專利名稱：一種納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水性無機(jī)光催化涂料，尤其涉及一種納米二氧化鈦水性無機(jī)光催 化涂料。本發(fā)明還涉及一種納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
將光催化劑納米二氧化鈦與涂層材料相結(jié)合，制備具有光催化效果的涂料，涂裝 于道路欄桿和其他建筑上，將是以后的應(yīng)用方向，從環(huán)保觀點(diǎn)出發(fā)，用水性無機(jī)涂料逐步取 代溶劑型涂料是今后的研究方向，水性無機(jī)涂料以水為介質(zhì)，具有無毒、無味、不含有VOC 和其他有機(jī)物質(zhì)、施工方便、原材料資源豐富、價(jià)格較低等一系列的優(yōu)點(diǎn)。所以將光催化劑 加入到水性無機(jī)涂料中制備光催化涂料，預(yù)期這樣的研究會獲得很高的工業(yè)價(jià)值。但是水 性無機(jī)涂料最大的缺點(diǎn)是耐水性和粘結(jié)力較差，這些缺點(diǎn)阻礙了它的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料，該涂料 的耐水性和粘結(jié)力比較好，光催化降解氮氧化物的效果也比較好。同時(shí)還提供該納米二氧 化鈦水性無機(jī)光催化涂料的制備方法。為解決上述問題，本發(fā)明的納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料，主要由以下按質(zhì) 量百分比計(jì)的成分組成納米二氧化鈦1 6%，六偏磷酸鈉0.01 0. 14%，鉀水玻璃10 35%，填料10 38%，無機(jī)固化劑1 7%，余量為水。所述納米二氧化鈦的晶型為銳鈦礦型，粒子粒徑為10-90nm，優(yōu)選為30-80nm。所述鉀水玻璃的模數(shù)m在1-4之間。所述填料為硅藻土和沉淀硫酸鋇，且硅藻土與沉淀硫酸鋇的質(zhì)量比為1 0.2
2.5 。所述無機(jī)固化劑為縮合磷酸鹽，優(yōu)選為縮合磷酸鋁、縮合磷酸鎂或縮合磷酸鈣。所述納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料的制備方法，包括以下步驟將納米二氧 化鈦添加到作為分散劑的六偏磷酸鈉水溶液中攪拌均勻，再加入到鉀水玻璃水溶液中混合 均勻，然后與填料進(jìn)行混合分散均勻后，再加入無機(jī)固化劑攪拌均勻，即制得納米二氧化鈦 水性無機(jī)光催化涂料。所述納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料的制備方法，其具體步驟為1)將六偏磷酸鈉溶于水配制成質(zhì)量濃度為30%的溶液，將縮合磷酸鹽溶于水配 制成質(zhì)量濃度為10%的飽和溶液，將鉀水玻璃溶于水配制成質(zhì)量濃度為40% -60%的溶液。2)將納米二氧化鈦添加到作為分散劑的六偏磷酸鈉溶液中攪拌均勻成為混合液， 將該混合液加入到鉀水玻璃溶液中混合均勻。3)將步驟2)得到的溶液與填料進(jìn)行混合分散均勻后，再加入縮合磷酸鹽溶液攪拌均勻，即制得納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料。所述混有納米二氧化鈦和六偏磷酸鈉的鉀水玻璃、填料以及縮合磷酸鹽三者的質(zhì) 量比為 1 0.8 1.5 0.02 0.2。晶型為銳鈦礦型的納米二氧化鈦，在紫外光的照射下會吸收能量，在表面形成很 多的電子_空穴對，這些電子_空穴對具有很強(qiáng)的氧化還原能力，能降解有機(jī)物，包括汽車 尾氣中的氮氧化合物、硫化物、一氧化氮等有害氣體，還有很強(qiáng)的殺菌能力。二氧化鈦對人 體無害，是環(huán)境友好型的材料。鉀水玻璃與一定量的縮合磷酸鹽和填料混合后，制得的低溫固化的無機(jī)涂料與金 屬、水泥、各種磚、石等具有很好的結(jié)合力，具有較強(qiáng)耐水、耐酸、耐腐蝕、耐候、耐高溫、阻 燃、無環(huán)境與健康毒害，來源豐富價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料具有以下優(yōu)點(diǎn)1、主要原料的大部分來源豐富，價(jià)格低廉，而納米二氧化鈦雖然價(jià)格較貴，但添加 量少，對總價(jià)格影響不太大。