CN102127348B - 纳米二氧化钛光催化净化空气涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备纳米二氧化钛光催化净化空气涂料的方法，包括如下步骤，所有步骤均在常温下进行，以下比例均为重量比，在不锈钢或塑胶容器中将有机溶剂和水按比例混合并充分搅拌至均匀混合，其中有机溶剂为30-70％，添加纯净水至100％；慢慢加入成膜树脂，比例为混合溶剂的1-50％，并充分搅拌至均匀混合；在均匀混合液里加入固化剂，比例为混合液的0.1-1.0％、非离子型表面活性剂比例为混合液的0.1-1.0％同时搅拌至均匀混合；加入10纳米以下的具有良好光催化活性的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶，液溶胶中纳米二氧化钛的固含量为10％，液溶胶的添加比例为步骤3)中制取的混合液体的1-50％，并充分搅拌至均匀混合。净化空气纳米涂料广泛应用于杀菌、自洁、空气净化等领域。
Description
技术领域
本发明涉及涂料，具体涉及一种纳米二氧化钛光催化净化空气涂料。
背景技术
现有净化空气涂料多是通过在涂料中添加锐钛矿型纳米二氧化钛来达到净化空气效果。锐钛矿型纳米二氧化钛吸收光能量后能产生OH-自由基与负氧离子。OH-自由基与负氧离子具有很强的氧化还原能力，能分解氧化空气中的污染物，从而达到净化空气的目的。
但现有技术无法解决10纳米以下的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶与涂料体系的相溶性问题与纳米二氧化钛粒子在涂料体系中的分散性问题。纳米二氧化钛液溶胶添加到涂料体系中后即絮凝为大粒径，且会沉淀，所以现有纳米二氧化钛涂料往往添加分散剂以令纳米二氧化钛粒子分散悬浮。10纳米以下的纳米二氧化钛方具有很好的光催化性能，当纳米二氧化钛粒子絮凝后，纳米二氧化钛涂料的光催化性能就大大降低了，甚至没有了。
因为解决不了纳米二氧化钛粒子在涂料体系的分散性问题，所以现有生产技术中是直接添加二次粒径为几十，甚至几百纳米的纳米二氧化钛，通过强力搅拌与添加分散剂的方式达到纳米二氧化钛的分散，该涂料体系为悬浮液，稳定性差。
因此，现有技术生产的纳米二氧化钛光催化净化空气涂料的光催化性能都很差，同时净化空气效果也很差。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种纳米二氧化钛光催化净化空气涂料的制备方法，本发明解决了以往无法解决的10纳米以下的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶与涂料体系的相溶性问题与纳米二氧化钛粒子在涂料体系的分散性问题。
提供一种制备纳米二氧化钛光催化净化空气涂料的方法，包括如下步骤，所有步骤均在常温下，以下百分比均为重量百分比：
1)、在不锈钢或塑胶容器中将有机溶剂和水按比例混合并充分搅拌至均匀混合，其中有机溶剂为30-70％，添加纯净水至100％；
2)、慢慢加入成膜树脂，按混合溶剂的1-50％，并充分搅拌至均匀混合；
3)、在均匀混合液里加入固化剂(如石油磺酸等，比例为混合液的0.1-1.0％)、非离子型表面活性剂(如蔗糖酯，比例为混合液的0.1-1.0％)同时搅拌至均匀混合；
4)、加入10纳米以下的具有良好光催化活性的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶(液溶胶中纳米二氧化钛的固含量为10％，液溶胶的添加比例为步骤3)中制取的混合液体的1-50％，并充分搅拌至均匀混合。
以往技术中添加纳米二氧化钛后，体系无法成为溶胶，而是悬浮液，因此必须同时添加分散剂，以帮助纳米二氧化钛粒子悬浮。本发明所形成的体系仍为液溶胶，可不添加任何润湿剂或分散剂，而体系能长期稳定，无沉淀。但为了增加本发明对底材的润湿性也可以添加合适的润湿剂。
纳米二氧化钛涂料在喷涂后的涂膜往往容易粉化，这是因为纳米二氧化钛分解了漆膜，本发明选择的体系有很好的稳定性，可耐纳米二氧化钛的分解，从而保证了涂膜的耐久性。
长效：纳米二氧化钛是一种光催化剂，本身是不损耗的。因此本发明的净化空气效用是长期的。
