具有抗微生物涂層的光催化基材的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有抗微生物涂層的光催化基材
[0001]本專(zhuān)利申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00780008744.6、申請(qǐng)日為2007年I月25日、發(fā)明名稱(chēng)為“具有抗微生物涂層的光催化基材”的專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【背景技術(shù)】
[0002]本公開(kāi)涉及抗微生物(b1cidal)建材制品。
[0003]最近幾年，由于藻類(lèi)侵襲，屋頂基材和其它建筑材料的變色就變得越來(lái)越成問(wèn)題。變色歸因于通過(guò)氣載微粒傳播的藍(lán)綠藻(粘球藻(Gloeocapsa spp.))的存在。此外，源自其它氣載污染物(例如煙灰、花粉、樹(shù)汁和油脂)的變色也會(huì)導(dǎo)致變色。
[0004]為了防止變色，人們已將光催化物質(zhì)加入屋頂基材和木瓦中。一個(gè)實(shí)例包括光催化二氧化鈦，它在紫外光(日光)存在的情況下使引起變色的有機(jī)材料發(fā)生光氧化。
[0005]目前，非光催化的抗藻類(lèi)屋面瓦產(chǎn)品在市場(chǎng)上很普及。一些產(chǎn)品聲稱(chēng)提供長(zhǎng)達(dá)7年的微生物防護(hù)，例如以商品名DUR-A-SHIELD抗菌表面防護(hù)品(DUR-A-SHIELDAntimicrobial Surface Protect1n，其為含有抗菌劑的丙稀酸醋聚合物)銷(xiāo)售的那些產(chǎn)品，它們可得自 Dur-A-Shield Internat1nal, Inc.(Palm Coast, FL)。這些產(chǎn)品依賴(lài)于抗菌劑，而抗菌劑會(huì)隨著時(shí)間流逝而失效。
[0006]防止屋頂變色的常用方法是定期清洗?？墒褂酶吖β仕礄C(jī)來(lái)進(jìn)行清洗。有時(shí)在某些受微生物侵?jǐn)_尤為嚴(yán)重的區(qū)域還會(huì)使用漂白劑。對(duì)于藻類(lèi)控制而言，對(duì)屋頂進(jìn)行專(zhuān)業(yè)清洗是一種相對(duì)昂貴的短期方法。采用漂白處理會(huì)導(dǎo)致附屬結(jié)構(gòu)失去光澤并會(huì)傷害周?chē)闹参铩?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]概括而言，本公開(kāi)涉及抗微生物建筑基材。更具體地講，本公開(kāi)涉及這樣的抗微生物建筑基材，其包括位于建筑基材內(nèi)的抗微生物物質(zhì)和設(shè)置在建筑基材表面上的抗微生物聚合物層。
[0008]本公開(kāi)的一個(gè)方面描述抗微生物建筑基材。該建筑基材包括含有抗微生物物質(zhì)并且具有外表面的結(jié)構(gòu)層。抗微生物聚合物涂層設(shè)置在該外表面上。在許多實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)層中的抗微生物物質(zhì)包含光催化物質(zhì)。在許多實(shí)施例中，抗微生物聚合物涂層包含抗微生物物質(zhì)和諸如聚丙烯酸酯之類(lèi)的聚合物粘結(jié)劑。在一些實(shí)施例中，聚合物涂層中的抗微生物物質(zhì)包括(例如)光催化物質(zhì)、有機(jī)抗菌劑或過(guò)渡金屬。在一個(gè)實(shí)施例中，抗微生物聚合物涂層包含抗微生物聚合物，此抗微生物聚合物含有季銨側(cè)鏈基團(tuán)。