2、制備工藝簡單，工藝參數(shù)比較容易控制。3、不僅耐水性和粘結(jié)性比較好，而且還具有很強(qiáng)的光催化降解氮氧化合物的能 力，可以廣泛應(yīng)用。4、可以在室溫固化，施工方便，便于室外噴、刷施工。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料的成分按質(zhì)量百分比計(jì)為納米二氧化 鈦1 6%，六偏磷酸鈉0. 01 0. 14%，鉀水玻璃10 35%，填料10 38%，無機(jī)固化劑 1 7%，余量為水。其中，納米二氧化鈦的晶型為銳鈦礦型，粒子粒徑為10-90nm ；鉀水玻 璃的分子通式為K2O · HiSiO2，模數(shù)m—般在1-4之間；填料為硅藻土和沉淀硫酸鋇，前者與 后者的質(zhì)量比為1 0.2 2. 5;無機(jī)固化劑為縮合磷酸鹽，優(yōu)選縮合磷酸鋁、縮合磷酸鎂 或縮合磷酸鈣。本發(fā)明納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料的制備方法為1)將六偏磷酸鈉溶于水配制成質(zhì)量濃度約為30%的溶液，將縮合磷酸鹽溶于水 配制成質(zhì)量濃度約為10%的飽和溶液，將鉀水玻璃溶于水配制成質(zhì)量濃度為40% -60%的 溶液。2)按設(shè)定重量份將納米二氧化鈦添加到作為分散劑的六偏磷酸鈉溶液中攪拌混 合均勻，再將該混合液加入到鉀水玻璃溶液中，然后經(jīng)高速分散或超聲分散將上述混合液 均勻分散在鉀水玻璃溶液中。3)將步驟2)得到的混有納米二氧化鈦和六偏磷酸鈉的鉀水玻璃溶液與設(shè)定重量 份的填料進(jìn)行混合，經(jīng)砂磨分散均勻，最后加入縮合磷酸鹽溶液，其中上述三種混合物的質(zhì) 量比優(yōu)選為1 0.8-1.5 0.02-0. 2，將混合物攪拌均勻即制備成納米二氧化鈦水性無機(jī) 光催化涂料。將制備好的涂料在1-5小時(shí)內(nèi)均勻涂布于所需涂覆的水泥、玻璃或金屬上，室溫 固化48h，或者是80°C左右的熱風(fēng)固化一小時(shí)，就可得到具有光催化降解氮氧化合物的涂 料膜。
下面若干具體實(shí)施例具體說明了本發(fā)明的技術(shù)方案及其技術(shù)效果實(shí)施例1取晶型為銳鈦礦、質(zhì)量占總涂料的2%、粒子粒徑是50-70nm納米二氧化鈦，加入 六偏磷酸鈉溶液(六偏磷酸鈉的質(zhì)量為納米二氧化鈦質(zhì)量的2. 5% )，一起加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為40%，模數(shù)為2. 8的鉀水玻璃溶液中，鉀水玻璃占涂料總質(zhì)量的20%，混合均勻后，加入 硅藻土(硅藻土質(zhì)量占涂料總質(zhì)量的8% )和沉淀硫酸鋇(沉淀硫酸鋇質(zhì)量占涂料總質(zhì)量 的20% )，高速分散均勻后，最后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的縮合磷酸鹽溶液，縮合磷酸鹽占涂 料總質(zhì)量的1%，其余加水，再以150轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌30min，即得到納米二氧化鈦水性無 機(jī)光催化涂料。將涂料涂布于玻璃板上，進(jìn)行固化養(yǎng)護(hù)。參照J(rèn)G/T3049-1998的狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度的試驗(yàn)，參照GB/T1733-93的狀態(tài)下進(jìn)行漆膜耐水性測試，涂料的粘結(jié)力達(dá) 到1. 5MP，耐水性達(dá)到30天。使用光源主波段為365nm的18W紫外燈，把涂膜的玻璃板放置 于光催化測試箱中進(jìn)行二氧化氮的降解實(shí)驗(yàn)，容器中二氧化氮的初始濃度為9. 