專利名稱：納米二氧化鈦溶膠涂料及其制法和用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及鈦溶膠涂料及納米二氧化鈦薄膜材料技術領域，尤其是涉及可以通過低溫光固化而形成多功能納米二氧化鈦薄膜的納米二氧化鈦溶膠涂料及其制法和用途。
直接使用納米TiO2粉體材料存在難分離回收、不能重復利用等困難，不僅限制了該材料的實際應用，而且必將大大提高其使用成本。專利號為98124417.3的專利公開了一種加入納米無機化合物粒子的鈦溶膠-凝膠涂料及其制法和用途，其雖然可以涂覆在基材表面形成TiO2薄膜，但需要使用高溫燒結的熱固化成膜工藝(300℃-500℃)，在某些材料(如塑料基材)上使用可能會導致基材變形，使其用途受到了局限。
本發明的目的是這樣實現的，一種納米二氧化鈦溶膠涂料，其特征在于，所述涂料由紫外光無影(UV)膠水和二氧化鈦(TiO2)粉末所組成，各組分的重量百分比如下UV膠水 60％-99.5％
TiO2粉末 0.5％-40％其中，所述UV膠水的成份包括聚氨基甲酸乙酯單體、高沸甲基丙烯酸酯、高沸甲基丙烯酸酯、光引發劑和壓克力酸，各組分的重量百分比如下聚氨基甲酸乙酯單體30％-40％高沸甲基丙烯酸酯 30％-40％高沸甲基丙烯酸酯 15％-25％光引發劑1％-3％壓克力酸 5％-10％所述TiO2粉末的粒徑為3-30nm，優選為3-10nm，有效成份大于98％，表面處理為親水或疏水。
本發明的納米二氧化鈦溶膠涂料可以是透明型，各組分的重量百分比如下UV膠水95％-99.5％TiO2粉末 0.5％-5％本發明的納米二氧化鈦溶膠涂料也可以是乳膠型，各組分的重量百分比如下UV膠水60％-95％TiO2粉末 5％-40％本發明的納米二氧化鈦溶膠涂料的制備方法如下在避光、通風、無塵的室內環境下，將60％-99.5％的UV膠水加入玻璃或塑膠桶內，開動攪拌器低速檔，然后緩慢加入0.5％-40％的TiO2粉末，溫度為室溫；加完0.5％-40％的TiO2粉末后，將攪拌器開至中速檔運行30-60分鐘，即制成透明型或乳膠型納米二氧化鈦溶膠涂料。
本發明的納米二氧化鈦溶膠可用于污水處理、空氣凈化處理、產品表面抗菌處理、玻璃鍍膜處理等領域。
實施本發明的納米二氧化鈦溶膠涂料及其制法和用途，可以將納米二氧化鈦溶膠涂料涂敷在塑料、鋼材、石材、木材、陶瓷、搪瓷、玻璃等物體表面，形成納米TiO2薄膜，既保持了納米TiO2光催化氧化還原特性，又克服了粉體應用的不足。而且本發明的納米二氧化鈦溶膠涂料可以通過低溫光固化形成納米TiO2薄膜，具有耐氧化、抗震、耐沖擊、工作環境能適應-50℃-130℃的溫差等特點，成功地解決了現有技術中使用環境必須在工廠內或需專用設備燒烘的問題，為其推廣應用帶來了極大的便利，具有很強的實用性。
