乳膠型涂料的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及乳膠型涂料。使用光催化劑的涂料一直被用于各種用途。但是，普通的光催化劑是通過(guò)紫外線(xiàn)激發(fā)的，僅依靠可見(jiàn)光時(shí)效果小。于是，本發(fā)明提供了一種涂料，其即使用可見(jiàn)光激發(fā)也能充分發(fā)揮作為氧化催化劑的效果，其由光催化劑、被銅離子改性的光催化劑粒子、氧化鋅、有機(jī)系樹(shù)脂、膠體二氧化硅和水構(gòu)成。
【專(zhuān)利說(shuō)明】乳膠型涂料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及乳膠型涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，由于建筑物、尤其是各個(gè)房間的氣密性提高及使用化學(xué)物質(zhì)的新建材(內(nèi)飾材料)的廣泛應(yīng)用等，有時(shí)化學(xué)物質(zhì)(氣體)在室內(nèi)擴(kuò)散，因此往往會(huì)導(dǎo)致身體不適、健康受損害。即所謂病態(tài)建筑物綜合征。另外，除此以外有時(shí)也有單純的惡臭。無(wú)論哪一種對(duì)居住者來(lái)說(shuō)都是很大的問(wèn)題，迫切希望消除導(dǎo)致這些問(wèn)題的化學(xué)物質(zhì)。
[0003]另外，室內(nèi)被塵埃以及香煙等污染的情況也很多。所以也迫切希望預(yù)防這些污染并簡(jiǎn)單地將其去除。
[0004]作為能夠分解去除污染物質(zhì)及惡臭物質(zhì)的措施，熟知的是在涂料中混合光催化劑。通過(guò)光催化劑的催化作用，分解附著在表面的有機(jī)物等，使其向空氣中逸散。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]但是，通常的光催化劑是通過(guò)光照射被活化(激發(fā))的，相比較而言，通過(guò)短波長(zhǎng)的紫外線(xiàn)活化，而通過(guò)可見(jiàn)光活化的效果小。因此，在室內(nèi)等太陽(yáng)光(紫外線(xiàn))的照射少的地方，光催化劑難以發(fā)揮本來(lái)的效力。
[0006]因此，本發(fā)明提供一種涂料，其實(shí)現(xiàn)了空氣凈化、殺菌、除臭、隔熱等目的，進(jìn)而大大減少了樹(shù)脂的 分解，且在可見(jiàn)光中也可有效地被活化。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是涂覆了本發(fā)明的涂料的一例的部位的剖面圖。
[0008]符號(hào)說(shuō)明
[0009]I金屬板
[0010]2丙烯酸樹(shù)脂層
[0011]3 水相
[0012]4 球
[0013]5 二氧化硅粒子
【具體實(shí)施方式】
[0014]鑒于這種現(xiàn)狀，本發(fā)明人進(jìn)行了潛心研究，結(jié)果完成了本發(fā)明的乳膠型涂料，其特征在于，至少由光催化劑粒子、被銅離子改性的光催化劑粒子、氧化鋅、有機(jī)系樹(shù)脂、膠體二氧化硅和水構(gòu)成。
[0015]本發(fā)明為乳膠型的涂料，其用水將樹(shù)脂成分制成乳膠。乳膠是不溶于液體(在此為水)的其他液體(在此為樹(shù)脂)以微細(xì)粒子的狀態(tài)均勻分散、漂浮的液體，也稱(chēng)為乳濁液。[0016]有機(jī)樹(shù)脂可以是任何樹(shù)脂，為丙烯酸、乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯共聚物、氟樹(shù)脂、
聚氨酯等。
[0017]本發(fā)明的特征在于，該樹(shù)脂乳膠中至少混合了光催化劑、被銅離子改性的光催化齊?、氧化鋅、膠體二氧化硅，下面，對(duì)該混合成分進(jìn)行說(shuō)明。
