一种含有光催化剂的具有自洁功能的涂层液制造技术

本发明专利技术提供(1)具有光催化性，光催化剂与载体的结合性良好，(2)具有超亲水性能，可通过雨水发挥自洁功能，尤其适用在玻璃等建筑外墙材料等载体上(3)光催化剂引起的载体和光催化剂层的劣化少，耐久性优异的涂层液。该涂层液含有磷灰石被覆处理纳米光催化剂粉末0.2~55重量%,和作为使该光催化剂与载体结合发挥粘合剂作用的组分:以氧化物换算计含有铝化合物0.2~30重量%、硅化合物0.2~25重量%、锂化合物0.02~22重量%、硼化合物0.02~2%。进而，为改善涂层液的稳定性、耐水性、提高强度，可以利用镁盐、磷酸盐等。

【技术实现步骤摘要】
一种含有光催化剂的具有自洁功能的涂层液
本专利技术涉及用于制造除臭、防污、水处理、空气净化以及各种化学反应等中使用的一种含有光催化剂的具有自洁功能的涂层液。因其表现出优良的有机物分解力和超亲水性能，尤其适用于玻璃等建筑材料的防污、自洁。
技术介绍
利用紫外线的能量进行除臭、大气净化、防污、空气净化、水的净化等各种化学反应的光催化剂，二氧化钛是众所周知的。光催化剂以微粉末状或悬浮在溶液中的形态使用，一般催化活性高。但是，实用上通常的使用方法是将某种结构体作为载体，使其表面承载在结合了光催化剂的状态下使用。使光催化剂与载体结合有各种材质，包括玻璃、陶瓷、聚氯乙烯、丙烯酸、聚酯等。但是，这些材质中，有报告称以有机物为主体的物质在承载光催化剂时，由于其催化作用，有机物会分解或劣化，存在耐久性差的问题。
技术实现思路
另外，即使在载体材料自身为玻璃或陶瓷等无机物的情况下，如果使用有机高分子树脂作为担载光催化剂的粘合剂，则光催化剂粒子表面被树脂覆盖，因此催化剂活性降低，并且该树脂因光催化作用而发生分解劣化，耐久性也不足。因此，在载体材料为无机物的情况下，采用有机钛酸酯的涂布烧成法或二氧化钛溶液的喷涂烧成法等方法。但是，这些方法为了在载体上进行光催化剂粒子的生成、结晶化，并且发挥与载体的结合性能，需要在高温下进行烧成，这不仅难以担载在大型结构体的载体上，而且存在制造成本高的问题。此外，为了将光催化剂担载在玻璃上，提出了使用金属氧化物溶胶的方法。但是，由于铝溶胶等金属氧化物溶胶与载体的结合是由范德华力引起的，因此其结合力一般非常弱，耐久性不好，另外，需要高温下的烧结处理，难以适用建筑玻璃等各种载体。在CN108517137A提出含纳米二氧化钛、微量食品添加剂的组合物，因没有含粘结组分，与载体结合力差，耐久性不足；在CN107418442A中提出纳米氧化锡、纳米二氧化硅、单烷氧基钛酸酯偶联剂、水性纳米树脂、硅烷偶联剂为主要成分的亲水性的玻璃自洁涂料。以及在CN108947265A中提出以硅溶胶，水玻璃，正硅酸乙酯为主成分的玻璃自洁液。两者都存在着一旦有机污染物附着在玻璃上，玻璃的超亲水性就会失效的问题，无法充分发挥亲水性的自洁功能；在CN108676441A中提出羟基丙烯酸树脂、氟碳树脂、高羟基聚酯树脂、正硅酸乙酯为主要成分的玻璃自洁涂料组合物，为疏水性的自洁涂料，但在实际应用中存在持久性差的问题。本专利技术是鉴于上述背景而完成的，其目的在于提供一种含有光催化剂的具有自洁功能的涂层液，其能够用于除臭、杀菌、防污、空气净化、排水处理、藻的生长抑制以及各种化学反应，特别适用在玻璃等建筑外墙材料的防污自洁。本专利技术提供的涂层液，其满足以下3点:(1)具有光催化性，光催化剂与载体的结合性良好，(2)具有超亲水性能，可通过雨水发挥自洁功能；(3)光催化剂引起的载体和光催化剂层的劣化少，耐久性优异。本专利技术提供一种含有光催化剂的具有自洁功能的涂层液，其用于制造担载了光催化剂的结构体，其在含有以氧化物换算计为0.2~30重量%铝化合物、0.2~25重量%的硅化合物、0.02~22重量%的锂化合物、0.02~2%的硼化合物的水系溶液中，以固体成分换算计含有0.2~55重量%的光催化剂的粉末。另外，本专利技术将硅烷偶联剂、磷酸化合物、丙烯酸乳液、钛酸酯偶联剂及铝偶联剂作为添加剂而形成上述涂层液。以下，详细说明本专利技术的涂层液的实施方式：本专利技术的特征在于，(1)含有规定量的铝化合物、硅化合物、锂化合物和硼化合物的水系溶液与(2)规定量的光催化剂的组合。