用于基板上的光催化層的保護性涂料組合物的制作方法
【專利摘要】一種涂覆基板，所述涂覆基板包含：包含經處理的層的基板；光催化層；以及保護層，所述保護層用于阻止所述經處理的層因光催化劑而導致的降解，所述保護層設置于所述光催化層和所述經處理的層之間，所述保護層包含分布在基質中的膠體粒子，所述基質至少部分地由有機硅相組成，所述有機硅相能夠被活性氧物質所氧化，形成不揮發性無機相，其中所述有機硅相包含摻入有機硅組分的表面活性劑。
【專利說明】用于基板上的光催化層的保護性涂料組合物
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于基板的保護性涂層（protective coatings)。特別而言，本發明涉 及用于自清潔系統中的保護性涂層。
【背景技術】
[0002] 涂覆（coated)表面（如涂漆（painted)表面）往往隨時間積聚污物和灰塵，特 別是當暴露至環境時更是如此。對于例如用于屋頂和墻壁覆層（cladding)中的涂漆鋼板 等建筑產品而言，這是特有的問題。其結果是，必須定期對這些表面進行清潔以維持其外 觀。清潔過程通常是昂貴、耗時的，并且有時相當困難，尤其是當這些表面難以接近時更是 如此。這種污物和灰塵大量地由有機物質組成。
[0003] 就此而言，有必要減少有機物質在涂覆表面上的積累，以避免定期手動清潔涂覆 表面的需要。
[0004] -種解決方案是使涂層中包含能降解有機物質的物質。降解有機物質的一種方法 是將光催化層引入涂層表面。在光的作用下，光催化層產生活性氧物質（R0S，諸如羥基和超 氧離子），其與有機物質反應并破壞有機物質。然而，若下層基板包含有機組合物（如涂漆 層），則這些離子也可腐蝕該下層基板，并可因此對涂層的耐久性和壽命產生不利影響。
[0005] 因此，對于阻止這些活性氧物質擴散的手段存在需求。
[0006] 上述對【背景技術】的引述并不構成對所述技術成為本領域普通技術人員的公知常 識的一部分的承認。上述引述也并非旨在限制本文所公開的裝置和方法的應用。
【發明內容】
[0007] 在第一方面，提供了一種涂覆基板，所述涂覆基板包含：
[0008] -包含經處理的層的基板；
[0009] -光催化層；以及
[0010]-保護層，所述保護層用于阻止所述經處理的層因光催化劑而導致的降解，所述保 護層設置于所述光催化層和所述經處理的層之間，所述保護層包含分布在基質中的膠體粒 子，所述基質至少部分地由有機硅相組成，所述有機硅相能夠被活性氧物質所氧化，形成不 揮發性無機相，其中所述有機硅相包含摻入有機硅組分的表面活性劑。
[0011] 膠體粒子可借助于其通常相對均勻分布的尺寸和形狀（從而使得其組裝為大致 規則的晶格排列），來提供阻止活性氧物質擴散的有效物理屏障。因此，晶格排列內部的相 鄰粒子可相互接觸并結合。然而，所述膠體粒子之間的間隙容積（interstitial volume)可 能為活性氧物質的化學擴散提供了途徑。通過以包含有機硅相的基質（所述有機硅相能夠 被活性氧物質所氧化，形成不揮發性無機相）至少部分地填充所述容積，增加了基質密度， 并可使得活性氧物質的擴散最小化或得到抑制。膠體粒子和基質（包含有機硅相或其氧化 產物）的組合可共同提供有效的屏障層。
[0012] 發明人已經認識到，在基板和光催化層之間設置單獨的保護層（與組合的保護層 /光催化層相對）為所述基板提供了針對活性氧物質的更多保護。除非專門針對該功能進 行設計，組合的保護層/光催化層可能不會提供太多保護。