高沸甲基丙烯酸酯占30％-40％高沸甲基丙烯酸酯占15％-25％光引發劑占 1％-3％壓克力酸占 5％-10％其化學及物理特性必需達到水溶性 不溶于水閃光點 大于95℃密度1.005-1.10外觀透明紫外光固速度小于10秒稀稠度 60-65CPS ASTMD-1084折射率 1.48-1.5 ASTMD-1218其固化后性能必需達到剪切力6500-7000psi最大填充空間0.08-0.14mm斷裂拉力達到7000psi ASTMD-638彈性系數36000-38000psi ASTMD-638斷裂伸率123-125％ASTMD-638硬度達到D70耐溫-50℃-130℃毒性無其中，TiO2粉末可以選擇國產正元公司或成殷公司的銳鈦型TiO2粉末，其粒徑要求為3-30nm，優選為3-10nm，有效成份大于98％，表面處理為親水或疏水。
本發明的納米二氧化鈦溶膠涂料可以是透明型，各組分的重量百分比如下UV膠水 95％-99.5％TiO2粉末 0.5％-5％本發明的納米二氧化鈦溶膠涂料也可以是乳膠型，各組分的重量百分比如下UV膠水 60％-95％TiO2粉末 5％-40％本發明的納米二氧化鈦溶膠涂料的制備方法如下在避光、通風、無塵的室內環境下，將60％-99.5％的UV膠水加入玻璃或塑膠桶內，開動攪拌器低速檔，然后緩慢加入0.5％-40％的TiO2粉末，溫度為室溫；加完0.5％-40％的TiO2粉末后，將攪拌器開至中速檔運行30-60分鐘，即制成透明型或乳膠型納米二氧化鈦溶膠涂料。
本發明的納米二氧化鈦溶膠可用于污水處理、空氣凈化處理、產品表面抗菌處理、玻璃鍍膜處理等領域。在使用時，可以將本發明的納米二氧化鈦溶膠涂料用噴涂、刷涂、沉涂等方法涂布于物體表面，薄膜厚度在0.1-0.15mm，然后以500-1000W、波長為254-300nm的UV燈照射10-90秒鐘，即可制得納米二氧化鈦溶膠薄膜。透明型納米二氧化鈦溶膠涂料的成膜固化時間是10-20秒，乳膠型納米二氧化鈦溶膠涂料的成膜固化時間是20-90秒。本發明的納米二氧化鈦溶膠應用于各種水質凈化處理領域本發明的納米二氧化鈦溶膠薄膜的工作機理是在制得的納米二氧化鈦溶膠薄膜的一定距離范圍內裝置254nm的紫外光管，讓紫外光線透過水體照射到納米二氧化鈦溶膠薄膜上。當紫外光的能量大于納米TiO2光催化劑本身的帶隙能量(Bandgap)時，在紫外光光的照射下納米TiO2光催化劑價帶(Valence band)上的電子吸收紫外光能而被激發到導帶(Conduction)上，即在導帶上產生帶有很強負電性的高活性電子，同時在價帶上產生帶正電的空穴(h+)，從而產生具有很強活性的電子--空穴對，形成氧化還原體系。這些電子--空穴對遷移到催化劑表面后，與溶解氧及H2O發生作用，最終產生具有高度化學氧化活性的羥基自由基(.OH)，利用這種高度活性的羥基自由基便可參與加速氧化還原反應的進行，可以氧化包括生物氧化法難以降解的各類有機污染物并使之完全無機化，如許多難降解或用其它方法難以去除的物質，如氯仿、多氯聯苯、有機磷化合物、多環芳烴等也可利用此法有效除去，達到了消毒和凈化的目的。所以，本發明的納米二氧化鈦溶膠薄膜的工作過程是光催化氧化過程，光催化氧化可應用于各種水質凈化。A.光催化氧化可應用于工業廢水、市政廢水的深度凈化；A1.廢水中有機污染物的光催化降解根據研究數據，發現鹵代脂肪烴、鹵代芳烴、有機酸類、硝基芳烴、取代苯胺、多環芳烴、雜環化合物、烴類、酚類、染料、表面活性劑、農藥等都能有效地進行光催化反應，最終生成無機小分子物質，消除其對環境的污染以及對人體健康的危害。