本發(fā)明屬于光催化涂料
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種用于道路中降解汽車(chē)尾氣的光催化納米噴涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車(chē)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)，汽車(chē)帶給人們便捷的同時(shí)，汽車(chē)排放的汽車(chē)尾氣也帶來(lái)了越來(lái)越嚴(yán)重的大氣污染，雖然當(dāng)車(chē)輛較少時(shí)，大氣的自?xún)裟芰梢詢(xún)艋蟛糠值钠?chē)尾氣，但是現(xiàn)在汽車(chē)數(shù)量迅猛增長(zhǎng)，排放的汽車(chē)尾氣遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了大氣的自?xún)裟芰?。?jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，城市中每天每千輛汽車(chē)排出CO約3000kg，HC約200kg～400kg，NOx約50kg～150kg，截至2014年底全球機(jī)動(dòng)車(chē)保有量達(dá)10億輛，同時(shí)較高濃度的汽車(chē)尾氣容易引起呼吸困難、咽喉痛、頭痛、咳嗽，嚴(yán)重者還能誘發(fā)哮喘，所以汽車(chē)尾氣防治工作已經(jīng)迫在眉睫。路面是與汽車(chē)尾氣直接接觸的，目前在道路環(huán)境中應(yīng)用的光催化涂料一般是采用調(diào)和性的涂料與TiO2經(jīng)攪拌而成，儲(chǔ)存穩(wěn)定性差，其顏色一般為白色或黃白色，涂在道路表面，一方面與瀝青路面顏色差別大，另一方面降低了路面本身的抗滑和滲水性能，影響行車(chē)安全，而且耐磨性也較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種光催化納米噴涂料，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的道路噴涂料儲(chǔ)存穩(wěn)定性差，與瀝青路面顏色差別大，降低了路面本身的抗滑和滲水性能，進(jìn)而影響行車(chē)安全的問(wèn)題。本發(fā)明的另一目的是，提供上述光催化納米噴涂料的制備方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種光催化納米噴涂料，由瀝青、皂液和硅烷偶聯(lián)劑組成，按質(zhì)量百分比瀝青：皂液：硅烷偶聯(lián)劑＝48.5％～49.5％：50％～51％：0.5％～1％，各組分之和為百分之百；皂液按照質(zhì)量百分比由以下組分組成：穩(wěn)定劑0.4％～2％、乳化劑3％～6％、分散劑2％～6％、納米TiO210％～20％，其余為高純水，各組分之和為百分之百；其中，分散劑的質(zhì)量為納米TiO2質(zhì)量的20％～30％。本發(fā)明的特征還在于，進(jìn)一步的，皂液按照質(zhì)量百分比由以下組分組成：穩(wěn)定劑1％、乳化劑4％、分散劑3.2％、納米TiO216％，其余為高純水，各組分之和為百分之百。進(jìn)一步的，穩(wěn)定劑為CaCl2、NH4Cl或草酸中的任意一種。進(jìn)一步的，乳化劑為慢裂型乳化劑SY-CME。進(jìn)一步的，分散劑為聚丙烯酸鈉分散劑。進(jìn)一步的，納米TiO2為銳鈦型納米TiO2。進(jìn)一步的，硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560。