[0009]本公開(kāi)的另一方面公開(kāi)抗微生物屋面瓦。這種抗微生物屋面瓦包括含有光催化粒子的混凝土或粘土結(jié)構(gòu)層。此結(jié)構(gòu)層具有外表面，并且外表面上設(shè)置有聚合物涂層。此聚合物涂層的厚度在I到100微米范圍內(nèi)。此聚合物涂層含有聚合物材料和抗微生物物質(zhì)。在許多實(shí)施例中，聚合物材料為聚丙烯酸酯。在一些實(shí)施例中，聚合物涂層中的抗微生物物質(zhì)包括(例如)光催化物質(zhì)、有機(jī)抗菌劑或過(guò)渡金屬。
[0010]在下面的詳細(xì)描述中，本專(zhuān)利申請(qǐng)的以上及其它方面將顯而易見(jiàn)。然而，在任何情況下以上
【發(fā)明內(nèi)容】
都不應(yīng)被理解為是對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)的主題的限制，該主題僅受限于所附的在專(zhuān)利申請(qǐng)過(guò)程中可以修正的權(quán)利要求書(shū)。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ] 概括而言，本公開(kāi)涉及抗微生物建材制品。更具體地講，本公開(kāi)涉及抗微生物建筑基材，其包括位于建筑基材內(nèi)的抗微生物物質(zhì)和設(shè)置在建筑基材表面上的抗微生物聚合物層O
[0012]該建筑基材是可以為任何建筑層的結(jié)構(gòu)層。例如，結(jié)構(gòu)層可以為建筑內(nèi)表面或外表面。建筑基材是某種人造物的表面。結(jié)構(gòu)層可以是水平的或呈一定角度的(例如)地板、走道或屋頂，或者是直立的(例如)建筑物的墻壁或建筑物的側(cè)板。就本專(zhuān)利申請(qǐng)的目的而言，術(shù)語(yǔ)“直立的”包括所有非零度的傾斜。
[0013]形成結(jié)構(gòu)層的物質(zhì)可以在內(nèi)部或在外部。結(jié)構(gòu)層可以為多孔的或致密的。結(jié)構(gòu)層的具體實(shí)例包括(例如)混凝土、粘土、陶瓷、天然石材和其它非金屬。結(jié)構(gòu)層的另外的實(shí)例包括屋頂(例如金屬屋頂、屋頂顆粒)、合成屋頂材料(例如復(fù)合瓦和聚合物瓦)和瀝青瓦。結(jié)構(gòu)層也可以是墻壁。
[0014]結(jié)構(gòu)層中的抗微生物物質(zhì)和結(jié)構(gòu)層上的抗微生物涂層的組合意外地提供了針對(duì)微生物或氣載污染物引起的變色的長(zhǎng)期抗性。在存在紫外光(例如日光中的紫外光)的情況下，結(jié)構(gòu)層和涂層中的光催化二氧化鈦將使這些有機(jī)物質(zhì)發(fā)生光氧化。例如，它將氧化諸如揮發(fā)性有機(jī)化合物、煙灰、油脂和微生物之類(lèi)的物質(zhì)，所有這些物質(zhì)都能導(dǎo)致不雅觀的變色。
[0015]術(shù)語(yǔ)“聚合物”或“聚合的”將被理解為包括:聚合物、共聚物(即，由兩種或多種不同單體形成的聚合物)、低聚物、及它們的組合；以及聚合物、低聚物或共聚物。除非另外指明，否則嵌段共聚物和無(wú)規(guī)共聚物均包括在內(nèi)。
[0016]除非另外指明，否則應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中用來(lái)表述特征尺寸、數(shù)量和物理特性的所有數(shù)字在所有情況下都理解為由詞語(yǔ)“約”來(lái)修飾。因此，除非有相反的指示，否則上述說(shuō)明書(shū)和所附的權(quán)利要求書(shū)中所列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，并且可能會(huì)隨著本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員采用本文所公開(kāi)的教導(dǎo)內(nèi)容而試圖獲得的所需特性的不同而有所不同。
