一种负碳自清洁无机涂料、其制备方法及获得的涂层技术

本发明专利技术公开了一种负碳自清洁无机涂料、其制备方法及获得的涂层。该负碳自清洁无机涂料，按重量份计，其原料包括：40～90份无机胶凝材料、1～15份复合光催化介质、0～50份辅助碳化剂、0～15份的增稠剂以及30～60份水。本发明专利技术通过选用具有碳化活性成分的胶凝材料，能在CO2氛围中生成碳酸钙和硅胶，具有保护建筑物和粘结材料的作用，并具有良好的耐候性，长期在雨水的冲刷中，其自清洁效果稳定，为复合光催化介质提供了稳定的化学环境；同时，避免了复合光催化介质在紫外光激发下产生超氧离子和羟基自由基会分解涂层基底；通过控制复合光催化介质的掺量以及涂料的固含量，在保证涂层力学性能的基础上，进一步了提高涂层的自清洁效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
一种负碳自清洁无机涂料、其制备方法及获得的涂层


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，尤其是涉及一种负碳自清洁无机涂料、其制备方法及获得的涂层。

技术介绍

[0002]自从人类社会步入高速发展的阶段，由于化石燃料的过度使用，导致大气中的CO2的浓度从300ppm附近直接超过了400ppm。这给人类带来了一系列的灾难：如海平面上升导致局部地区淹没、海洋酸化导致物种消失、以及高温等自然灾害。需要严格控制温室气体的深度减排，实现“零排放”。
[0003]传统的建筑涂层材料在日晒、雨淋、雾霾、沙尘等因素的反复作用下，涂层逐渐老化，并且一些有机或者无机的灰尘会沉积在涂层的表面。这不仅会导致涂层表面继续恶化，还会影响涂层外观的清洁度。因此，急需一种新型的自清洁建筑涂层材料来改变如今的现状。
[0004]目前，有许多关于自清洁涂层材料的研究，主要集中于光催化效应自清洁和超亲(疏)水效应自清洁。专利(CN 111004531 A)制备了一种有机型的光催化效应自清洁涂层材料，其具有较好的自清洁效果。但当掺入的TiO2的含量较低时，光催化效应自清洁的效果并不明显；当掺入的TiO2的含量较高时，过多的TiO2在紫外光作用下产生的超氧离子和羟基自由基会分解有机涂层基底，减少涂层的服役寿命。此外，单纯的光催化效应自清洁完全依赖于紫外光，这会影响自清洁涂层的使用范围。专利(CN 103468086B)制备了一种超亲水型的SiO2基自清洁涂层材料。在工艺上，利用喷涂法替换了旋涂法降低了成本，但是后期需要复杂的表干以及固化处理，尤其是固化处理的温度在400℃附近。
[0005]随着建筑材料逐渐向节能减排的方向发展，需要一种环境友好、自清洁效果持久的自清洁涂层材料来改变如今的现状。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种负碳自清洁无机涂料、其制备方法及获得的涂层，解决现有技术中自清洁涂料无法兼顾良好的自清洁效果和耐久性，且不够环保的技术问题。
[0007]本专利技术的第一方面提供一种负碳自清洁无机涂料，按重量份计，其原料包括：40～90份无机胶凝材料、1～15份复合光催化介质、0～50份辅助碳化剂、0～15份的增稠剂以及30～60份水；无机胶凝材料为碳化活性成分或至少含有60％碳化活性成分的工业固废，且碳化活性成分为硅酸二钙、硅酸一钙、二硅酸三钙、氢氧化钙、氢氧化镁中的至少一种；复合光催化介质由光催化材料与含SiO2的载体复合而成。
[0008]本专利技术的第二方面提供一种负碳自清洁无机涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将无机胶凝材料、复合光催化介质、辅助碳化剂、增稠剂以及水按照上述比例混合均匀，得到负碳自清洁无机涂料。
[0010]本专利技术的第三方面提供一种负碳自清洁无机涂层，其通过将本专利技术第一方面提供的负碳自清洁无机涂料涂覆在基材表面并经原位碳矿化反应得到。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0012]本专利技术通过选用具有碳化活性成分的胶凝材料，能在CO2氛围中生成碳酸钙和硅胶，具有保护建筑物和粘结材料的作用，并具有良好的耐候性，长期在雨水的冲刷中，其自清洁效果稳定，为复合光催化介质提供了稳定的化学环境；同时，避免了复合光催化介质在紫外光激发下产生超氧离子和羟基自由基会分解涂层基底；通过控制复合光催化介质的掺量以及涂料的固含量，在保证涂层力学性能的基础上，进一步了提高涂层的自清洁效果；本专利技术除了具有良好的自清洁效果，在制备过程还能够封存大量的CO2，具有负碳环保、施工简易的特点；本专利技术的原料均为无机材料，工艺流程简单，具有良好的耐候性，是一种环境友好的自清洁无机涂层，可适用于建筑物表面的涂覆，应用于建筑内表面的自清洁。
具体实施方式