[0018]光催化劑是指通過(guò)光的照射而發(fā)揮作為氧化催化劑的功能的物質(zhì)。熟知的光催化劑有二氧化鈦的金紅石型晶體、銳鈦礦型晶體，但也可以是其他光催化劑。該催化劑的微粒的尺寸為數(shù)nm~數(shù)百nm、更優(yōu)選數(shù)十nm~300nm。
[0019]另外，在本發(fā)明中，不僅混合了光催化劑，也混合了最近開(kāi)發(fā)的被銅離子改性的光催化劑。這是因?yàn)楸汇~離子改性的光催化劑也可以被可見(jiàn)光活化。當(dāng)然，并不認(rèn)為與被紫外線(xiàn)活化、但未被銅改性的光催化劑相比，被銅離子改性的光催化劑通過(guò)紫外線(xiàn)產(chǎn)生的效果會(huì)減少。
[0020]通過(guò)添加銅改性的光催化劑，可見(jiàn)光下的光催化劑效果提高，即使在室內(nèi)也能充分發(fā)揮各種功能。
[0021]在此所說(shuō)的改性是指金屬氧化物的氧原子與銅原子鍵合，而不是粉體或微粒的物理吸附。即，具有:在水中氧化物的結(jié)晶的末端部分為氧原子與兩個(gè)金屬原子鍵合而交聯(lián)的結(jié)構(gòu)和氧原子的一個(gè)鍵脫開(kāi)而被置換為氫的結(jié)構(gòu)的共振結(jié)構(gòu)的部分。認(rèn)為以該部分的氫被銅原子置換的方式進(jìn)行鍵合。
[0022]銅原子覆蓋二氧化鈦原子的表面的程度為大約1%~10%，銅原子不必完全覆蓋
二氧化鈦。
[0023]鍵合(改性)銅·原子的方法一般是在二氧化鈦等光催化劑的懸浮液中加入銅鹽進(jìn)行加熱。這時(shí)，銅鹽的添加量相對(duì)于二氧化鈦100重量份，按銅離子換算計(jì)，優(yōu)選為約
0.0001~I重量份。在小于該范圍時(shí)，效果小，在大于該范圍時(shí)，氧化催化劑的效果反而減小。作為所使用的銅鹽，可以是氯化銅、硝酸銅等普通的銅鹽。
[0024]對(duì)在懸浮液中反應(yīng)生成的物質(zhì)(水分少的情況下不進(jìn)行過(guò)濾)進(jìn)行過(guò)濾，之后進(jìn)行干燥，得到光催化劑微粒。此時(shí)的光催化劑的尺寸雖然有時(shí)與前述尺寸相比幾乎沒(méi)有變化，但有時(shí)光催化劑彼此凝聚，變?yōu)榧s0.1~10 μ m。
[0025]最近，氧化鋅被認(rèn)為具有光催化劑效果，尤其推崇在可見(jiàn)光下的活化。該氧化鋅為粉末狀，也可以是市售的氧化鋅?；旌显撗趸\是本發(fā)明的主要特征。大多使用二氧化鈦和氧化鋅兩者。進(jìn)一步，也可以添加磷酸鋅。磷酸鋅也是粉末狀。
[0026]膠體二氧化硅是指氧化硅或者其水合物的膠體，粒徑為約10~300nm。作為制作方法的一個(gè)例子，有使稀鹽酸與硅酸鹽作用之后進(jìn)行透析的方法。
[0027]本發(fā)明的各成分的混合比例沒(méi)有特別限定，但相對(duì)于樹(shù)脂成分100重量份，光催化劑為0.1~20重量份(更優(yōu)選為5~15重量份)，用銅離子改性的光催化劑為0.1~20重量份(更優(yōu)選為5~15重量份)，氧化鋅為0.1~10重量份(更優(yōu)選為0.2~3重量份)，膠體二氧化硅(作為固體含量換算)為10~100重量份(更優(yōu)選為30~60重量份)，水為50~200重量份(更優(yōu)選為80~150重量份)。
[0028]此外，考慮到減少室內(nèi)的制冷、制熱費(fèi)用，也迫切希望涂料具有隔熱效果。因此，本發(fā)明中，也可以在上述成分中混合中空球。
[0029]中空球是指其中具有空氣(接近真空)的球體,有玻璃球或Shirasu球等,可以是天然的也可以是人工的。Shirasu球是指將以火山噴發(fā)物即Shirasu中的二氧化硅、氧化鋁為主成分的火山玻璃粒子通過(guò)在約1000°C進(jìn)行煅燒使其加熱膨脹后的物質(zhì)，為具有獨(dú)立氣泡的中空狀的粒子。
[0030]作為該球的尺寸，優(yōu)選為10~100 μ m，更優(yōu)選為30~60 μ m。
[0031]也可以在該中空球上粘著光催化劑。
[0032]光催化劑也可以與上述所說(shuō)明的光催化劑一樣。當(dāng)然，也可以是與簡(jiǎn)單混合的光催化劑和粘著在中空球的表面的光催化劑(粘著的情況下)相同或不同的光催化劑。