[0013] 已經發現，當有機硅相包含摻入有機硅組分的表面活性劑（自身包含或與游離硅 燒、有機-無機聚合物雜合體（hybrid)或娃酮（silicone)微乳液組合）時，獲得了最佳結 果。在一個實施方式中，有機硅相自身包含表面活性劑。不希望受理論限制，相信使用表面 活性劑作為有機硅相（與例如樹脂相對）確保了膠體粒子充分潤濕，因此使保護層中的粒 子最佳地相互結合。已經發現，使涂料組合物中包含表面活性劑還促進涂料組合物的涂覆 (如通過輥涂（roll coating)進行涂覆）。與基于碳的表面活性劑相對，使用基于硅的表 面活性劑還提高了膠體粒子和有機硅基質之間的結合強度。
[0014] 在第二方面，公開了一種用于在基板上形成保護性涂層的涂料組合物，所述組合 物包含處于介質中的膠體粒子，所述介質包含有機硅相，所述有機硅相能夠被活性氧物質 所氧化，形成無機硅酸鹽相，其中所述有機硅相包含摻入有機硅組分的表面活性劑。
[0015] 因此，能夠被氧化的有機硅相包含摻入有機硅組分的表面活性劑，所述有機硅相 能夠被活性氧物質所氧化，形成無機硅酸鹽相。該涂料組合物可進一步包含其它有機硅相， 諸如游離硅烷、有機-無機聚合物雜合體、溶膠-凝膠或硅酮微乳液、涂覆至個體二氧化硅 (silica)膠體粒子上的有機硅化合物，或以上物質的組合。無機硅酸鹽相可以是網狀硅酸 鹽。
[0016] 已經發現，使用包含摻入有機硅組分的表面活性劑的有機硅相（自身包含或與游 離硅烷、有機-無機聚合物雜合體或硅酮微乳液組合）獲得了更佳的結果。優選地，所述有 機硅相自身包含表面活性劑。
[0017] 在第三方面，公開了一種用于在基板上形成保護性涂層的涂料組合物，所述組合 物包含處于介質中的膠體粒子，所述介質包含摻入有機硅組分的表面活性劑，所述膠體粒 子包含至少一種有機硅相的外層，所述有機硅相能夠被活性氧物質所氧化，形成無機硅酸 鹽相。
[0018] 在一個實施方式中，摻入有機硅組分的表面活性劑為以下表面活性劑族中的一 種：乙氧基化的七甲基三硅氧烷表面活性劑或聚環氧烷改性的七甲基三硅氧烷，如2-[甲 氧基（低聚乙稀氧基）丙基]七甲基二娃氧燒。
[0019] 在一個實施方式中，包含膠體粒子上的外層的有機硅相包含官能化的烷基取代的 烷氧基硅烷SURKOR 2^，
[0020] 其中：x 為 1-3 ;
[0021] R1為在燒氧基娃燒中常見類型的有機官能團，包括燒基或芳基、齒素、環氧化物、 異氰酸酯/鹽、羥化物、季銨陽離子、胺、羧酸或羧酸衍生物、酮或醛、羥化物、醚等；
[0022] R2 為烷基 CnH2n+1，其中 η = 1 -5。
[0023] 在一個實施方式中，所述烷基取代的烷氧基硅烷為三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙 氧基娃燒、苯基二甲氧基娃燒、-苯基-甲氧基娃燒、正丙基二甲氧基娃燒、異丁基二甲氧 基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、1，6-雙（三甲氧基甲硅烷基）己烷、 Υ _脈基丙基二甲氧基娃燒、Υ _二丁基氨基丙基二甲氧基娃燒、九氟丁基二甲氧基娃燒、 環氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、Υ-(2-氨基乙 基）氨基丙基三甲氧基硅烷、Υ-(2_氨基乙基）氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯 醜氧丙基二甲氧基娃燒、Y _疏基丙基二甲氧基娃燒、Y _氯丙基二甲氧基娃燒、Y _苯胺基 丙基二甲氧基娃燒、甲基二甲氧基娃燒、甲基二乙氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒、-甲基 二甲氧基硅烷、十八烷基二甲基-[3-(三甲氧基甲硅烷基）丙基]氯化銨、Ν-三甲氧基甲 娃燒基丙基 -Ν, Ν, Ν-二甲基氣化按、Ν-(二甲氧基甲娃燒基丙基）氣化異硫脈、氛基苯基二 甲氧基硅烷、Ν-(三甲氧基甲硅烷基乙基）芐基-Ν, Ν, Ν-三甲基氯化銨、Ν, Ν-二癸基-Ν-甲 基_Ν_(3_二甲氧基甲娃燒基丙基）氣化按、（2_二乙氧基甲娃燒基丙氧基）乙氧基環丁諷、 Ν-(三甲氧基甲硅烷基丙基）乙二胺三乙酸三鈉、2-[甲氧基（聚乙烯氧基）丙基]三甲氧 基硅烷、雙（3-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺、十四烷基二甲基（3-三甲氧基甲硅烷基丙基） 氯化銨和Ν-(3_二乙氧基甲娃燒基丙基）匍糖醜胺。
[0024] 在一個實施方式中，所述烷基取代的烷氧基硅烷包含0. lwt % -100wt %的膠體粒 子。
[0025] 在一個實施方式中，保護層對基板顏色和光澤度（gloss)的影響不大于20ΛΕ單 位，諸如小于10 Λ E單位，例如小于5 Λ E單位。涂覆基板和未涂覆基板之間的光澤度差異 不可超過20 %。優選地，光澤度差異不超過10%，更優選不超過5 %。
[0026] 在一個實施方式中，保護層厚度為25nm至lOOOnm。優選地，保護層厚度為50nm至 600nm。更優選地，厚度為60nm至400nm。最佳厚度將取決于所述層的組成和下層基板的粗 糙度。然而，已經發現，當涂層厚度超過約l〇〇〇nm時，涂層的機械穩定性開始下降，涂層易 發生開裂。
[0027] 膠體粒子優選包含一種或多種氧化物。
[0028] 在一個實施方式中，所述膠體粒子選自于金屬和/或非金屬元素（如硅、鋁、硼、 鈦、鋯和磷）的一種或多種氧化物。
[0029] 膠體粒子的粒徑范圍可為0. 4nm-400nm。在一個實施方式中，膠體粒子的粒徑范圍 為5nm-50nm。膠體粒子的粒徑可大于8nm、優選大于10nm，諸如10nm-40nm。具有此類粒徑 范圍的膠體比更小粒徑更易市售獲得，從而便于加工。另外，當膠體粒子小于這一尺寸時， 所產生的較小間隙空間對于填充該空間的材料選擇而言提供了較低的靈活性。在另一個實 施方式中，膠體粒子的粒徑范圍為8nm-20nm。
[0030] 優選地，膠體粒子具有窄的粒徑分布。粒徑分布的標準差可小于平均粒徑的20%。 優選地，標準差小于10%，例如小于5%。在一個實施方式中，標準差小于2%。
[0031] 膠體粒子可包含Ludox家族的納米粒子二氧化娃膠體。Ludox膠體的粒徑可為約 8nm 直至 22nm，如 10nm_22nm。
[0032] 在一個實施方式中，膠體粒子由具有至少兩種不同粒徑分布的粒子組成。膠體粒 子可包含至少第一類型和第二類型的粒子。第一類型的粒子可具有0. 4nm-50nm的平均粒 徑，而第二類型的粒子可具有5nm-200nm的平均粒徑。所述至少第一類型和第二類型的粒 子可為如在 申請人:的標題為"涂料II"的共同未決申請號AU 2012900764中所述的，以引用 的方式將其公開內容整體并入本文。
[0033] 膠體粒子通常懸浮或分散在水性介質或有機介質中。