3mg/m3，檢 測器持續(xù)檢測二氧化氮?dú)怏w的光降解情況，IOOmin內(nèi)二氧化氮的降解率為83%，而同等情 況下未加二氧化鈦的涂料的光降解率為20%。實(shí)施例2取晶型為銳鈦礦、質(zhì)量占總涂料的3%、粒子粒徑是30-50nm納米二氧化鈦，加入 六偏磷酸鈉溶液(六偏磷酸鈉的質(zhì)量為納米二氧化鈦質(zhì)量的2. 5% )，一起加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為43%，模數(shù)為3. 1的鉀水玻璃溶液中，鉀水玻璃占涂料總質(zhì)量的28%，混合均勻后，加入 硅藻土(硅藻土質(zhì)量占涂料總質(zhì)量的15% )和沉淀硫酸鋇(沉淀硫酸鋇質(zhì)量占涂料總質(zhì)量 的13% )，高速分散均勻后，最后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的縮合磷酸鹽溶液，縮合磷酸鹽占涂 料總質(zhì)量的3%，其余加水，再以150轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌30min，即得到納米二氧化鈦水性無 機(jī)光催化涂料。將涂料涂布于玻璃板上，進(jìn)行固化養(yǎng)護(hù)。參照J(rèn)G/T3049-1998的狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度的試驗(yàn)，參照GB/T1733-93的狀態(tài)下進(jìn)行漆膜耐水性測試，涂料的粘結(jié)力達(dá) 到2. 0ΜΡ,耐水性達(dá)到35天。使用光源主波段為365nm的18W紫外燈，把涂膜的玻璃板放置 于光催化測試箱中進(jìn)行二氧化氮的降解實(shí)驗(yàn)，容器中二氧化氮的初始濃度為9. 3mg/m3，檢 測器持續(xù)檢測二氧化氮?dú)怏w的光降解情況，IOOmin內(nèi)二氧化氮的降解率為95%，而同等情 況下未加二氧化鈦的涂料的光降解率為21%。實(shí)施例3取晶型為銳鈦礦、質(zhì)量占總涂料的5%、粒子粒徑是30-60nm納米二氧化鈦，加入 六偏磷酸鈉溶液(六偏磷酸鈉的質(zhì)量為納米二氧化鈦質(zhì)量的2. 8% )，一起加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為45%，模數(shù)為3. 5的鉀水玻璃溶液中，鉀水玻璃占涂料總質(zhì)量的30%，混合均勻后，加入 硅藻土(硅藻土質(zhì)量占涂料總質(zhì)量的20%)和沉淀硫酸鋇(沉淀硫酸鋇質(zhì)量占涂料總質(zhì)量 的18% )，高速分散均勻后，最后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的縮合磷酸鹽溶液，縮合磷酸鹽占涂 料總質(zhì)量的5 %，其余加水，再以150轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌30min，即得到納米二氧化鈦水性無 機(jī)光催化涂料。將涂料涂布于玻璃板上，進(jìn)行固化養(yǎng)護(hù)。參照J(rèn)G/T3049-1998的狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度的試驗(yàn)，參照GB/T1733-93的狀態(tài)下進(jìn)行漆膜耐水性測試，涂料的粘結(jié)力達(dá)