[0033]在粘著該光催化劑時(shí)，可以使用硅烷偶聯(lián)劑作為粘接劑。所謂硅烷偶聯(lián)劑是由有機(jī)物和硅形成的化合物，其具有多個(gè)反應(yīng)基，從而使兩個(gè)物質(zhì)鍵合。反應(yīng)基有不同的種類(lèi)，還有適于結(jié)合不同物質(zhì)的反應(yīng)基。其中，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，稱(chēng)為T(mén)EOS的原硅酸四乙酯較適宜。
[0034]粘著有以往的光催化劑的骨材都是用通常的丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等粘接劑粘接在一起。當(dāng)然，硅烷偶聯(lián)劑也是某種粘接劑，但其粘接原理與以往的丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等通常的粘接完全不同。以往的樹(shù)脂系粘接劑通過(guò)分子間牽拉的力(范德華力)進(jìn)行粘接，硅烷偶聯(lián)劑通過(guò)分子間的鍵合(反應(yīng))例如共價(jià)鍵或氫鍵等鍵合，其鍵合力非常強(qiáng)。另外，使用量也完全不同，可以非常少。
[0035]另外，通常的粘接劑在與骨材進(jìn)行粘接時(shí)，作為整體包覆光催化劑微粒。但是，在采用硅烷偶聯(lián)劑的情況下，不 必將光催化劑自身完全包覆。若光催化劑被完全包覆，則失去與空氣的接觸，當(dāng)然會(huì)導(dǎo)致催化劑效果的降低。而本發(fā)明大幅減輕了這種情況。
[0036]中空球、光催化劑、硅烷偶聯(lián)劑的合適的量比是，相對(duì)于中空球100重量份，光催化劑為3~20重量份，硅烷偶聯(lián)劑為5~20重量份。
[0037]另外，該制造方法僅將這三種成分進(jìn)行混合、攪拌即可。
[0038]在混合中空球的情況下，作為混合量，相對(duì)于樹(shù)脂100重量份，優(yōu)選混合中空球10~80重量份(更優(yōu)選20~50重量份)。
[0039]作為本發(fā)明，只要不脫離本發(fā)明的宗旨，也可以添加其他成分。例如，涂料當(dāng)然不必說(shuō)，也可以是著色用的顏料。另外，也可以混合其它的通常的涂料中所混合的成分。
[0040]尤其是，也可以另行混合上述硅烷偶聯(lián)劑。這是為了使中空球和膠體二氧化硅的二氧化硅粒子鍵合。這樣，二氧化硅粒子位于更表面?zhèn)?，即中空球的正下方，使得?shù)脂層的保護(hù)更徹底。此時(shí)的硅烷偶聯(lián)劑的混合量相對(duì)于涂料成分100重量份為約I~5重量份。
[0041]另外，也可以混合金屬粉末。例如，鉻、鋁、鐵、銅等。其通過(guò)添加導(dǎo)電劑而防止帶靜電，防止由于靜電而吸附污垢。該金屬粉末的混合量相對(duì)于涂料成分100重量份為約5~15重量份。
[0042]本發(fā)明涂料的用途為室內(nèi)的壁面、屋頂、其他地下街道的各種壁面或柱表面等等。當(dāng)然，作為室外用也可以使用。
[0043]涂敷厚度是任意的厚度，但通常為約50~600 μ m。另外，在涂敷本發(fā)明涂料之前，也可以涂敷其它的隔熱涂料等。
[0044]對(duì)本發(fā)明涂料的作用進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明涂料為乳膠。乳膠樹(shù)脂在涂敷后水分慢慢蒸發(fā)，剩余的樹(shù)脂成分固化。因此，涂敷后，涂敷層立刻成為在表面?zhèn)雀缓?、而深層部富含?shù)脂的兩層的狀態(tài)。這種狀態(tài)不管涂敷是水平還是垂直都是一樣的。
[0045]本發(fā)明中，膠體二氧化硅分散于水中，相較于樹(shù)脂更靠水側(cè)存在。因此，雖然不是那么明確，但從表面?zhèn)乳_(kāi)始依次分為中空球(如果有)、膠體二氧化硅、樹(shù)脂的各層。因此，阻斷光催化劑的氧化分解效果由膠體二氧化硅層波及至樹(shù)脂層。