[0034] 水性介質或有機介質的選擇將在很大程度上取決于膠體粒子的表面特性。一般情 況下，將未涂覆的膠體粒子懸浮在水性介質中，而將涂覆有機硅相的膠體粒子懸浮在有機 介質中。
[0035] 在水性介質的情況下，膠體粒子可以在摻入涂料組合物之前或期間在堿性溶液中 進行穩定化。膠體粒子可以與可溶性陽離子締合，所述陽離子包括但不限于：鋰離子、鈉離 子、鉀離子、銨離子和烷基銨離子。
[0036] 所述粒子也可在有機溶劑中進行穩定化，所述有機溶劑例如但不限于：通式 H0CnH2n+1 (其中η = 1-8)表示的醇、芳香烴、脂肪烴、酮、醚或鹵素化合物（如氯仿和二氯甲 燒）。
[0037] 涂料溶液中膠體粒子的濃度范圍可為0. lwt% -30wt%。所述濃度優選小于 20wt%，例如為lwt% _2wt%。在一個實施方式中，涂料溶液中膠體粒子的濃度范圍為 0. lwt % _10wt %。
[0038] 涂覆基板還可包含能夠產生活性氧物質的光催化劑。所述光催化劑存在于單獨的 光催化層中。光催化劑與電磁輻射和水相互作用，產生活性氧物質（如羥基和超氧離子）， 所述活性氧物質充當降解有機物質的氧化劑，并防止其在涂層表面上累積。
[0039] 基板可以是金屬基板。在一個實施方式中，所述基板包含經處理的表面。經處理 的表面可以是有色表面，如涂漆表面。或者，經處理的表面可包含聚合物涂層，如在太陽能 電池上。
[0040] 保護層可以是設置于經處理的表面和光催化層之間的屏障層。
[0041] 在一個實施方式中，在單獨的光催化層中提供光催化劑，其中，保護層位于基板和 所述光催化層之間。光催化層還可以包含其它膠體粒子，例如膠體二氧化硅粒子。光催化 層中光催化粒子的濃度范圍可以為〇. 1% -100%，取決于光催化劑的活性（光催化劑的濃 度與其催化活性成反比）。濃度范圍可為0. 1% -10%，如1% -5%。
[0042] 在涂覆至保護層上之前，可將光催化劑以0· 01% -30% (例如0· lwt% -10wt% ) 的濃度范圍分散在溶劑中。優選地，所述濃度范圍為lwt%-3wt%。溶劑可以是水基溶劑 或有機基溶劑。
[0043] 光催化粒子可以由金屬氧化物組成，所述金屬氧化物例如但不限于為以下金屬氧 化物中的一種：二氧化鈦或二氧化鈦衍生物（例如摻雜金屬陽離子（如鐵、釩和其它過渡或 稀土金屬）的二氧化鈦）納米粒子、氧化鋅納米粒子、氧化錫納米粒子或氧化鋪納米粒子。 二氧化鈦納米粒子可以是市售的Degussa P25光催化劑。
[0044] 有利的是，當共同使用處于二氧化鈦形式的光催化粒子與二氧化硅膠體粒子時， 涂層表面的親水性增強，從而提高涂層的自清潔性能。
[0045] 在一個實施方式中，基質包含0· lwt% -100wt%的膠體粒子。
[0046] 在第四方面，公開了一種涂覆基板，所述基板包含含有分布在基質中的膠體粒子 的層，所述基質至少部分地由一種或多種無機硅酸鹽組成，所述無機硅酸鹽由活性氧物質 氧化至少一種有機硅相形成，其中所述有機硅相包含摻入有機硅組分的表面活性劑。
[0047] 在本發明的第五方面，公開了一種光催化的自清潔涂覆基板，所述涂覆基板包 含：
[0048] -包含經處理的表面的基板；
[0049]-在所述經處理的表面上的屏障層，所述屏障層包含分布在基質中的膠體粒子，所 述基質至少部分地由一種或多種有機硅相和/或一種或多種無機硅酸鹽組成，所述有機硅 相能夠被活性氧物質所氧化，形成一種或多種無機硅酸鹽相，所述無機硅酸鹽由活性氧物 質氧化至少一種有機硅相而形成，其中至少一種所述有機硅相為摻入有機硅組分的表面活 性劑；以及
