改性光催化剂溶胶制造技术

公开了包括有改性光催化剂的颗粒分散在其中的液体介质的改性光催化剂溶胶，其中改性光催化剂颗粒是通过光催化剂的颗粒用选自不同化合物的至少一种改性剂化合物进行改性处理所制备的，这些不同化合物中每一种独立地包括选自一氧二有机基硅烷单元，二氧一有机基硅烷单元和二氟亚甲基单元的至少一种结构单元，和其中改性光催化剂颗粒具有特定的体积平均粒径。还公开的是包括上述改性光催化剂溶胶和功能性物质的改性光催化剂组合物。还公开的是使用上述改性光催化剂溶胶或改性光催化剂组合物所形成的膜，包括该膜和被膜覆盖的基底物的功能性复合材料，和由上述改性光催化剂组合物成形所生产的成形制品。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请为申请日1999年11月22日、申请号99812221.1的中国专利申请的分案申请。本专利技术的背景本专利技术的领域本专利技术涉及改性光催化剂溶胶。更具体地说，本专利技术涉及包括有改性光催化剂的颗粒分散在其中的液体介质的改性光催化剂溶胶，其中改性光催化剂颗粒是通过用选自不同化合物的至少一种改性剂化合物对光催化剂的颗粒进行改性处理所制备的，这些不同化合物各自独立地包括选自一氧二有机基硅烷单元、二氧一有机基硅烷单元和二氟亚甲基单元的至少一种结构单元，并且其中改性光催化剂颗粒具有特定的体积平均粒径。本专利技术还涉及包括上述改性光催化剂溶胶和功能性物质的改性光催化剂组合物。当使用上述改性光催化剂溶胶或改性光催化剂组合物在基底物的表面上形成含有改性光催化剂的膜时，不仅改性光催化剂可以在中等条件下牢固地固定在基底物的表面上而没有降低改性光催化剂的活性，而且在所形成的膜和被膜覆盖的基底物均没有受改性光催化剂的作用而受损。此外，上述膜在透明度、耐久性、抗污染性、硬度等方面显示出优异的性能。所以，上述改性光催化剂溶胶和改性光催化剂组合物尤其可用于防止污物粘附于各种基底的表面上和防止在各种基底的表面上雾化。本专利技术还涉及使用上述改性光催化剂溶胶或改性光催化剂组合物所形成的膜，包括该膜和被膜覆盖的基底物的功能性复合材料，和由上述改性光催化剂组合物成形所生产的成形制品。现有技术当特定类型的物质用能量大于在这些物质的导带和价带之间的能隙(能带隙)的光进行辐照，即用波长小于与这些物质的能隙对应的波长的光(激发光)辐照时，光能引起价带的电子的激发(光致激发)，这样在导带和价带中分别产生电子和空穴。通过使用在导带中产生的电子的还原活性和/或使用在价带中产生的空穴的氧化活性，能够进行各种化学反应。即，当上述物质用激发光进行辐照时，它们能够起催化剂的作用。所以，上述物质被称作光催化剂。作为此类物质的最优选的代表性实例，已知有氧化钛。作为由光催化剂所催化的化学反应的实例，可提及各种有机物质的氧化分解反应。所以，当光催化剂被固定在各种基底物的表面上时，有可能通过光辐照引起粘附在基底物的表面上的各种有机物质发生氧化分解反应。另一方面，众所周知，当光催化剂用光辐照时，增加了光催化剂表面的亲水性。所以，当光催化剂被固定在各种基底物的表面上时，有可能通过光辐照来增加基底物的表面的亲水性。近年来，已经研究将光催化剂的上述性能应用于各种领域，如环境卫生领域，需要防止污物粘附于各种基底物的表面上的领域，和需要防止各种基底物的表面上雾化的领域。为了实施这些应用，将光催化剂固定在各种基底物的表面上的方法具有较大的重要性。对于将光催化剂固定在基底物的表面上的方法，已经有各种建议。例如，尚未审查的日本专利申请公开特许说明书No.60-044053公开了将光催化剂固定在基底物表面上的方法，其中通过溅射在基底物表面上形成了光催化剂的薄膜。在所建议的这些方法当中，一种比较理想而引人注意的方法是将光催化剂固定在基底表面上的方法，其中含有光催化剂的组合物被涂敷在基底物的表面上，据此在其上面形成了含有光催化剂的膜。在通过涂敷来固定光催化剂的上述方法中，要求①光催化剂牢固地固定在基底物的表面上而不降低光催化剂的活性，和②所形成的膜和被膜覆盖的基底物当中任何一种都不因为光催化剂的作用而受损。此外，为了增宽上述方法的应用范围，要求③可在中等条件(例如，在室温下到大约100℃)进行固定，和④所形成的膜在透明度、耐久性、抗污染性、硬度等方面显示出优异的性能。对于通过涂敷来固定光催化剂，已经建议了各种方法。例如，尚未审查的日本专利申请公开特许说明书No.60-118236公开了一种方法，在该方法中含有光催化剂前体(例如有机钛酸酯)的溶胶被涂敷在基底物的表面上，所获得的膜被煅烧，据此将光催化剂前体转变成光催化剂而与此同时将所形成的光催化剂固定在基底物的表面上。然而，这一方法包括形成光催化剂的结晶微粒的步骤，这一步骤要求在高温下煅烧。