一种光催化杀菌防霉的金属防腐涂层及其涂覆方法技术

本发明专利技术公开了一种光催化杀菌防霉的金属防腐涂层，涂覆于金属表面，原料包括以下组分：硅酸盐矿物60‑65份；光活性催化剂3‑5份；粘结剂4‑6份；催化剂载体10‑15份；碱性催化剂1‑3份。本发明专利技术还公开了上述光催化杀菌防霉金属防腐涂层的涂覆方法，包括以下步骤：1）混料；2）低温水解；3）干燥；4)第一次研磨；5）掺料混合；6）干燥；7）第二次研磨；8）涂覆；9）烧结；10）自然冷却即得。本发明专利技术的涂层具有耐腐蚀性能高，有效杀菌除霉，光催化效果稳定的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种光催化杀菌防霉的金属防腐涂层及其涂覆方法
本专利技术属于金属防腐领域，尤其是涉及一种光催化杀菌防霉的金属防腐涂层及其涂覆方法。
技术介绍
金属与周围环境中的介质接触并发生化学反应，是最常见的金属电化学腐蚀现象。由于金属表面与周围的介质(如湿空气、电解质溶液等)接触，在接触界面上会发生金属阳极溶解过程，同时还存在相应的阴极过程，构成自发的腐蚀电池，使金属阳极溶解持续进行，从而引起金属的腐蚀。据调查，每年全球金属腐蚀造成的经济损失约占GDP总量的4％左右，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震损失的总和。腐蚀不仅造成经济损失，也常对安全构成威胁，国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故。尤其值得指出，在海洋环境下，金属的腐蚀尤为严重。由于船舶、钻井平台等金属结构的海洋设施常年运行在海洋环境中，会受到各种腐蚀介质的侵蚀，从而发生不同程度的腐蚀。现代建筑，大量使用钢筋作为受力构件，钢筋的腐蚀一方面是因为各种电化学，化学腐蚀，另一方面，微生物腐蚀所造成的影响也非常巨大，特别是在海洋工程中，微生物的存在大大加速了钢铁的锈蚀。另一方面日常生活中的许多建筑对环境中菌落的数量有较严的要求，比如医院等场所，无菌的环境非常重要。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种采用烧结形成的能够光催化杀菌防霉的金属防腐涂层及其涂覆方法，该涂层用于普通建筑结构能够有效的对涂层上依附的细菌进行灭活，一方面能够减少微生物对金属构件产生的腐蚀，另一方面也起到环境内灭菌的作用。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光催化杀菌防霉的金属防腐涂层，涂覆于金属表面，原料包括以下组分：硅酸盐矿物60-65份，光活性催化剂3-5份，粘结剂4-6份，催化剂载体10-15份，碱性催化剂1-3份。进一步的，所述硅酸盐矿物为云母、石英、钠长石、砂岩、硅石、蛋白石中的一种或多种。硅氧化合物表面将被催化后的氧化硅凝胶紧紧吸附，经过反应和烧结后形成三维网状结构，大大提高了涂层致密度和耐腐蚀性能。进一步的，所述硅酸盐矿物为超细粉末，粉末粒径为1500-2000目，优选1800-2000目。此颗粒细度便于后续充分混合均匀，反应完全。进一步的，所述光活性催化剂选自醋酸铜、醋酸亚铜、醋酸锌中的任意一种或多种。光活性催化剂与催化剂载体在催化剂的催化下发生水解反应，并且能与硅氧化合物，粘结剂发生复杂的物理变化和化学变化，从而形成改性纳米硅氧基氧化铜/锌复合无机陶瓷涂层。催化剂载体与催化剂充分反应，水解生成纳米二氧化钛、硅酸根离子等载体物质。所生成的二氧化钛和光活性化剂中的铜元素或锌元素能够作为配位中心，与硅酸根离子形成配位键。所述氧化铜、氧化锌作为反应中心，二氧化钛和硅氧化物作为载体，将氧化铜、氧化锌颗粒分散。这样干燥之后生成的纳米硅氧基氧化铜/锌具有高反应活性，能够在光照的条件下激活空气或水中的氧，产生羟基自由基和活性氧离子。因此所述改性纳米二氧化钛复合无机陶瓷涂层更高效的光催化灭活细菌和真菌。进一步的，所述粘接剂选自一氧化镍、三氧化二镍、一氧化钴、三氧化二钴、四硼酸钠的任意一种或多种。钴元素、镍元素能够和基体涂层中的氧形成化学连接，提升涂层的致密度，同时也能和基体金属表面氧化膜发生化学反应，形成钴-氧键、镍-氧键，使涂层和基体金属形成更加紧密的粘结。粘结剂在碱性催化剂的作用下，水解反应生成含有硅氧官能团的水凝胶，在涂层烧结前水凝胶包裹着硅氧化合物颗粒和纳米氧化铜、纳米二氧化锌、二氧化钛颗粒，其中的硅氧官能团是涂层基体的成核材料，在烧结过程中，与硅氧化合物中的硅氧键紧密连接，共同形成封闭的三维网状结构，从而可以降低涂层的烧结温度，使得烧结温度在550℃-600℃左右，三维网状结构能够包裹住纳米氧化铜颗粒，使之稳定的存在于涂层基体之中。同时，所述纳米氧化铜、纳米二氧化锌在550℃-600℃左右能够少量的扩散进入基体涂层之中，能够提升基体陶瓷的整体性能。由于改性纳米氧化铜、纳米而氧化锌颗粒均匀的存在于混料之中，烧结时，氧化硅凝胶，硅氧化合物和其中渗入的各种金属元素的存在均匀而又致密，使得烧结后的涂层性能均匀一致。进一步的，所述催化剂载体选自四氯化钛、硫酸锆、硅酸钠中的一种或多种。