本發(fā)明的另一技術(shù)方案是，一種光催化納米噴涂料的制備方法，具體按照以下步驟進(jìn)行：步驟1，皂液的制備：按照質(zhì)量百分比稱(chēng)取以下組分：穩(wěn)定劑0.4％～2％、乳化劑3％～6％、分散劑2％～6％、納米TiO210％～20％，其余為高純水，各組分之和為百分之百；其中，分散劑的質(zhì)量為納米TiO2質(zhì)量的20％～30％；向已稱(chēng)取的高純水中加入已稱(chēng)取的穩(wěn)定劑，加熱并充分?jǐn)嚢枞芙夂?，向溶液中加入已稱(chēng)取的乳化劑溶解，然后再加入已稱(chēng)取的分散劑，并充分?jǐn)嚢枞芙?，之后緩緩的加入已稱(chēng)取的納米TiO2，攪拌15min，保溫65℃～70℃待用；步驟2，加熱瀝青至流動(dòng)狀態(tài)，保溫135℃～140℃待用；步驟3，乳化：按質(zhì)量百分比瀝青：皂液：硅烷偶聯(lián)劑＝48.5％～49.5％：50％～51％：0.5％～1％稱(chēng)取瀝青、皂液和硅烷偶聯(lián)劑，各組分之和為百分之百；先將已稱(chēng)取的皂液加入到乳化機(jī)中，后將已稱(chēng)取的瀝青加入到乳化機(jī)中，乳化3min后至冷卻，加入已稱(chēng)取的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌均勻后，即得到光催化納米噴涂料。進(jìn)一步的，步驟3中乳化機(jī)為膠體磨。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的材料來(lái)源廣，無(wú)毒，制備方法簡(jiǎn)單，與瀝青路面顏色相同，不會(huì)影響行車(chē)安全，標(biāo)準(zhǔn)粘度高，貯存穩(wěn)定性好，粘附性好，濕輪磨耗小，施工操作方便，而且其噴涂量在0.5L/m2內(nèi)，用量小，不會(huì)影響路面的抗滑和滲水性能，也具有極好的耐磨性能；本發(fā)明能夠在不降低路面抗滑和滲水等性能下，經(jīng)過(guò)太陽(yáng)光照射能降解汽車(chē)尾氣，是環(huán)保型涂料，能夠有效的改善人們的生活環(huán)境。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明光催化納米噴涂料噴涂在車(chē)轍板上的效果圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1，制作1kg的光催化納米噴涂料，其中銳鈦型納米TiO2含量為皂液質(zhì)量的16％，具體按照以下步驟進(jìn)行：步驟1，皂液的制備：向高純水中加入皂液質(zhì)量0.4％的穩(wěn)定劑CaCl2，加熱并充分?jǐn)嚢枞芙夂?，向溶液中加入皂液質(zhì)量4％的慢裂型乳化劑SY-CME溶解，然后再加入皂液質(zhì)量3.2％的聚丙烯酸鈉分散劑(聚丙烯酸鈉分散劑的加入量為銳鈦型納米TiO2質(zhì)量的20％)，并充分?jǐn)嚢枞芙?，之后緩緩的加入皂液質(zhì)量16％的銳鈦型納米TiO2，攪拌15min，保溫70℃待用；步驟2，加熱瀝青至流動(dòng)狀態(tài)，保溫140℃待用；步驟3，乳化：先將0.505kg的皂液加入到乳化機(jī)中，后將0.485kg的瀝青加入到乳化機(jī)中，乳化3min后至冷卻，加入0.01kg的硅烷偶聯(lián)劑KH560，攪拌均勻后，即得到光催化納米噴涂料，放于塑料桶備用，乳化機(jī)采用膠體磨。實(shí)施例2，制作1kg的光催化納米噴涂料，其中銳鈦型納米TiO2含量為皂液質(zhì)量的10％，具體按照以下步驟進(jìn)行：步驟1，皂液的制備：向高純水中加入皂液質(zhì)量2％的穩(wěn)定劑NH4Cl，加熱并充分?jǐn)嚢枞芙夂螅蛉芤褐屑尤朐硪嘿|(zhì)量3％的慢裂型乳化劑SY-CME溶解，然后再加入皂液質(zhì)量2％的聚丙烯酸鈉分散劑(聚丙烯酸鈉分散劑的加入量為銳鈦型納米TiO2質(zhì)量的20％)，并充分?jǐn)嚢枞芙?