[0013]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0014]本专利技术的第一方面提供一种负碳自清洁无机涂料，按重量份计，其原料包括：40～90份无机胶凝材料、1～15份复合光催化介质、0～50份辅助碳化剂、0～15份的增稠剂以及30～60份水。
[0015]本专利技术中，上述无机胶凝材料具有碳矿化活性，在碳矿化过程中能吸收一部分的CO2，可以实现建筑涂层材料生产制备中“负碳”的目标，并且其发生矿化反应后具有稳定的化学环境，不影响复合光催化介质的催化活性，能与复合光催化介质材料具有化学结合；另外，经过碳矿化具有一定的强度，并形成多孔结构，可以暴露出复合光催化介质，使形成的涂层具有较好的自清洁性能。上述无机胶凝材料可直接为硅酸二钙、硅酸一钙、二硅酸三钙、氢氧化钙、氢氧化镁等碳化活性成分，也可为至少含有60％上述碳化活性成分的工业固废，如含有碳化活性成分不低于70％的钢渣粉、碳化活性成分不低于70％的镁渣粉等，本专利技术对此不作限制。
[0016]在本专利技术的一些具体实施方式中，上述无机胶凝材料的粒径为50nm～8 μm。
[0017]本专利技术中，无机胶凝材料与水的质量比为(0.9～1.5):1，更优选为 (1.2～1.5):1。专利技术人发现，无机胶凝材料与水的质量比对涂层性能具有很大影响。随着无机胶凝材料与水的质量比的降低，形成的涂层的孔隙率增大，有利于暴露出更多的复合光催化介质，最终使所得涂层具有更优的光催化自清洁效果，但是力学性能显著下降。
[0018]本专利技术中，上述复合光催化介质由光催化材料与含SiO2的载体复合而成。上述复合光催化介质一方面具备良好的光催化自清洁效果，例如在本专利技术的一些具体实施方式中，1g的复合光催化介质的NO的光电子效率能够达到0.86％；另一方面能与胶凝材料形成化学健合，提高耐久性。进一步地，光催化材料可以为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米三氧化二铁中的至少一种；载体的主要成分是SiO2，以便在碳矿化过程中能与胶凝材料形成化学健合，例如可以为亲水性SiO2气凝胶、亲水型硅溶胶、改性石英粉、改性粉煤灰、改性沸石中的至少一种。在本专利技术的一些更具体实施方式中，改性石英粉、改性粉煤灰、改性沸石分
别通过将石英粉、粉煤灰、沸石浸泡到碱溶液中，随后经洗涤、干燥得到。
[0019]本专利技术中，上述复合光催化介质中，光催化材料占复合光催化介质总质量的10％～90％，包括但不限于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、 80％、90％等，本专利技术对此不作限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。专利技术人在试验过程中发现，复合光催化介质中，随着光催化材料的增加，光催化效果先增加后基本保持不变，少量的光催化剂能提高力学性能，过多掺入会降低涂层的力学性能。
[0020]在本专利技术的一些优选实施方式中，无机胶凝材料与复合光催化介质的质量比为(3～9)：1，进一步为(6～9)：1。本专利技术中，专利技术人在试验过程中发现，在同样的无机胶凝材料与水的质量比条件下，随着复合光催化介质的增加，形成的涂层的孔隙率下降，光催化效果和力学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负碳自清洁无机涂料，按重量份计，其特征在于，原料包括：40～90份无机胶凝材料、1～15份复合光催化介质、0～50份辅助碳化剂、0～15份的增稠剂以及30～60份水；其中，所述无机胶凝材料为碳化活性成分或至少含有60％所述碳化活性成分的工业固废，且所述碳化活性成分为硅酸二钙、硅酸一钙、二硅酸三钙、氢氧化钙、氢氧化镁中的至少一种；所述复合光催化介质由光催化材料与含SiO2的载体复合而成。2.根据权利要求1所述负碳自清洁无机涂料，其特征在于，所述无机胶凝材料与水的质量比为(1.2～1.5):1。3.根据权利要求1所述负碳自清洁无机涂料，其特征在于，所述光催化材料为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米三氧化二铁中的至少一种；所述含SiO2的载体为亲水性SiO2气凝胶、亲水型硅溶胶、改性石英粉、改性粉煤灰、改性沸石中的至少一种；所述复合光催化介质中，所述光催化材料占所述复合光催化介质总质量的10％～90％。4.根据权利要求1所述负碳自清洁无机涂料，其特征在于，所述无机胶凝材料与复合光催化介质的质量比为(3～9)：1。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨露，方勇乐，王发洲，胡曙光，刘志超，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：