[0046]發(fā)明效果
[0047]本發(fā)明具有如下效果。
[0048](I)由于混和了經(jīng)銅改性的光催化劑及氧化鋅，因此由可見(jiàn)光帶來(lái)的活化顯著。
[0049](2)成為室內(nèi)的病態(tài)建筑物綜合征的原因的化學(xué)物質(zhì)的分解效果顯著。
[0050](3)對(duì)引起惡臭的物質(zhì)等的分解能力也較大。 [0051](4)由于使用了膠體二氧化硅，光催化劑的分解能力被阻斷，下層樹(shù)脂的壽命延長(zhǎng)。
[0052](5)在使用中空球的情況下，僅進(jìn)行涂敷即具有隔熱效果，大大降低了房間制冷制熱的費(fèi)用。
[0053]實(shí)施例
[0054]下面，根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。但并不限定于實(shí)施例。
[0055]首先，制備本發(fā)明中使用的光催化劑。在二氧化鈦的金紅石型晶體的粉末100重量份中加入水175重量份，攪拌得到懸浮液。并向其中加入0.268g(銅成分為0.127g)氯化銅。一邊攪拌一邊在90°C下保持一個(gè)小時(shí)。接著，進(jìn)行加熱干燥，得到微粒。由此，得到被銅改性的二氧化鈦。
[0056]在實(shí)施例1中制備如下的涂料。
[0057]將下列成分按照如下重量份混合攪拌:
[0058]樹(shù)脂成分:丙烯酸樹(shù)脂:100重量份
[0059]中空球(Shirasu球):40重量份
[0060]中空球尺寸:35 μ m
[0061 ]光催化劑(經(jīng)銅改性):8重量份
[0062]光催化劑(未經(jīng)銅改性):5重量份
[0063]氧化鋅:3重量份
[0064]膠體二氧化硅:24重量份(按固體含量換算)
[0065]水:128重量份。
[0066]在實(shí)施例2中制備如下的涂料。
[0067]將下列成分按照如下重量份混合攪拌:
[0068]樹(shù)脂成分:丙烯酸樹(shù)脂:100重量份
[0069]中空球(Shirasu球):30重量份
[0070]中空球尺寸:40μπι
[0071]光催化劑(經(jīng)銅改性):5重量份
[0072]光催化劑(未經(jīng)銅改性)-J重量份
[0073]氧化鋅:5重量份
[0074]膠體二氧化硅:24重量份(按固體含量換算)
[0075]水:140重量份
[0076]硅烷偶聯(lián)劑(追加部分):20重量份。
[0077]另外，作為比較例，制備如下3種涂料。[0078]比較例1:制備與實(shí)施例1相同的涂料，但未混合氧化鋅。另外，比較例2與實(shí)施例I相同，但未使用經(jīng)銅改性的光催化劑。另外，比較例3與實(shí)施例1相同，但未使用膠體
二氧化硅。
[0079]將實(shí)施例1的涂料涂敷于金屬板上。涂敷厚度為400 μ m。圖1為該涂敷膜的剖面圖，為還未完全固化前的狀態(tài)。
[0080]這是涂敷于水平面(金屬板)I的部位，但即使涂敷于垂直面，基本上也不改變。在接近金屬面I的部位有丙烯酸樹(shù)脂層2，其上為水相(意味著水的濃度高)3。當(dāng)然，沒(méi)有如圖所示的明顯的層的區(qū)別。
[0081]在水相的表面部浮出中空球4。另外，在其正下方的部分聚集有膠體二氧化硅的二氧化硅粒子5。這樣防止下層的樹(shù)脂層的分解。
[0082]表1顯示實(shí)施例1和2、比較例1、2和3的構(gòu)成。
[0083]表1
【權(quán)利要求】
1.一種乳膠型涂料， 其特征在于，至少由光催化劑粒子、被銅離子改性的光催化劑粒子、氧化鋅、有機(jī)系樹(shù)脂、膠體二氧化硅和水構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK103788739SQ201310702943
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】高尾一美 申請(qǐng)人:寶榮產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社