，之后緩緩的加入皂液質(zhì)量10％的銳鈦型納米TiO2，攪拌15min，保溫65℃待用；步驟2，加熱瀝青至流動(dòng)狀態(tài)，保溫135℃待用；步驟3，乳化：先將0.5kg的皂液加入到乳化機(jī)中，后將0.495kg的瀝青加入到乳化機(jī)中，乳化3min后至冷卻，加入0.005kg的硅烷偶聯(lián)劑KH560，攪拌均勻后，即得到光催化納米噴涂料，放于塑料桶備用，乳化機(jī)采用膠體磨。實(shí)施例3，制作1kg的光催化納米噴涂料，其中銳鈦型納米TiO2含量為皂液質(zhì)量的20％，具體按照以下步驟進(jìn)行：步驟1，皂液的制備：向高純水中加入皂液質(zhì)量1％的穩(wěn)定劑草酸，加熱并充分?jǐn)嚢枞芙夂?，向溶液中加入皂液質(zhì)量6％的慢裂型乳化劑SY-CME溶解，然后再加入皂液質(zhì)量6％的聚丙烯酸鈉分散劑(聚丙烯酸鈉分散劑的加入量為銳鈦型納米TiO2質(zhì)量的30％)，并充分?jǐn)嚢枞芙?，之后緩緩的加入皂液質(zhì)量20％的銳鈦型納米TiO2，攪拌15min，保溫68℃待用；步驟2，加熱瀝青至流動(dòng)狀態(tài)，保溫138℃待用；步驟3，乳化：先將0.51kg的皂液加入到乳化機(jī)中，后將0.485kg的瀝青加入到乳化機(jī)中，乳化3min后至冷卻，加入0.005kg的硅烷偶聯(lián)劑KH560，攪拌均勻后，即得到光催化納米噴涂料，放于塑料桶備用，乳化機(jī)采用膠體磨。本發(fā)明的制備方法首先是添加穩(wěn)定劑和乳化劑，制備出乳化劑的水溶液，然后添加分散劑，使分散劑充分溶于乳化劑的水溶液中，這樣可以很好的保證后續(xù)加入的納米TiO2能夠充分分散在皂液中。各組分及其含量在本發(fā)明中的作用：瀝青在本發(fā)明中起到載體的作用，合適的瀝青用量利于現(xiàn)場(chǎng)施工和路面的行車(chē)安全，瀝青用量過(guò)少會(huì)使涂料過(guò)于稀，載體瀝青含量少，不能很好的貼敷在瀝青路面表面；瀝青用量過(guò)多，涂料過(guò)于黏稠，不利于噴灑施工。皂液在本發(fā)明中的目的是乳化瀝青，使瀝青常溫下呈液體流動(dòng)狀態(tài)，過(guò)少會(huì)使涂料過(guò)于黏稠，不利于噴灑施工，過(guò)多的話會(huì)使涂料過(guò)于稀，載體瀝青含量少，不能很好的貼敷在瀝青路面表面。穩(wěn)定劑CaCl2的作用是使涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性更好，防止涂料在短時(shí)間出現(xiàn)沉淀分層現(xiàn)象；本發(fā)明中，穩(wěn)定劑的摻入量為皂液質(zhì)量的0.4％～2％，能夠使最終涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性更好，過(guò)多或過(guò)少都會(huì)致使其儲(chǔ)存穩(wěn)定性下降。硅烷偶聯(lián)劑KH560能使涂料與路面有更好的粘結(jié)性，還可以提高涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和光澤度，提高涂料在路面上的使用壽命。納米TiO2粒徑小，比表面積大，對(duì)瀝青的吸附能力強(qiáng)；此外，涂料噴灑在路面表面，納米TiO2在太陽(yáng)紫外線的照射下，具有光催化降解汽車(chē)尾氣成分等有害氣體的作用，納米TiO2具有多種晶型，太陽(yáng)紫外線到達(dá)地面的紫外線波長(zhǎng)主要集中在280nm～400nm，而銳鈦型納米TiO2的禁帶寬度為3.2eV，所吸收的紫外線波長(zhǎng)范圍為280nm～400nm范圍內(nèi)，可以發(fā)揮更好的光催化性能；過(guò)少的銳鈦型納米TiO2的用量會(huì)降低單位面積涂料用量的光催化降解性能，過(guò)多會(huì)使造成浪費(fèi)。