所以，这一方法的缺点是，当基底物具有较大表面积时，很难进行光催化剂的固定。作为使用含有光催化剂的溶胶的方法(它因此不需要形成光催化剂的结晶微粒的步骤)，尚未审查的日本专利申请公开特许说明书No.6-278241公开了将光催化剂固定在基底物表面上的方法，其中氧化钛的水-胶溶化溶胶被涂敷到基底物的表面上。然而，由于氧化钛在中等条件下不具备成膜性能，这一方法也需要在高温下煅烧。此外，由该方法获得的膜是易碎的和容易破裂并从基底物上消失，这样不可能让光催化剂在基底物的表面上发挥其作用。而且还建议了一种方法，其中含有光催化剂的树脂涂料被涂敷到基底物的表面上。例如，尚未审查的日本专利申请公开特许说明书No.7-171408和9-100437都公开了一种方法，其中光催化剂被引入到含有作为成膜组分的不易受光催化剂的作用而分解的树脂如氟树脂或硅氧烷树脂的树脂涂料中，并且所获得的含光催化剂的涂料被涂敷到基底物的表面上。然而，在这些方法所用的树脂涂料中，光催化剂的分散性差，所以涂料呈白色浑浊状。此外，为了由这些方法获得良好的膜，要求涂料含有大量的树脂，大量树脂的使用将遇到光催化剂被包埋在膜中和因此无法显示出令人满意的活性的问题。作为解决这些问题的方法，尚未审查的日本专利申请公开特许说明书No.9-314052公开了组合使用树脂涂料和对树脂涂料中所含溶剂有可控润湿性的光催化剂颗粒的方法。在这一方法中，树脂涂料首先被涂敷到基底物的表面上，然后在涂料的固化完成之前，将上述光催化剂颗粒涂敷在涂料上。然而，这一方法的缺点是不仅操作麻烦，而且不能获得均质和透明的膜。上述专利文献还公开了旨在简化操作的方法，具体地说，树脂涂料和对于树脂涂料中所含溶剂具有可控润湿性的光催化剂颗粒的混合物被涂敷到基底物表面上的一种方法。然而，不能通过使用对溶剂有可控润湿性的光催化剂颗粒来阻止该光催化剂被包埋在膜中，大多数光催化剂颗粒完全被包埋在膜中并因此无法显示出令人满意的活性。如此，已知迄今还没有通过涂敷将光催化剂固定到基底物表面上且满足所有上述要求①-④的方法。本专利技术的概述在这种情况下，本专利技术者进行广泛和深入的研究，旨在开发将光催化剂固定在基底物表面上的方法，该方法满足所有上述要求①-④。结果，出乎意料地发现，当通过使用一种包括有改性光催化剂颗粒分散在其中的液体介质的改性光催化剂溶胶，或通过使用包括上述改性光催化剂溶胶和功能性物质的改性光催化剂组合物，在基底物表面上形成含有改性光催化剂的涂膜时，满足了所有上述要求①-④而且性光催化剂没有包埋在膜中和因此在膜的表面上发挥出令人满意的效果，其中改性光催化剂颗粒是通过将光催化剂颗粒用选自不同化合物的至少一种改性剂化合物进行改性处理而制备的，这些不同化合物各自独立地包括选自一氧二有机基硅烷单元、二氧一有机基硅烷单元和二氟亚甲基单元的至少一种结构单元，和其中改性光催化剂颗粒具有特定的平均粒径。还发现，通过使用上述改性光催化剂溶胶或改性光催化剂组合物所形成的膜，包括所述膜和被膜覆盖的基底物的功能性复合材料，以及通过将上述改性光催化剂组合物成形所生产的成形制品，这三者中的每一种都使其中所含的改性光催化剂在膜、功能性复合材料和成形制品各自表面上发挥出令人满意的作用，从而防止污物粘附本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括有改性光催化剂颗粒分散在其中的液体介质的改性光催化剂溶胶，所述改性光催化剂颗粒是通过将光催化剂颗粒用选自不同化合物的至少一种改性剂化合物进行改性处理而制备的，这些不同化合物各自独立地包括从通式（１）表示的一氧二有机基硅烷单元、通 式（２）表示的二氧有机基硅烷单元和通式（３）表示的二氟亚甲基单元中选择的至少一种结构单元：－（Ｒ↑［１］Ｒ↑［２］ＳｉＯ）－（１）其中Ｒ↑［１］和Ｒ↑［２］中各自独立地表示氢原子，直链或支链Ｃ↓［１］－Ｃ↓［３０］烷基， Ｃ↓［５］－Ｃ↓［２０］环烷基或Ｃ↓［６］－Ｃ↓［２０］芳基，该芳基是未取代的或被选自Ｃ↓［１］－Ｃ↓［２０］烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［２０］烷氧基和卤素原子的至少一个取代基所取代，＊＊＊（２）其中Ｒ↑［１］与通式（１）中 定义相同，和－（ＣＦ↓［２］）－（３），所述的至少一种改性剂化合物具有增感基团，所述改性光催化剂颗粒具有８００纳米或更低的体积平均粒径。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中林亮，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]