光催化剂涂装体及光催化剂涂布液制造技术

本申请公开了光催化剂功能优异、且其外观变化长期得到抑制的光催化剂涂装体以及用于形成该涂装体的光催化剂涂布液。本发明专利技术提供的涂装体是在基材表面上具有光催化剂层的光催化剂涂装体，其特征在于，上述光催化剂层含有光催化性金属氧化物粒子、二氧化硅粒子和树脂乳液的干燥物，上述二氧化硅粒子被具有疏水性基团的物质包覆或改性处理，进一步地，光催化剂层的最表层中的光催化性金属氧化物粒子的金属元素的浓度高于该光催化剂层的中央的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】光催化剂涂装体及光催化剂涂布液 本申请是申请日为2010年6月28日、申请号为201080029550.6、专利技术名称为“光催化剂涂装体及光催化剂涂布液”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请本申请要求2009年6月26日申请的日本专利申请2009-152493号的优先权，该日本申请的说明书通过引用成为本申请公开的一部分。
本专利技术涉及具有有害气体分解性、利用降雨-水洗的自清洁性、水洗容易性、VOC(挥发性有机化合物(volatile organic compounds))分解性、抗菌性、防霉性、抗病毒性等光催化剂功能的光催化剂涂装体。进一步地，本专利技术涉及通过在构成外装、内装等的部件上形成涂层，可以赋予有害气体分解性、利用降雨-水洗的自清洁性、水洗容易性、VOC分解性、抗菌性、防霉性、抗病毒性等光催化剂功能的光催化剂涂布液。
技术介绍
氧化钛等光催化剂近年用于建筑物的建造物、结构物、交通工具以及构成它们的部件、复合材料等中。作为室外的利用，通过使光催化剂负载在基材表面上，对基材赋予利用光能的N0x、S0x等有害物质的分解功能。此外，光照射时变成亲水性的层表面具有通过降雨而冲洗附着污物的所谓的自清洁功能。此外，作为室内的利用，通过使光催化剂负载在基材表面上，对基材赋予利用光能的VOC等有害物质的分解功能，或赋予抗菌功能、防霉功能、抗病毒功能。有人提出了可以实现更高的光催化剂功能的各种提案。例如日本特开2004-051644号公报(专利文献I)中，作为光催化剂和二氧化硅，提出了利用使用了粒径小于疏水性树脂乳液的粒子的涂布剂。若在基材上涂布该涂布剂的水分散液，则在其干燥之前的期间，光催化剂粒子和二氧化硅粒子向光催化剂层表面方向移动而固化。结果在光催化剂层的表面上存在更多的光催化剂粒子，光催化剂功能提高。此外，作为使光催化剂粒子向光催化剂层表面方向移动来提高光催化剂功能的其它技术，已知有日本特开2004-97630号公报(专利文献2)。根据该公报，在遮阳基材上设置含有光催化剂粒子的光催化剂层，光催化剂粒子在该层的表面方向上达到高浓度。用于此的具体方法中，作为光催化剂粒子，使用通过疏水性硅烷化合物或氢化硅烷进行改性处理而降低了表面能的光催化剂粒子，此外，作为使该光催化剂粒子之间粘合的粘合剂，使用表面能比较大的含苯基的硅氧烷树脂，使光催化剂粒子的表面能小于粘合剂的表面能。从而，利用光催化剂粒子和粘合剂分散在易分散它们的甲苯-异丙醇-丁基溶纤剂的混合溶剂中而成的涂布剂。若在基材上涂布该涂布剂的有机溶剂分散液，则在其干燥之前的期间，光催化剂粒子向光催化剂层表面方向移动而固化。结果在光催化剂层的表面上存在更多的光催化剂粒子，光催化剂功能提尚。进一步地，日本特开2009-279566号(专利文献3)提出了含有四氟乙烯-六氟丙烯共聚物乳液作为粘合剂的涂布剂。公开了在涂布该涂布剂形成的光催化剂层中，存在粘合剂富集存在于与基材的界面一侧的方向，相对地光催化剂高浓度地富集存在于光催化剂层的表面。此外，光催化剂粒子以高浓度存在于光催化剂层的表面上，相对地以低浓度存在于与光催化剂层的基材的界面一侧，这对减小光催化剂对基材的影响有利。基体本身具有外观性时，难以由于光催化剂而导致基材分解老化。此外，为了向光催化剂层本身中加入着色颜料、包覆基材的颜色等而表现出光催化剂层的外观性，光催化剂层必须具有某种程度的厚度。即使在该情况下，尽管比较多的光催化剂负载在基材上，但是光催化剂在与基材的界面一侧少也由于可以减小其影响而优选。日本特开2004-051644号公报日本特开2004-97630号公报日本特开2009-279566号公报