慢裂型乳化劑SY-CME(江蘇新越瀝青有限公司生產(chǎn))的作用是起到乳化瀝青的作用，讓瀝青在常溫下成液體流動(dòng)狀態(tài)。加入過(guò)多或過(guò)少都會(huì)使瀝青的乳化不完全，會(huì)存在未被乳化的塊狀的瀝青。江蘇新越瀝青有限公司生產(chǎn)的慢裂型乳化劑SY-CME與國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的幾種慢裂型乳化劑對(duì)比，結(jié)果如表1所示。表1添加不同乳化劑的光催化涂料基本性能指標(biāo)比較由表1可知，只有添加陽(yáng)離子型慢裂乳化劑SY-CME的光催化涂料最符合各項(xiàng)要求，利于施工現(xiàn)場(chǎng)噴涂，所以經(jīng)綜合比較，選用陽(yáng)離子型慢裂乳化劑SY-CME來(lái)制備銳鈦型納米TiO2光催化涂料。聚丙烯酸鈉分散劑在本發(fā)明中起到分散鈦型納米TiO2的作用，確保銳鈦型納米TiO2更好的均勻分散在整個(gè)涂料中。當(dāng)分散劑的加入量為納米TiO2質(zhì)量的20％～30％時(shí)，可以很好使納米TiO2在涂料中分散均勻，加入過(guò)多或過(guò)少都會(huì)使納米TiO2不能均勻分散在涂料中，出現(xiàn)分層現(xiàn)象。實(shí)施例1-3制得的光催化納米噴涂料的技術(shù)指標(biāo)分析：采用乳化瀝青噴灑機(jī)，設(shè)置成每平方米噴灑0.5L，得到如表2所述的數(shù)據(jù)；表2實(shí)施例1-3中不同納米TiO2摻量的光催化納米噴涂料的技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)摻量10％16％20％技術(shù)要求乳化狀況乳液棕色乳液棕色乳液棕色—標(biāo)準(zhǔn)粘度C25,3(s)15.5415.9816.128～20貯存穩(wěn)定性(％，5d)3.763.633.88≤5粘附性，裹覆面積＞2/3＞2/3＞2/3≥2/3從表2中可以看出：(1)不同納米TiO2的摻量的光催化涂料的顏色呈棕色，說(shuō)明其乳化效果較好；(2)隨著納米TiO2的摻量的增加，光催化涂料的標(biāo)準(zhǔn)粘度變大，說(shuō)明其逐漸變得粘稠，主要是由于納米TiO2粒徑小，比表面積大，對(duì)瀝青的吸附能力強(qiáng)，納米TiO2的摻量的增加致使涂料變得粘稠，但都滿足PC-2灑布型陽(yáng)離子慢裂乳化瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度8-20s的要求，利于噴涂；(3)光催化噴涂料與路面的粘附性較好。本發(fā)明光催化納米噴涂料與普通涂料的各項(xiàng)指標(biāo)比較結(jié)果，見(jiàn)表3；表3本發(fā)明光催化納米噴涂料與普通涂料的各項(xiàng)指標(biāo)比較指標(biāo)本發(fā)明涂料普通涂料技術(shù)要求乳化狀況乳液棕色白色—標(biāo)準(zhǔn)粘度C25,3(s)15.9814.998～20貯存穩(wěn)定性(％，5d)3.638.01≤5粘附性，裹覆面積＞2/3<2/3≥2/3濕輪磨耗值(g/m2)浸水1h380812＜540從表3看出，與普通涂料相比，本發(fā)明光催化納米噴涂料的乳液棕色與瀝青路面的顏色接近，標(biāo)準(zhǔn)粘度高，貯存穩(wěn)定性好，粘附性好，濕輪磨耗小。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3