[0050] -在所述屏障層上的光催化層。
[0051] 在第六方面，公開了一種保護基板不被活性氧物質降解的方法，所述方法包括以 下步驟：
[0052] -提供包含經處理的表面的基板；
[0053] -在所述經處理的表面上涂覆涂料組合物，所述組合物包含分散在介質中的膠體 粒子，所述介質包含至少一種有機硅相，所述有機硅相能夠被活性氧物質所氧化，形成無機 娃酸鹽相，其中至少一種所述有機娃相包含摻入有機娃組分的表面活性劑；
[0054] -使所述涂料轉化形成保護層。
[0055] 所述保護性涂料組合物可通過輥涂進行涂覆。優選在連續工藝中進行輥涂。在涂 覆所述涂料組合物后，使其在足以除去過量溶劑的溫度（例如50-150°C的范圍內）下干燥。
[0056] 已經發現，使涂料組合物中包含表面活性劑促進了通過輥涂涂覆所述涂料組合 物。表面活性劑增強了涂覆表面的潤濕性，并避免了在涂覆前進行專門的表面處理（例如 通過電暈放電進行處理）的需要。與其它涂覆技術（如噴霧）相比，輥涂還使得所述涂料 組合物能夠涂覆在相對較薄的層中。
[0057] 在第七方面，公開了一種光催化的自清潔涂覆建筑產品（building product)，所 述建筑產品包含：
[0058] -金屬基板；
[0059] -在所述金屬基板上的涂漆層（paint layer);
[0060] -在所述涂漆層上的屏障層，所述屏障層包含分散在基質中的膠體粒子，所述基質 至少部分地由下列組成：
[0061] 一種或多種有機硅相，所述有機硅相能夠被活性氧物質所氧化，形成一種或多種 無機硅酸鹽相；和/或
[0062] 一種或多種無機硅酸鹽，所述無機硅酸鹽由活性氧物質氧化至少一種有機硅相而 形成；
[0063] 以及
[0064]-在所述屏障層上的光催化層，
[0065] 其中至少一種所述有機娃相包含摻入有機娃組分的表面活性劑。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0066] 在下文中，僅通過示例的方式參考附圖對本發明的優選實施方式進行描述，其 中：
[0067] 圖1為帶有單獨的光催化層的第一實施方式的涂覆基板的剖面示意圖。
[0068] 圖2A和圖2B為由活性氧物質和含有有機硅的表面活性劑之間的反應形成的二氧 化硅網絡的示意放大圖。
[0069] 圖3是包含涂覆的膠體粒子的第二實施方式的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0070] 在圖1、圖2A和圖2B中闡釋了總體表示為10的一種形式的涂覆基板。在這一形 式中，可氧化的相處于分散有表面活性劑的基質的形式。
[0071] 涂覆基板10包含位于金屬基板13上的涂漆層12、涂漆層12上的保護層14以及 所述保護層上的光催化層18。保護層14包含分布在基質22中的一種或多種氧化物的膠 體粒子16。基質22由可氧化的相組成，所述可氧化的相能夠被活性氧物質所氧化，形成不 揮發性無機相。光催化層18包含光催化粒子20,其由金屬氧化物組成，所述金屬氧化物例 如但不限于為以下金屬氧化物中的一種：二氧化鈦或二氧化鈦衍生物（例如摻雜金屬陽離 子（如鐵、釩和其它過渡或稀土金屬）的二氧化鈦）納米粒子、氧化鋅納米粒子、氧化錫納 米粒子或氧化鋪納米粒子（參見圖1)。
[0072] 膠體粒子大小范圍為10nm_40nm，并可以衍生自硅、鋁、硼、鈦、鋯和磷的氧化物。膠 體粒子還可以衍生自其它單一金屬元素和/或非金屬元素的氧化物或多種金屬元素和/或 非金屬元素的氧化物。