该(1)水性溶液是作为使光催化剂和载体结合而发挥功能的液态材料，以氧化物换算，分别含有铝化合物0.2~30%、硅化合物0.2~25重量%、锂化合物0.02~22重量%、硼化合物0.02~2%重量%。（铝化合物）关于铝化合物，优选纳米氧化铝微粒，当其粒径为3nm以下时，氧化铝颗粒不能充分外露在表面上，而当粒径为100nm以上时，则白浊或膜强度降低，不是可取的。氧化铝颗粒的形状可以是任何形状，例如球形、矩形、平板形、羽毛形或链形，但是为了适当地控制表面粗糙度，最优选择球形或矩形。通过使氧化铝粒子外露，纳米氧化铝表面的吸水层可以长时间稳定地存在。使用这些纳米氧化铝，通过其长期稳定的锁住水分，与组分中硅化合物共同发挥作用。所吸附的水层成为表面上的保护层是亲水的，可以有效发挥涂膜表面的超亲水性。并且纳米氧化铝颗粒是固体酸性物质，能够防止污染物粘附到涂层表面，当与几乎中性的液体（如自来水）接触时，表面带有正电荷，可以防止灰尘等污染物吸附，同上述超亲水性共同起到防污、自洁作用。这些纳米氧化铝微粒，相对于总水系溶液量100%可以含有0.2%~30%，不足0.2%时，难以发挥作用。如果超过30%，粘性提高的同时容易产生二次粒子。（硅化合物）所述硅化合物，可采用硅酸钠或纳米二氧化硅。其中，纳米二氧化硅在上述水系溶液中比较稳定，但结合力比硅酸钠差，缺乏对玻璃、金属表面的稳定性。使其担载于表面时，需要比硅酸钠更高温度的加热处理。另一方面，硅酸钠是作为市售品容易得到。这些硅化合物，例如在硅酸钠的形态下，以氧化物换算，相对于总水系溶液量100%可以含有0.2%~25%，不足0.2%时，粘接性降低。如果超过25%，粘性提高的同时容易产生二次粒子。（锂化合物）所述锂化合物以氢氧化锂的形态添加较为合适，其优选的含量以氧化物换算为0.02~22重量%，进一步优选0.5~8%的范围，更优选0.7%~6%的范围。本专利技术的上述水系溶液中存在的锂离子作为粘合剂适度结合力的稳定剂发挥作用，在超出上述范围的低浓度下结合力差，在高浓度下发生凝聚，在载体为金属的情况下结合力显着降低。（硼化合物）关于硼化合物，以氧化物换算含有0.02~2%，优选含有50ppm~8500ppm。作为代表性的硼化合物，可以使用硼砂或硼酸，在上述含量的范围内，可以得到更加稳定的涂层液。进而，为了涂层剂中粘合剂功能的稳定性、耐水性的改善、强度的提高，作为辅助添加物，可以适当组合使用镁盐、磷酸盐等。另外，该水系溶液的浓度的调整，可以通过调节水的添加量的方法来实现，但是除了水以外，还可以选择亲水性的异丙醇或乙酸乙酯等醇系有机溶剂。现在详细描述本专利技术中可使用的有机添加剂：硅烷偶联剂、磷酸化合物、丙烯酸乳液、钛酸酯偶联剂以及铝偶联剂，这些添加剂可以提高分散性的同时提高粘接性、与基材的稳定性。(硅烷偶联剂)典型的硅烷化合物是硅烷偶联剂。例如用X~Si（OR）3表示。X表示与诸如氨基，乙烯基或环氧基的有机物质反应的基团；OR表示诸如甲氧基或乙氧基的可水解基团。这些硅烷偶联剂可列举：氨基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等。该硅烷偶联剂优选总添加量为0.8~5.0%的范围。(钛酸酯偶联剂)钛酸酯系偶联剂是由含有Ti的亲水基团的水解性基团和疏水基团的侧链有机官能团构成的钛酸酯偶联剂，具体而言，有异丙基三异癸基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有光催化剂的具有自洁功能的涂层液，其特征在于，在以氧化物换算/n含有0.2~30 重量%的铝化合物、0.2~25 重量%的硅化合物、0.02~22 重量%的锂化合物、0.02~2%的硼化合物的水系溶液中，含有固体成分换算0.2~55 重量%的光催化剂的粉末。/n

【技术特征摘要】
1.一种含有光催化剂的具有自洁功能的涂层液，其特征在于，在以氧化物换算
含有0.2~30重量%的铝化合物、0.2~25重量%的硅化合物、0.02~22重量%的锂化合物、0.02~2%的硼化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹小平，
申请(专利权)人：九江云华昕涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36