對于廢水中濃度高達每升幾千毫克的有機污染物體系，光催化降解均能有效地將污染物降解去除，達到規定的環境標準。A2.廢水中重金屬污染物的降解光催化降解不僅能用于治理有機污染，而且能還原某些高價的重金屬離子，使之對環境的毒性變小。如對含Cr6+廢水的試驗表明，以濃度為2g/l的WO3/W/Fe2O3的復合光敏半導體為催化劑，用太陽光光照3h，Cr6+濃度由80mg/l降至0.1mg/l，降解率達99.9％。對于復雜的污染體系，如含有無機重金屬離子和有機污染物的污水體系，光催化降解也能將二者同時催化去除。納米TiO2晶體薄膜作為高活性光催化劑，在光照條件下，Cr6+和對氯苯酚這兩種污染物能分別發生還原、氧化作用，達到光催化凈化。A3.飲用水的深度處理飲用水水源污染，特別是微量有機物的污染，給自來水行業帶來了嚴重的問題。目前水廠的常規工藝不僅無法去除有機物，而且氯化過程還可能產生對人體健康危害極大的有機氯化合物。迄今為止，國內外飲用水去除有機污染物的技術均不能令人滿意，尤其是有機氯化合物很穩定，難為一般的處理方法所去除。而應用光催化降解法，此類難去除的化合物均能在短時間內得以降解。B.光催化氧化可使江河湖泊、養殖魚塘的水質凈化；C.光催化氧化可使公園人工湖、人工噴泉、景觀魚池等景觀水除藻凈化；D.光催化氧化可使受農藥污染的水庫在出庫時預先凈化；E.光催化氧化可使工業循環水、冷卻水、泳池等水體消毒凈化。
利用本發明特別對含苯酚和三氯乙醛的廢水和生活污水、印染、醫藥等工業廢水進行了處理。表1顯示的是將取自深圳市濱河污水處理廠的城市生活污水，取自東莞市某印染廠的高濃度印染廢水，取自廣州某制藥廠排出的醫藥廢水，經本發明的光催化氧化系統處理后的結果數據比較，結果顯示，光催化氧化污水處理技術能高效去除廢水中有機物及迅速滅菌。
COD(mg/l) 色度廢水類型t/min u/v處理前 處理后處理前處理后生活污水15 20 150.427.0印染廢水20 10 12500 62.5醫藥廢水40 55 784.476.5表1本發明的納米二氧化鈦溶膠應用于空氣凈化處理領域近十幾年來，大氣污染引起人們的極大關注。光催化降解能在室溫下利用空氣中的水蒸汽和氧去除污染物，與需要在較高溫度下進行、操作步驟復雜的其它多相催化氧化法比較，具有顯著的優越性。納米TiO2晶體薄膜作為高活性光催化劑，在紫外光照射下，空氣中的苯系物、鹵代烷烴、醛、酮、酸等能有效地降解去除。本發明的納米二氧化鈦溶膠薄膜可用于制造新型高效光催化空氣凈化器的核心部件—光催化特效檔光板。配置光催化特效檔光板的空氣凈化器是室內空氣凈化器的新一代產品，能有效分解室內常見的有害氣體如甲醛、苯、三氯乙烯、氨等。本發明的納米二氧化鈦溶膠應用于產品表面抗菌處理領域
使用透明型或乳膠型納米二氧化鈦溶膠涂料直接噴涂在成品陶瓷的表面，經過小于300nm波長紫外光照射10-90秒鐘后形成一層堅固的光催化膜。鍍膜陶瓷具有耐臟、抗油污、除臭味、滅菌等自清潔的功能，抗菌性能持久穩定且無任何毒副作用。尤其是使用鍍過光催化膜的瓷磚貼面的建筑物外墻，在太陽光照射的作用下能長時間保持自身清潔，而且能有效降解周圍大氣中的有害氣體，具有凈化環境的功能。本發明的納米二氧化鈦溶膠應用于玻璃鍍膜處理領域使用透明型納米二氧化鈦溶膠涂料直接噴涂在成品玻璃的表面，經過小于300nm波長紫外光照射10-20秒鐘后形成一層堅固的光催化膜。鍍膜玻璃透過比≥75％，有明顯的自清潔和抗霧效果，可用于建筑幕墻玻璃、汽車玻璃、防霧燈罩、隧道照明裝置、浴室鏡等多種玻璃制品。