净化对象广泛：本发明添加的纳米二氧化钛在10纳米以下，具有很强的光催化活性，其电子跃迁产生的自由基(OH-)与负氧离子(O2-)的氧化能力均很强，能氧化分解空气中绝大多数的有机污染物与部分无机污染物，如甲醛、苯、甲苯、氨等。
无味、无嗅：二氧化钛是一种稳定的金属氧化物，没有气味，也不会释放分解为气体或其他物质，因此不会造成人体不适。
无毒：二氧化钛无毒，对人体无危害，也不会造成其他污染。
本发明功效：
本发明具有很强的净化空气功能，能降解与消除空气中绝大多数的有机污染物及部分无机污染物。且该功效是长期的。
本产品的主要成分为锐钛矿型纳米二氧化钛、溶剂(水、异丙醇或其他有机溶剂)、成膜树脂(如丙烯酸树脂、环氧树脂等)及助剂(如硫酸乙脂、聚山梨酯)。
具体实施方式
提供一种制备纳米二氧化钛光催化净化空气涂料的方法，包括如下步骤，所有步骤均在常温下，以下百分比均为重量百分比：
1)在不锈钢或塑胶容器中将有机溶剂和水按比例混合并充分搅拌至均匀混合，其中有机溶剂为30-70％，添加纯净水至100％；
2)慢慢加入成膜树脂，按混合溶剂的1-50％并充分搅拌至均匀混合；
3)在均匀混合液里加入固化剂，如石油磺酸等，比例为混合液的0.1-1.0％、非离子型表面活性剂，如蔗糖酯，比例为混合液的0.1-1.0％同时搅拌至均匀混合；
4)加入10纳米以下的具有良好光催化活性的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶，液溶胶中纳米二氧化钛的固含量为10％，液溶胶的添加比例为步骤三中制取的混合液体的1-50％并充分搅拌至均匀混合。
在上述制备纳米二氧化钛光催化净化空气涂料的方法中，所述有机溶剂是异丙醇。
在上述制备纳米二氧化钛光催化净化空气涂料的方法中，所述成膜树脂是丙烯酸树脂或环氧树脂。
原理：
本发明产品中添加了10纳米以下的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶，该纳米二氧化钛吸收光能量之后，价带中的电子就会被激发到导带，形成带负电的高活性电子e-，同时在价带上产生带正电的空穴h+。在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同位置。热力学理论表明，分布在表面的h+可以将吸附在TiO2表面OH-和H2O分子氧化成(.OH)自由基，而.OH自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化并分解各种有机污染物(甲醛、苯、TVOC等)和细菌及部分无机污染物(氨、NOX等)，并将最终降解为CO2、H2O等无害物质。由于.OH自由基对反应物几乎无选择性，因而在光催化中起着决定性的作用。同时电子跃迁时还会与氧分子(O2)结合产生负氧离子，负氧离子也具有很强的氧化还原能力。此外，许多有机物的氧化电位较TiO2的价带电位更负一些，能直接为h+所氧化。而TiO2表面高活性的e-侧具有很强的还原能力，可以还原去除水体中金属离子。应用以上原理纳米涂料广泛应用于杀菌、自洁、空气净化等领域。
Claims (1)
1.一种纳米二氧化钛光催化净化空气涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，所有步骤均在常温下，以下百分比均为重量百分比：
1)、在不锈钢或塑胶容器中将异丙醇和水按比例混合并充分搅拌至均匀混合，其中异丙醇为30-70％，添加纯净水至100％；
2)、慢慢加入丙烯酸树脂或环氧树脂，比例为混合溶剂的1-50％，并充分搅拌至均匀混合；
3)、在均匀混合液里加入石油磺酸，比例为混合液的0.1-1.0％，蔗糖酯，比例为混合液的0.1-1.0％，同时搅拌至均匀混合；
4)、加入10纳米以下的具有良好光催化活性的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶，液溶胶中纳米二氧化钛的固含量为10％，液溶胶的添加比例为步骤3)中制取的混合液体的1-50％并充分搅拌至均匀混合。
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