[0073] 如果需要的話，所述膠體粒子可在形成涂料組合物之前首先在堿性溶液中穩定 化。涂料組合物中膠體粒子的濃度范圍為〇. lwt^-lOwt%。膠體粒子可以與可溶性陽離 子（包括鋰離子、鈉離子、鉀離子、銨離子和烷基銨離子）締合。
[0074] 保護層14是通過將涂料組合物涂覆至涂漆層12上而形成的。所述涂料組合物包 含膠體粒子16在水性溶劑或有機溶劑中的懸浮液，其中還添加了基于有機硅烷的表面活 性劑24,其包含基于硅的部分24A和有機部分24B (參見圖2A)。
[0075] 光催化層18包含光催化粒子20,其以0. 1% -100%的濃度范圍存在于該層中，這 取決于光催化劑的活性（光催化劑的濃度與其催化活性成反比）。在涂覆至保護層14上之 前，將光催化粒子以lwt % -3wt %的濃度分散在液體介質中。該介質可以是水基介質或有 機基介質，包括堿性溶液、通式H0CnH2n+1 (其中η = 1-8)表示的醇、芳香烴、脂肪烴、酮、醚或 鹵素化合物（如氯仿和二氯甲烷）。
[0076] 涂料組合物一經涂覆至涂漆層12上，粒子即采用如下的晶格形成：相鄰粒子可在 基質22中彼此接觸，其通過減少保護層14中的空隙（活性氧物質可能由所述空隙擴散至 涂漆層）（參見圖1中的路徑Α)，從而充當化學擴散的屏障。表面活性劑分布在整個基質 22中，位于膠體粒子之間（參見圖2Α)。然而，對于活性氧物質經由基質內粒子之間的空隙 化學擴散至涂漆層12而言，仍存在一定空間（參見圖1中的路徑Β)。
[0077] 當光催化粒子20由電磁輻射（如紫外線和可見光輻射）活化時，其產生活性氧物 質（如羥基和超氧離子）。所述活性氧物質將沉積在涂層外表面上的任何有機物質氧化為 二氧化碳和水。
[0078] 當這些活性氧物質擴散至保護層中時，其受到膠體粒子16的阻礙而無法到達下 層涂漆層12。然而，經由基質22進行的擴散仍是可能的。在這方面，當這些活性氧物質遇 到基質內的表面活性劑24時，相信表面活性劑的有機部分被氧化為二氧化碳和水，同時基 于硅的部分轉化為固體二氧化硅。由此，在膠體粒子間形成穩定的二氧化硅網絡26，其阻止 這些活性氧物質通過粒子間的間隙進行擴散（參見圖2Β)。
[0079] 通過在將涂料涂覆至基板上的過程中減少涂料混合物的發泡，表面活性劑還起到 加工助劑的作用。
[0080] 有利的是，當使用二氧化鈦作為光催化劑時，它可以與二氧化硅結合，形成超親水 表面。該表面的易于潤濕性和水流動性通過提高涂覆表面上的水洗去任何有機物質的能 力，為涂層提供了增強的自清潔的優點。
[0081] 圖3示出了涂覆基板的又一實施方式，其中，再次說明，類似的標號指代類似的部 分。在這一形式中，膠體粒子216包含有機硅層228,所述有機硅層是非剛性的，并具有比周 圍基質更1?的娃含量，所述周圍基質包含表面活性劑224。
[0082] 作為有機硅層228的流動性（fluidity)的結果，相鄰粒子的有機硅層的相互滲透 填充了更大比例的粒子間的間隙容積。因此，當活性氧物質與層228發生反應時，與包含剛 性離子的基質相比，二氧化硅網絡的密度有所增加。
[0083] 實施例