技术实现思路
本专利技术人此次发现，通过含有被具有疏水性基团的物质包覆或改性处理的二氧化硅粒子、光催化性金属氧化物粒子和树脂乳液的涂布液形成的光催化剂层，与直接使用未处理的二氧化硅粒子形成的光催化剂层相比，具有显著得到改善的光催化剂功能。这种光催化剂功能的改善是通过光催化剂层中的光催化性金属氧化物粒子的金属元素的浓度表现出从该层的中央向着最表层缓慢升高的浓度梯度来实现的。本专利技术是基于这种发现而进行的。因此，本专利技术的目的在于，提供光催化剂功能优异的光催化剂涂装体以及用于形成该涂装体的光催化剂涂布液。本专利技术提供的光催化剂涂装体是在基材表面上具有光催化剂层的光催化剂涂装体，其中，上述光催化剂层具有光催化性金属氧化物粒子、二氧化硅粒子和树脂乳液的干燥物，上述二氧化硅粒子被具有疏水性基团的物质包覆或改性处理。此外，本专利技术提供的光催化剂涂布液具有光催化性金属氧化物粒子、二氧化硅粒子、树脂乳液和溶剂，上述二氧化硅粒子被具有疏水性基团的物质包覆或改性处理。本专利技术提供的光催化剂涂装体的光催化剂功能优异。进一步地根据本专利技术的优选方式，基材由于光催化剂所导致的侵蚀、紫外线老化得到抑制，光催化剂层透明时可以灵活利用基材的外观，光催化剂层中含有着色颜料时，基材隐蔽性优异，通过光催化剂层可以赋予外观。【附图说明】是实施例1中得到的光催化剂涂装体的光催化剂层表面附近的位置通过能量分散X射线分光法得到的元素分析光谱。是实施例1中得到的光催化剂涂装体的光催化剂层中央附近的位置通过能量分散X射线分光法得到的元素分析光谱。是实施例1中得到的光催化剂涂装体的基材与光催化剂层的界面附近位置通过能量分散X射线分光法得到的元素分析光谱。【具体实施方式】光催化剂涂装体本专利技术提供的光催化剂涂装体是在基材表面上具有光催化剂层的光催化剂涂装体，其中，上述光催化剂层含有光催化性金属氧化物粒子、二氧化硅粒子和树脂乳液的干燥物，上述二氧化硅粒子被具有疏水性基团的物质包覆或改性处理。通过使用被具有疏水性基团的物质包覆或改性处理的二氧化硅粒子，与直接添加二氧化硅粒子的情况相比，意外地可以显著增加光催化活性。此外，可以长期抑制涂装体的外观变化。本专利技术中所称的光催化剂层指的是在基材表面上使用含有光催化剂粒子的涂布液而形成的部分。只要在该部分存在光催化剂粒子，则可以为任意一种形式。即，可以完全形成膜状或部分形成膜状。此外，还可以以岛状离散而存在于基材表面上。本专利技术提供的光催化剂涂装体中，该光催化剂层最表层中的光催化性金属氧化物粒子的金属元素浓度高于该光催化剂层中央的浓度。根据本专利技术的优选方式，光催化剂层中的光催化性金属氧化物粒子的金属元素浓度表现出从该催化剂层与基材的界面附近向着最表面升高的浓度梯度。作为涂装体的光催化剂功能的强度，认为主要受存在于其最表层的光催化性金属氧化物的量所支配。因此，光催化性氧化物粒子富集存在(偏在)于光催化剂层的最表层的本专利技术涂装体的光催化剂功能高。此外，光催化性金属氧化物粒子以高浓度存在于光催化剂层的表面、相对地以低浓度存在于光催化剂层与基材的界面一侧的本专利技术涂装体，从减小光催化剂对基材的影响方面考虑是有利的。此外，本专利技术提供的涂装体在基材本身具有外观性时，不易由于光催化剂而使基材分解老化。此外，光催化剂在与基材的界面一侧少的本专利技术涂装体，在尽管比较多的光催化剂负载在基材上，但是可以减小光催化剂对基材的影响方面是有利的。根据本专利技术的优选方式，具有疏水性基团的物质为具有疏水性基团的硅烷和/或具有疏水性基团的硅氧烷。这些物质由于具有与二氧化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
光催化剂涂装体，其是在基材表面具有光催化剂层的光催化剂涂装体，其特征在于，所述光催化剂层含有光催化性金属氧化物粒子、二氧化硅粒子和树脂乳液的干燥物，所述二氧化硅粒子被具有疏水性基团的物质包覆或改性处理，所述光催化剂层的最表层中的光催化性金属氧化物粒子的金属元素浓度高于该光催化剂层的中央的浓度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：早川信，高木洋二，龟岛顺次，
申请(专利权)人：TOTO株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP