加入纳米无机化合物粒子的钛溶胶-凝胶涂料及其制法和用途制造技术

本发明专利技术属于钛溶胶－凝胶涂料及二氧化钛复合纳米薄膜材料技术领域，特别是涉及加入纳米无机化合物粒子的钛溶胶－凝胶涂料及其制法和用途。由（重量百分比浓度）：１％～３０％的钛酸酯或钛酸盐，０．５％～１０％的水解催化剂，０．００１％～１０％的纳米无机化合物粒子，５０％～９８％的稀释剂组成。该胶体是加入纳米无机化合物粒子，并在紫外光照下合成的。其能制作具有光催化降解和光诱导快速达到高度亲水性多功能二氧化钛复合薄膜材料，材料具有光催化降解有害物、防雾、防污自洁、易清洗及彩色化功能。可用于国防、交通运输工具等。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
加入纳米无机化合物粒子的钛溶胶-凝胶涂料及其制法和用途本专利技术属于钛溶胶-凝胶涂料及二氧化钛复合纳米薄膜材料
，特别是涉及加入纳米无机化合物粒子并光照合成的钛溶胶-凝胶涂料及其制法和用该钛溶胶-凝胶涂料制备具有光催化降解、光诱导快速达到高度亲水性的二氧化钛复合薄膜材料。随着人类活动的加剧，空气污染也越来越严重。如工业燃煤释放大量的二氧化硫、一氧化碳等有害气体。随着我国的汽车工业发展，汽车尾气排放大量的低价态氮化物和一氧化碳气体使各大中城市的空气严重污染；另一方面许多室内装饰材料也会缓慢释放诸如醛类、酚类、醇类等小分子有害有机物，还有我们人体、宠物、食品也释放难闻气味，这些无形的气体严重威胁着我们的健康，提高人类及其它生命的生存环境是全世界普遍关注的问题。由于纳米二氧化钛粒子在能量大于其半导体能带的光子照射下会产生空穴，其对环境中的污染物具有强烈的氧化降解能力，所以是净化环境的优良功能材料。在建筑材料如玻璃、瓷砖、陶瓷、钢材、铝材、石材、木材、树脂、塑料的表面涂布一层含二氧化钛的无机化合物纳米无机化合物粒子，让我们的建筑物及其城市的附属设施、以及汽车的表面成为一个巨大的空气净化网，充分利用阳光和荧光灯微弱的紫外线把上述的有害气体氧化为无害气体。如将CO、SO2、低价氮氧化物分别氧化为CO2、SO42-、NO3-，将有机物氧化为CO2和H2O。空气中有大量的水蒸汽，遇到气温下降，水蒸气就会凝结成小液滴，在仪器仪表的显示屏上，在建筑物门窗玻璃上、镜面上以及在汽车、火车船舶等交通运输工具的门窗玻璃上聚集产生光的散射，光的透过率严重下降，使视线模糊不清。如果在上述材料的表面制作一层TiO2复合薄膜，在阳光或荧光灯的紫外线照射下，表面成高度亲水化，即水与表面的接触角很小甚至达到0°，起到防止水分子在表面凝聚成小液滴而达到防雾的结果。另一方面，由于空气中有大量的尘土，日积月累会在物体表面堆积，污染了-->表面。高度亲水的二氧化钛表面，表面原子与水分子的强烈的相互作用力，使一小水滴在表面上铺展很宽而且迅速流下，因此，在瓷砖、大理石、玻璃、有机玻璃、树脂、木材等基材表面制作一层二氧化钛复合薄膜，将这些材料应用于建筑、交通运输工具、广告牌、路牌、仪器、仪表，利用太阳光照使其表面达到并保持超亲水性，下雨时雨点在表面铺展开将尘土自动清洗掉，从而达到自洁的目的。将这些材料用于室内装饰及室内用具，利用荧光灯微弱的紫外线使其表面达到高度的亲水性而便于清洗。尤其是玻璃等透明材料，广泛用于建筑，各种机动车辆、仪器仪表上，要求表面要有高的洁净度。涂布有一层二氧化钛薄膜的透明基材在阳光或荧光灯的照射下，使这些表面高度亲水化，上面吸附的尘埃很容易用湿毛巾擦净或用少量的水洗或下雨就能把它洗干净，非常有利于保持表面的洁净。PCT专利WO96/29375(国际公开日1996年9月26日)提出了用钛酸酯加酸水解的方法合成的胶体制备了超亲水TiO2薄膜材料，但是，这种常见方法制备的超亲水TiO2薄膜材料需要SiO2防扩散层才能达到最佳的亲水活性；其次这种涂有SiO2层的TiO2薄膜材料，其催化活性和快速达到超亲水性需要进一步提高，尤其是用此专利的方法制作的薄膜材料，在紫外光达到超亲水性后，在浓的水蒸汽下或用水洗晾干，数次后因表面的亲水性急剧下降而出现散乱挂水珠的现象。这些问题都限制了它在实际中的广泛应用。本专利技术的目的之一在于提供一种加入纳米无机化合物粒子并光照合成的钛溶胶-凝胶涂料及其制备方法。本专利技术的另一个目的是克服上述涂有SiO2层的TiO2薄膜材料的缺点，提供用本专利技术的钛溶胶-凝胶涂料直接涂覆在基材表面，而不用涂SiO2防扩散层的二氧化钛薄膜复合材料。使本专利技术的薄膜复合材料依据钛溶胶-凝胶涂料中各组分的含量不同，具有光催化降解空气中有害物的功能，或具有不挂水珠的优点，或具有快速达到高度亲水性的防雾、防污自洁、易清洗的功能，或是彩色的具有光催化降解、防雾、防污自洁、易清洗功能的复合薄膜材料。该薄膜材料的制作工艺流程简单，原料成本较低，应用效果好。本专利技术提供的钛溶胶-凝胶涂料由下列组分组成，组分配比单位为重量百分比浓度：-->      钛酸酯或钛酸盐               1％～30％      水解催化剂                 0.5％～10％、      纳米无机化合物粒子       0.001％～10％      稀释剂                      50％～98％其中，钛酸酯或钛酸酯盐可以选自下列一种或是几种混合加入：Ti(OC4H9)4、Ti(OC2H5)4、Ti(iso-OC3H7)4、Ti(SO4)2或TiCl4等。水解催化剂为：浓盐酸、硝酸、硫酸、冰醋酸、水、醋酸铵、硝酸铵、氯化铵、氨气或氨水。纳米无机化合物粒子可选自下列中的一种或几种：Fe2O3、TiO2、SnO2、CuO、Al2O3、SiO2、TaO2、Nb2O5、V2O5、WO3、MoO3、NiO、Pr2O3或Tb2O3，其粒径要求为3-100nmm，优选为3-20nm。