[0084] 使用如下配制的保護性涂料組合物對已卷涂（coil coated)有三聚氰胺固化的聚 酯漆的面板（panel)進行處理。用水將Ludox HS-40二氧化娃膠體懸浮液（具有標稱12nm 的粒徑）稀釋至2% (w/w)Si02，并加入0. 4% (v/v)的表面活性劑2-[甲氧基-(低聚乙烯 氧基）丙基]七甲基三娃氧燒。使用10號刮涂棒（drawdown bar)將該涂料組合物涂覆至 涂漆面板。干燥后，計算出的平均保護性涂層厚度為270nm。隨后用10號刮涂棒，以P25二 氧化鈦光催化劑在水中的2% (w/w)溶液對涂覆面板進行進一步處理。干燥后，計算出的平 均光催化層厚度為270nm。這在面板表面上提供了高濃度的活性光催化劑。涂覆面板的規 格作為樣品5不于下面的表1中。
[0085] 使用三聚氰胺固化的聚酯漆而非聚偏氟乙烯漆，這是因為光催化驅動的氧化效果 在這一體系上將比在聚偏氟乙烯漆上更加明顯。
[0086] 根據下面表1中給出的規格，以類似方式制備了比較樣品1-4。
[0087] 將每一樣品暴露于UV福射，離散時間周期（discrete periods of time)高達 2000小時。在每一暴露周期后，由面板中移出測試片（test piece)，洗漆除去保護層和光 催化層，并使用BYK Gardner Trigloss光澤計對下層漆的表面光澤度進行測量。結果列于 表2中。
[0088] 表1 :涂料組合物
[0089]
【權利要求】
1. 一種涂覆基板，所述涂覆基板包含： -包含經處理的層的基板； -光催化層；以及 -保護層，所述保護層用于阻止所述經處理的層因光催化劑而導致的降解，所述保護層 設置于所述光催化層和所述經處理的層之間，所述保護層包含分布在基質中的膠體粒子， 所述基質至少部分地由有機硅相組成，所述有機硅相能夠被活性氧物質所氧化，形成不揮 發性無機相，其中所述有機硅相包含摻入有機硅組分的表面活性劑。
2. 如權利要求1所述的涂覆基板，其中，所述有機硅相能夠被所述活性氧物質所氧化， 形成網狀硅酸鹽。
3. 如權利要求1或2所述的涂覆基板，其中，所述膠體粒子包含一種或多種氧化物。
4. 如權利要求2或3所述的涂覆基板，其中，所述有機硅相進一步包含游離硅烷、有 機-無機聚合物雜合體、硅酮微乳液、涂覆至二氧化硅膠體粒子上的有機硅化合物，或以上 物質的組合。
5. 如權利要求2-4中任一項所述的涂覆基板，其中，所述摻入有機硅組分的表面活性 劑選自于以下表面活性劑族：乙氧基化的七甲基三硅氧烷表面活性劑或聚環氧烷改性的七 甲基二娃氧燒，如2-[甲氧基（聚乙烯氧基）-丙基]七甲基二娃氧燒。
6. 如前述權利要求中任一項所述的涂覆基板，其中，所述膠體粒子選自于諸如硅、鋁、 硼、鈦、鋯和磷的金屬元素和/或非金屬元素的一種或多種氧化物。
7. 如前述權利要求中任一項所述的涂覆基板，其中，所述保護層中膠體粒子的濃度范 圍為 0· 01% -99%。
8. 如前述權利要求中任一項所述的涂覆基板，其中，所述膠體粒子包含Ludox家族的 納米粒子二氧化硅膠體。
9. 如前述權利要求中任一項所述的涂覆基板，其中，所述膠體粒子的粒徑范圍為 0· 4nm_400nm〇
10. 如權利要求9所述的涂覆基板，其中，所述膠體粒子的粒徑大于10nm。
11. 如權利要求10所述的涂覆基板，其中，所述膠體粒子的粒徑范圍為10nm-40nm。
12. 如前述權利要求中任一項所述的涂覆基板，其中，所述膠體粒子具有窄的粒徑分 布。
13. 如權利要求1-11中任一項所述的涂覆基板，其中，所述膠體粒子由至少兩種具有 不同粒徑分布的材料組成。
14. 如前述權利要求中任一項所述的涂覆基板，其中，所述保護層賦予不大于20 △ E單 位的顏色和光澤度。
15. 如權利要求4所述的涂覆基板，其中，所述涂覆基板和未涂覆基板之間的光澤度差 異不超過20%。