当光催化改性剂为硫酸锆和四氯化钛时，在高温下所述硫酸锆、四氯化钛显酸性，能够与氧化铜发生反应，使固体的不溶性氧化铜分散，因此能够起到分散活性组分氧化铜的作用，烧结固化后的氧化铜被催化剂载体紧密的包围，能够固定纳米氧化铜颗粒，防止流失。当加入的催化剂载体为硅酸钠时，也能达到类似的效果，进一步减小了纳米氧化铜颗粒的比表面积，增加了反应活性。进一步的，所述碱性催化剂选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。碱性催化剂氨水、氢氧化钠能够促进缩聚反应，都可以使得形成的硅水凝胶更加紧密地吸附在硅氧化合物的表面，促进涂层的致密度和耐腐蚀能力。本专利技术还公开了一种光催化杀菌防霉的金属防腐涂层的涂覆方法，包括如下步骤：1)混料：将60-65份的硅酸盐矿物、3-5份的光活性催化剂、10-15份的催化剂载体混合充分混合得到混合物A；2)低温水解：在混合物A中加入水中，混合物A与水的重量比为1：17-20搅拌均匀，进行水解反应，水解反应温度为10-20℃，水解反应时间为24-30小时，得到混料B；3)干燥：将混料B在75-85℃温度下完全干燥得到原料C；4)第一次研磨：将得到的原料C研磨成为120-150目；5)掺料：在步骤4)中得到的粉料中加入4-6份的粘结剂和1-3份的碱性催化剂，按照1：7-10的分量比加水混合均匀得到混料D；6)干燥：将混料D干燥至没有水分，得到原料E；7)第二次研磨：将原料E研磨成180-220目的粉末涂料，备用；8)涂覆：将步骤7)中得到的粉末涂料用静电喷涂的方法涂覆在基体金属上；9)烧结：将步骤8)中得到的涂覆有涂料的基体金属以7-10℃/分钟的速度升温至550-600℃，烧结15-20分钟；10)常温冷却，即得。作为优选，所述步骤9)中采用静电喷涂方法，其中静电电压为35-40千伏，电流为20-23微安，出气量为6-10升/分钟，喷涂距离为30-50厘米，喷涂时间为50-70秒。作为优选，所述基体金属为铁板、钢板、钢筋、各类型钢、铜板、铝板。本专利技术中，光活性催化剂与催化剂载体在催化剂的催化下发生水解反应，并且能与硅氧化合物，粘结剂发生复杂的物理变化和化学变化，从而形成改性纳米硅氧基氧化铜/锌复合无机陶瓷涂层。催化剂载体与催化剂充分反应，水解生成纳米二氧化钛、硅酸根离子等载体物质。所生成的二氧化钛和光活性化剂中的铜元素或锌元素能够作为配位中心，与硅酸根离子形成配位键。所述氧化铜、氧化锌作为反应中心，二氧化钛和硅氧化物作为载体，将氧化铜、氧化锌颗粒分散。这样干燥之后生成的纳米硅氧基氧化铜/锌具有高反应活性，能够在光照的条件下激活空气或水中的氧，产生羟基自由基和活性氧离子。因此所述改性纳米硅氧基氧化铜/锌复合无机陶瓷涂层能够高效的光催化杀菌除霉。本专利技术加入了硅酸盐矿物、光活性催化剂、粘结剂、催化剂载体、碱性催化剂，使得本专利技术的涂层为纳米硅氧基氧化铜/锌复合无机陶瓷涂层。因为纳米氧化铜颗粒大量存在于涂层中，使得涂层具有光催化杀菌除霉的能力，本专利技术的涂层能够产生羟基自由基和活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光催化杀菌防霉的金属防腐涂层，涂覆于金属表面，其特征在于，原料包括以下组分：硅酸盐矿物60‑65份，光活性催化剂3‑5份，粘结剂4‑6份，催化剂载体10‑15份，碱性催化剂1‑3份。

【技术特征摘要】
1.一种光催化杀菌防霉的金属防腐涂层，涂覆于金属表面，其特征在于，原料包括以下组分：硅酸盐矿物60-65份，光活性催化剂3-5份，粘结剂4-6份，催化剂载体10-15份，碱性催化剂1-3份。2.根据权利要求1所述的光催化杀菌防霉的金属防腐涂层，其特征在于：所述硅酸盐矿物为云母、石英、钠长石、砂岩、硅石、蛋白石中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的光催化杀菌防霉的金属防腐涂层，其特征在于：所述硅酸盐矿物为超细粉末，粉末粒径为1500-2000目，优选1800-2000目。4.根据权利要求1所述的光催化杀菌防霉的金属防腐涂层，其特征在于：所述光活性催化剂选自醋酸铜、醋酸亚铜、醋酸锌中的任意一种或多种。5.根据权利要求1所述的光催化杀菌防霉的金属防腐涂层，其特征在于：所述粘接剂选自一氧化镍、三氧化二镍、一氧化钴、三氧化二钴、四硼酸钠的任意一种或多种。6.根据权利要求1所述的光催化杀菌防霉的金属防腐涂层，其特征在于：所述催化剂载体选自四氯化钛、硫酸锆、硅酸钠中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的光催化杀菌防霉的金属防腐涂层，其特征在于：所述碱性催化剂选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。8.一种光催化杀菌防霉的金属防腐涂层的涂覆方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，闫东明，陈功，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33