、稳定性好以及抗氧化能力强等优点备受青睐,特别是在环保领域。近年来,纳米技术的出现为这一领域注入了新的活力,纳米Ti02具有明显的表面效应和量子尺寸效应,从而使它在光作用下有更强的氧化还原能力,从而提高了其光催化效 应。2、影响Ti02光催化活性的主要因素影响Ti02光催化活性的主要因素包括催化剂自身结构、外加组分 等因素。催化剂结构对催化剂的活性起关键作用,主要包括催化剂的晶型 和粒径。通常Ti02有三种晶型锐钛矿、金红石和板钛矿。通常认为 锐钛矿是活性最高的一种晶型,其次是金红石型,而板钛矿和无定型 Ti02没有明显的光催化性。而且二氧化钛必须经过纳米技术处理,颗 粒越小效果越好,颗粒细,比表面积大,光照效应强。研究证明,光 触媒颗粒大小应在30nm以下,本专利技术采用的纳米Ti02溶胶,颗粒达 到了 10 nm左右且为锐钛矿型,正好吻合了Ti02光催化活性的要求。Ti02半导体的禁带宽度较大,仅能利用太阳光中的近紫外线,且 量子效率较低。为了提高光催化剂的效率,通过磷能一定程度改善光 催化的量子效率。可以促进光生电子和空穴的分离,还可以增加表面 活性中心的数量。本专利技术的申请人旨在利用Ti02具备的优异光催化活性,对天然石 材进行表面改性,以期获得一种具有消毒杀菌降解有害物质的天然石 材。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种天然石材表面纳米二 氧化钛的改性方法,通过对天然石材表面进行二氧化钛纳米改性,使天然石材表面具有消毒、杀菌、降解有害物质的效果。比一般的装饰 材料在室内外装潢中都具有明显优势。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案为 一种天然石材表 面纳米二氧化钛的改性方法,用摩尔浓度为1 3mol/L的纳米二氧化钛溶胶与有机溶剂混合涂覆或浸泡天然石材,然后,经低温干燥、烧 结完成对天然石材的表面改性,其中,所述的纳米二氧化钛的粒径为 5 15nm,纳米二氧化钛溶胶与有机溶剂的体积比为1: 1. 5 2. 5。纳米二氧化钛的摩尔浓度具体可以为1, 1.2, 1.5, 1.8, 2, 2.2, 2.5, 2.8, 3mol/L;纳米二氧化钛的粒径具体可以为5, 7, 8, 10, 12, 13, 15nm;纳米二氧化钛溶胶与有机溶剂的体积比具体可以为1: 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2:3, 2.4, 2.5。本专利技术预先将二氧化钛溶胶与有机溶剂混合均匀,然后通过硅氢 反应和纳米钛和有机硅树脂的偶联反映使得纳米钛结合并均匀地分 布在天然石材的表面。利用本专利技术的机理,还可以对人造石材进行纳米二氧化钛表面改性。本专利技术通过对天然石材表面的纳米改性,使天然石材表面可以杀 菌,还可以降解室内装修时产生的诸如苯和甲醛等污染物,是一种绿 色环保的新型装饰装修材料,必将在建材、装饰装修和环保领域得到 广泛的应用。所述的有机溶剂为乙醇。所述的纳米二氧化钛溶胶为溶胶一凝胶法制成。 所述的低温干燥、烧结为在60 80。C下恒温烘干,低温干燥烧 结可以加强Ti02与天然石材表面的化学结合度。针对上述纳米二氧化钛溶胶的制备方法分别取浓度为2.2mol/L的四氯化钛溶液40mL、 80mL于两个1000 mL的烧杯中,用350 mL蒸馏水稀释,然后用l: 20的氨水调节pH值至9 10之间,产生 大量沉淀,抽滤洗涤,直到用硝酸银溶液检验洗液中无Cl—存在,再 向其中分别加入60mL、 120mL质量浓度为30%的双氧水至清亮的棕 黄色溶胶出现,再分别加入O. lmL、 0.2mL磷酸,用300目筛过筛, 然后移到1000ml三口烧瓶中,在80。C恒温回流3h, 90。C回流5h,自 然冷却均得到锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶。本专利技术的有益效果是通过本专利技术纳米二氧化钛表面改性工艺获 得的天然石材具有以下特点1、 色泽通透,纯正自然,不改变天然石材的外观颜色;2、 绿色环保,不挥发刺鼻气味、无毒无害,是一款集优质性能与环 保与一身的装饰材料,对健康无害的人性化产品;3、 耐污性能优良,抗菌卫生因导入纳米材料改性后,石材表面无 毛细孔,吸水率极低,不易渗透,且具杀菌、去味、防霉、自净、净 化空气的作用,使细菌和霉菌无法寄生,是干净卫生的新型表面装饰 材料;4、 适用范围广泛,包括高档酒店、别墅、写字楼、购物中心、商场、 办公大楼、展览馆、影剧院、博物馆、体育馆等的内墙和地面装饰装 修,以及重污染地区的室外广场、大型公共场所的石材铺装,特别适 合于用作生产家居台面板(卫生间、厨房、客厅、卧室),具有杀菌 和防污作用。附图说明图1为本专利技术纳米二氧化钛表面改性天然石材的杀菌试验对照图。图2为本专利技术纳米二氧化钛表面改性天然石材的降解试验对照图。 具体实施例方式本专利技术采用低温化学改性的方法,首先采用溶胶一凝胶法制得摩 尔浓度为2mol/L,粒度为10nm左右的Ti02透明溶胶,具体制备方法 为分别取浓度为2. 2 mol/L的TiCL溶液40mL、 80mL于两个1000 mL 的烧杯中,用350mL蒸馏水稀释,然后用l: 20的氨水调节pH值至 9 10之间,产生大量沉淀,抽滤洗涤,直到用硝酸银溶液检验洗液 中无Cl—存在,再向其中分别加入60mL、 120mL 30。%的&02至清亮的 棕黄色溶胶出现,再分别加入O. lmL、 0.2mLH3PO4,用300目筛过筛, 然后移到1000ml三口烧瓶中,在80。C恒温回流3h, 90。C回流5h,自 然冷却均得到锐钛矿型纳米Ti(V溶胶。然后将制得的Ti02溶胶与溶剂乙醇按体积比1: 2混合均匀制成 混合液,然后将混合液涂覆在天然石材表面,通过硅氢反应和纳米 Ti和有机硅树脂的偶联反应使得纳米钛结合并均匀分布在天然石材 表面。最后在8(TC下恒温烘干,以加强Ti02与石材表面的化学结合 度,即得到表面改性的纳米石材。 1.纳米Ti02溶胶改性石材的杀菌试验 1. 1实验材料取相同的天然石材进行比较。将天然石材在Ti02溶胶的乙醇混合液中浸泡2小时,8(TC恒温下 烘干,获得表面本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种天然石材表面纳米二氧化钛的改性方法,用摩尔浓度为1~3mol/L的纳米二氧化钛溶胶与有机溶剂混合涂覆或浸泡天然石材,然后,经低温干燥、烧结完成对天然石材的表面改性,其中,所述的纳米二氧化钛的粒径为5~15nm,纳米二氧化钛溶胶与有机溶剂的体积比为1∶1.5~2.5。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:陶冶向彪吕伟丽
申请(专利权)人:上海金博石材建设有限公司
类型:发明
国别省市:31[中国|上海]

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