[0017]重量百分比、重量％、按重量計(jì)的百分比、按重量計(jì)的％等均為同義詞，指物質(zhì)的重量除以組合物的重量再乘以100所得的物質(zhì)濃度。
[0018]術(shù)語(yǔ)“鄰近”指一個(gè)元件接近另一個(gè)元件，包括元件彼此接觸，還包括元件被設(shè)置在元件之間的一個(gè)或多個(gè)層隔開(kāi)。
[0019]術(shù)語(yǔ)“抗微生物”指任何成分抑制微生物的生長(zhǎng)或殺滅微生物(例如，細(xì)菌、真菌、霉菌、藻類(lèi))的能力。
[0020]術(shù)語(yǔ)“側(cè)鏈”指共價(jià)連接到聚合物上的部分。
[0021]用端點(diǎn)敘述的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)值(如，I至5包括1、1.5、2,2.75,3,3.80、4和5)及該范圍內(nèi)的任何范圍。
[0022]在本說(shuō)明書(shū)以及所附權(quán)利要求書(shū)中，某一名詞前所用的“一種”、“該”、“所述”或未指明數(shù)量的情況包括所指對(duì)象多于一個(gè)的情況，除非所述內(nèi)容明確表示為其它含義。如本說(shuō)明書(shū)以及所附權(quán)利要求書(shū)中所使用，術(shù)語(yǔ)“或”使用時(shí)的意思通常包括“和/或”，除非所述內(nèi)容清楚地表示不是這樣。
[0023]以下對(duì)抗微生物建材結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。在許多實(shí)施例中，建材結(jié)構(gòu)包括含有抗微生物物質(zhì)和外表面的結(jié)構(gòu)層?？刮⑸锞酆衔锿繉釉O(shè)置在該外表面上。在一些實(shí)施例中，抗微生物建材表面是抗微生物屋面瓦，該抗微生物屋面瓦由含有光催化粒子的混凝土或粘土材料制成，并且在屋面瓦上設(shè)置有抗微生物聚合物涂層。在許多實(shí)施例中，聚合物涂層的厚度在0.5至100微米范圍內(nèi)，或在I至100微米范圍內(nèi)，或在10至100微米范圍內(nèi)，或在20至50微米范圍內(nèi)，并且聚合物涂層包含聚合物材料和抗微生物物質(zhì)。
[0024]抗微生物聚合物涂層可通過(guò)將抗微生物物質(zhì)與聚合物粘合劑物質(zhì)混合而制成，或者可以用含季銨側(cè)鏈基團(tuán)的抗微生物聚合物制成，或者根據(jù)需要使用以上方法的組合制成。聚合物粘合劑物質(zhì)可以是任何可用的聚合物粘合劑物質(zhì)。當(dāng)基材是水泥、混凝土、粘土或陶瓷時(shí)，聚合物材料可以是任何可用于防止基材風(fēng)化的聚合物材料。在許多實(shí)施例中，聚合物粘合劑為聚丙烯酸酯。在一個(gè)實(shí)施例中，聚合物粘合劑為聚(甲基)丙烯酸甲酯。
[0025]抗微生物聚合物包括(例如)含有季銨側(cè)鏈基團(tuán)的聚合物。W002/10244公開(kāi)了抗微生物聚合物的一個(gè)實(shí)施例。此專(zhuān)利公開(kāi)公布了含有抗微生物季銨側(cè)鏈基團(tuán)的抗微生物聚氨酯聚合物。
[0026]任何可用的抗微生物物質(zhì)均可用于結(jié)構(gòu)基材內(nèi)或聚合物粘合劑物質(zhì)中。部分列舉的可用抗微生物劑包括:無(wú)機(jī)抗菌劑(例如，光催化物質(zhì)或過(guò)渡金屬物質(zhì))和/或有機(jī)抗菌劑(例如，季銨化合物)。
[0027]適合用于結(jié)構(gòu)基材內(nèi)或用于聚合物粘合劑物質(zhì)中的抗微生物物質(zhì)或抗菌劑包括任何可有效減