5到1. 8MP，耐水性達(dá)到40天。使用光源主波段為365nm的18W紫外燈，把涂膜的玻璃板放置 于光催化測試箱中進(jìn)行二氧化氮的降解實(shí)驗(yàn)，容器中二氧化氮的初始濃度為9. 3mg/m3，檢 測器持續(xù)檢測二氧化氮?dú)怏w的光降解情況，IOOmin內(nèi)二氧化氮的降解率為94%，而同等情 況下未加納米二氧化鈦涂料的光降解率為20%。 以上所述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原 則內(nèi)所作的修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料，其特征在于，由以下按質(zhì)量百分比計(jì)的成 分組成納米二氧化鈦1 6%，六偏磷酸鈉0. 01 0. 14%，鉀水玻璃10 35%，填料10 38%，無機(jī)固化劑1 7%，余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料，其特征在于，所述納米 二氧化鈦的晶型為銳鈦礦型，粒子粒徑為10-90nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料，其特征在于，所述納米 二氧化鈦的粒子粒徑為30-80nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料，其特征在于，所述鉀水 玻璃的模數(shù)在1-4之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料，其特征在于，所述填料 為硅藻土和沉淀硫酸鋇，且硅藻土與沉淀硫酸鋇的質(zhì)量比為1 0.2 2. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料，其特征在于，所述無機(jī) 固化劑為縮合磷酸鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料，其特征在于，所述縮合 磷酸鹽為縮合磷酸鋁、縮合磷酸鎂或縮合磷酸鈣。
8.權(quán)利要求1至7任一所述納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟將納米二氧化鈦添加到作為分散劑的六偏磷酸鈉水溶液中攪拌均勻，再 加入到鉀水玻璃水溶液中混合均勻，然后與填料進(jìn)行混合分散均勻后，再加入無機(jī)固化劑 攪拌均勻，即制得納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，其具體步驟為1)將六偏磷酸鈉溶于水配制成質(zhì)量濃度為30%的溶液，將縮合磷酸鹽溶于水配制成 質(zhì)量濃度為10%的溶液，將鉀水玻璃溶于水配制成質(zhì)量濃度為40% -60%的溶液。2)將納米二氧化鈦添加到作為分散劑的六偏磷酸鈉溶液中攪拌均勻成為混合液，將該 混合液加入到鉀水玻璃溶液中混合均勻。3)將步驟2)得到的混有納米二氧化鈦和六偏磷酸鈉的鉀水玻璃溶液與填料進(jìn)行混合 分散均勻后，再加入縮合磷酸鹽溶液攪拌均勻，即制得納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述混有納米二氧化鈦和六偏磷酸 鈉的鉀水玻璃、填料以及縮合磷酸鹽三者的質(zhì)量比為1 0.8 1.5 0.02 0.2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料及其制備方法，所述涂料由納米二氧化鈦，六偏磷酸鈉，鉀水玻璃，填料，無機(jī)固化劑和水組成；其制備方法為，將納米二氧化鈦添加到作為分散劑的六偏磷酸鈉水溶液中攪拌均勻，再加入到鉀水玻璃水溶液中混合均勻，然后與填料進(jìn)行混合分散均勻后，再加入無機(jī)固化劑攪拌均勻，即制得納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料。本發(fā)明的納米二氧化鈦水性無機(jī)光催化涂料，其耐水性和粘結(jié)力比較好，光催化降解氮氧化物的效果也比較好，而且對環(huán)境沒有污染，原料來源豐富，價(jià)格便宜。
文檔編號C04B28/34GK101993235SQ200910109339
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月15日
發(fā)明者何唯平, 張秀坤 申請人:深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司;深圳海川化工科技有限公司;上海啟鵬化工有限公司;河源海川科技有限公司