16. 如前述權利要求中任一項所述的涂覆基板，其中，所述保護層的厚度為 25nm-1000nm〇
17. 如權利要求6所述的涂覆基板，其中，所述保護層的厚度為50nm-600nm。
18. 如權利要求7所述的涂覆基板，其中，所述保護層的厚度為100nm-400nm。
19. 一種用于在基板上形成保護性涂層的涂料組合物，所述組合物包含處于介質中的 膠體粒子，所述介質包含至少一種有機硅相，所述有機硅相能夠被活性氧物質所氧化，形成 無機硅酸鹽相，其中至少一種所述有機硅相為摻入有機硅組分的表面活性劑。
20. -種用于在基板上形成保護性涂層的涂料組合物，所述組合物包含處于介質中的 膠體粒子，所述介質包含摻入有機硅組分的表面活性劑，所述膠體粒子包含至少一種有機 硅相的外層，所述有機硅相能夠被活性氧物質所氧化，形成無機硅酸鹽相。
21. 如權利要求19或20所述的涂料組合物，其中，所述表面活性劑選自于乙 氧基化的七甲基三硅氧烷表面活性劑或聚環氧烷改性的七甲基三硅氧烷，如α-甲 基-ω-(3-(1, 3, 3, 3_四甲基_1_((二甲基甲娃燒基）氧基）_1_二娃氧燒基）丙氧基聚氧 乙烯。
22. 如權利要求19或20所述的涂料組合物，其中，所述有機硅相包含0. lwt %-20wt % 的膠體粒子。
23. -種涂覆基板，所述基板包含含有分布在基質中的膠體粒子的層，所述基質至少部 分地由一種或多種無機硅酸鹽組成，所述無機硅酸鹽由活性氧物質氧化至少一種有機硅相 形成，其中所述有機硅相包含摻入有機硅組分的表面活性劑。
24. -種光催化的自清潔涂覆基板，所述涂覆基板包含： -包含經處理的表面的基板； -在所述經處理的表面上的屏障層，所述屏障層包含分布在基質中的膠體粒子，所述 基質至少部分地由一種或多種有機硅相和/或一種或多種無機硅酸鹽組成，所述有機硅相 能夠被活性氧物質所氧化，形成一種或多種無機硅酸鹽相，所述無機硅酸鹽由活性氧物質 氧化至少一種有機硅相而形成，其中至少一種所述有機硅相為摻入有機硅組分的表面活性 劑；以及 -在所述屏障層上的光催化層。
25. -種保護基板不被活性氧物質降解的方法，所述方法包括以下步驟： -提供包含經處理的層的基板； -在所述經處理的層上涂覆涂料組合物，所述組合物包含分散在介質中的膠體粒子，所 述介質包含至少一種有機硅相，所述有機硅相能夠被活性氧物質所氧化，形成無機硅酸鹽 相，其中至少一種所述有機娃相包含摻入有機娃組分的表面活性劑； -使所述涂料轉化形成保護層。
26. -種光催化的自清潔涂覆建筑產品，所述建筑產品包含： -金屬基板； -在所述金屬基板上的涂漆層； -在所述涂漆層上的屏障層，所述屏障層包含分散在基質中的膠體粒子，所述基質至少 部分地由一種或多種有機硅相和/或一種或多種無機硅酸鹽組成，所述有機硅相能夠被活 性氧物質所氧化，形成一種或多種無機硅酸鹽相，所述無機硅酸鹽由活性氧物質氧化至少 一種有機娃相而形成，其中至少一種所述有機娃相包含摻入有機娃組分的表面活性劑； 以及 -在所述屏障層上的光催化層。
27. -種參照附圖大體上如本文所述的涂覆基板。
【文檔編號】B05D7/00GK104144989SQ201380011483
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年2月28日 優先權日:2012年2月28日
【發明者】謝恩·A·麥克拉弗林, 習彬彬, 埃文·J·埃文斯, 愛德華·M·博格 申請人:藍野鋼鐵有限公司