稀释剂可以是无水乙醇、无水甲醇、冰醋酸、甲酸或水。上述钛溶胶-凝胶涂料各组分的比例不同，所具有的性质不同：不挂水珠的钛溶胶-凝胶涂料的配方如下，单位为重量百分比浓度：      钛酸酯或钛酸盐               5％～25％      水解催化剂                 0.5％～10％      纳米无机化合物粒子       0.001％～0.1％      稀释剂                      70％～94％优选的不挂水珠的钛溶胶-凝胶涂料的配方如下，单位为重量百分比浓度：      钛酸酯或钛酸盐               5％～22％      水解催化剂                   1％～8％      纳米无机化合物粒子        0.01％～0.05％      稀释剂                      70％～90％防雾、防污自洁、易清洗的钛溶胶-凝胶涂料的配方如下，单位为重量百分比浓度：      钛酸酯或钛酸盐               1％～25％      水解催化剂                 0.5％～10％      纳米无机化合物粒子       0.001％～10％      稀释剂                      55％～98％-->优选的防雾、防污自洁、易清洗的钛溶胶-凝胶涂料的配方如下，单位为重量百分浓度：      钛酸酯或钛酸盐                5％～20％      水解催化剂                    1％～5％      纳米无机化合物粒子          0.1％～5％      稀释剂                       70％～93％彩色的防雾、防污自洁、易清洗的钛溶胶-凝胶涂料的配方如下，单位为重量百分比浓度：      钛酸酯或钛酸盐                1％～30％      水解催化剂                  0.5％～10％      纳米无机化合物粒子      本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛溶胶－凝胶涂料，其特征在于由下列组分组成（重量百分比浓度）：钛酸酯或钛酸盐 １％～３０％水解催化剂 ０．５％～１０％纳米无机化合物粒子 ０．００１％～１０％稀释剂 ５０％～９８％。

【技术特征摘要】
1．一种钛溶胶-凝胶涂料，其特征在于由下列组分组成(重量百分比浓度)：      钛酸酯或钛酸盐                1％～30％      水解催化剂                  0.5％～10％      纳米无机化合物粒子        0.001％～10％      稀释剂                       50％～98％。2．如权利要求1所述的钛溶胶-凝胶涂料，其特征在于所述的组分为(重量百分比浓度)：      钛酸酯或钛酸盐                5％～25％      水解催化剂                  0.5％～10％      纳米无机化合物粒子        0.001％～0.1％      稀释剂                       70％～94％。3．如权利要求1所述的钛溶胶-凝胶涂料，其特征在于所述的组分为(重量百分比浓度)：      钛酸酯或钛酸盐                5％～22％      水解催化剂                    1％～8％      纳米无机化合物粒子         0.01％～0.05％      稀释剂                       70％～90％。4．如权利要求1所述的钛溶胶-凝胶涂料，其特征在于所述的组分为(重量百分比浓度)：      钛酸酯或钛酸盐                1％～25％      水解催化剂                  0.5％～10％      纳米无机化合物粒子        0.001％～10％      稀释剂                       55％～98％。5．如权利要求1所述的钛溶胶-凝胶涂料，其特征在于所述的组分为(重量百分比浓度)：      钛酸酯或钛酸盐                5％～20％      水解催化剂                    1％～5％      纳米无机化合物粒子          0.1％～5％      稀释剂                       70％～93％。6．如权利要求1所述的钛溶胶-凝胶涂料，其特征在于所述的组分为(重量百分比浓度)：      钛酸酯或钛酸盐                1％～30％      水解催化剂                  0.5％～10％      纳米无机化合物粒子         0.05％～10％      稀释剂                       50％～98％。7．如权利要求1述的钛溶胶-凝胶涂料，其特征在于所述的组分为(重量百分比浓度)：      钛酸酯或钛酸盐                5％～25％      水解催化剂                    1％～5％ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建年，管自生，
申请(专利权)人：中国科学院感光化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]