權利要求
1.一種納米二氧化鈦溶膠涂料，其特征在于，所述涂料由紫外光無影(UV)膠水和二氧化鈦(TiO2)粉末所組成，各組分的重量百分比如下UV膠水 60％-99.5％TiO2粉末 0.5％-40％其中，所述UV膠水的成份包括聚氨基甲酸乙酯單體、高沸甲基丙烯酸酯、高沸甲基丙烯酸酯、光引發劑和壓克力酸，各組分的重量百分比如下聚氨基甲酸乙酯單體 30％-40％高沸甲基丙烯酸酯30％-40％高沸甲基丙烯酸酯15％-25％光引發劑1％-3％壓克力酸5％-10％所述TiO2粉末的粒徑為3-30nm，有效成份大于98％，表面處理為親水或疏水。
2.根據權利要求1所述的納米二氧化鈦溶膠涂料，其特征在于，所述TiO2粉末的粒徑優選為3-10nm。
3.根據權利要求1所述的納米二氧化鈦溶膠涂料，其特征在于，所述納米二氧化鈦溶膠涂料是透明型，各組分的重量百分比如下UV膠水95％-99.5％TiO2粉末0.5％-5％
4.根據權利要求2所述的納米二氧化鈦溶膠涂料，其特征在于，所述納米二氧化鈦溶膠涂料是透明型，各組分的重量百分比如下UV膠水 95％-99.5％TiO2粉末 0.5％-5％
5.根據權利要求1所述的納米二氧化鈦溶膠涂料，其特征在于，所述納米二氧化鈦溶膠涂料是乳膠型，各組分的重量百分比如下UV膠水60％-95％TiO2粉末5％-40％
6.根據權利要求2所述的納米二氧化鈦溶膠涂料，其特征在于，所述納米二氧化鈦溶膠涂料是乳膠型，各組分的重量百分比如下UV膠水60％-95％TiO2粉末5％-40％
7.根據權利要求1、2、3、4、5、6中任何一項所述的納米二氧化鈦溶膠涂料的制造方法，其特征在于，在避光、通風、無塵的室內環境下，將60％-99.5％的UV膠水加入玻璃或塑膠桶內，開動攪拌器低速檔，然后緩慢加入0.5％-40％的TiO2粉末，溫度為室溫；加完0.5％-40％的TiO2粉末后，將攪拌器開至中速檔運行30-60分鐘，即制成透明型或乳膠型納米二氧化鈦溶膠涂料。
8.根據權利要求1、2、3、4、5、6中任何一項所述的納米二氧化鈦溶膠涂料的用途，其特征在于，所述納米二氧化鈦溶膠涂料可用于各種水質凈化處理、空氣凈化處理、產品表面抗菌處理、玻璃鍍膜處理等領域。
9.根據權利要求8所述的納米二氧化鈦溶膠涂料的用途，其特征在于，將所述納米二氧化鈦溶膠涂料用噴涂、刷涂、沉涂等方法涂布于物體表面，薄膜厚度在0.1-0.15mm，然后以500-1000W、波長為254-300nm的UV燈照射10-90秒鐘，即可制得納米二氧化鈦溶膠薄膜。
全文摘要
本發明提供一種納米二氧化鈦溶膠涂料，其特征在于，所述涂料由紫外光無影(UV)膠水和二氧化鈦(TiO
文檔編號C09D1/00GK1458194SQ0312653
公開日2003年11月26日 申請日期2003年5月7日 優先權日2003年5月7日
發明者彭云龍 申請人:彭云龍