專利名稱：一種膠粉負(fù)載型路面汽車尾氣降解復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠粉負(fù)載型路面汽車尾氣降解復(fù)合材料的制備方法，屬于道路交
通環(huán)境治理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于城市道路兩旁高樓林立，空氣水平流速較低，使得大量汽車尾氣聚集在城市 道路上方空間，難以稀釋或降解，對(duì)行人及周邊居民的健康形成威脅。雖然國(guó)家出臺(tái)了相關(guān) 的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，但是，目前隨著交通運(yùn)載工具數(shù)量的急劇上升，所產(chǎn)生的大量汽車尾 氣污染，正在使城市空氣質(zhì)量進(jìn)一步惡化。 汽車尾氣在城市道路環(huán)境的聚集， 一方面嚴(yán)重危害市民的健康，另一方面，也為高 效降解提供了最佳機(jī)會(huì)。目前，在以"光催化原理"降解汽車尾氣的材料中，二氧化鈦粉末由 于原理明確、施工簡(jiǎn)單且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，已成為主要的開發(fā)應(yīng)用對(duì)象。但是，由于二氧 化鈦降解汽車尾氣的效率主要取決于陽(yáng)光、尾氣濃度、溫度和濕度，特別是依賴于尾氣與催 化劑的表面接觸程度，因此，目前光催化劑在道路路面領(lǐng)域的應(yīng)用一直面臨著如下困難
1、二氧化鈦等光催化劑屬于表面作用原理，然而，在目前的汽車尾氣光催化降解 技術(shù)及專利中，二氧化鈦通常被混合在瀝青、水泥或樹脂等基質(zhì)中，使二氧化鈦很難與尾氣 充分接觸，導(dǎo)致光催化劑的降解效率較低。 例如中國(guó)發(fā)明專利03131764. 2號(hào)給出了一種《具有降解汽車尾氣功能的瀝青 及其制備工藝》，其尾氣降解材料是將占瀝青質(zhì)量5 15%的納米二氧化鈦粉摻入150 18(TC的瀝青中并以不低于4000轉(zhuǎn)/分的速度攪拌直至分散均勻。該材料的特點(diǎn)是借助于 陰離子表面活性劑對(duì)納米二氧化鈦進(jìn)行表面改性，使其在瀝青中能夠充分分散，進(jìn)而提高 材料的光催化性能。但是，由于二氧化鈦粉體幾乎完全被分散和包覆于瀝青中，應(yīng)用于路面 后，二氧化鈦粉體很難與陽(yáng)光充分接觸，破壞了二氧化鈦的表面作用原理，因此，其尾氣降 解效率受到很大的限制。 而在專利《一種汽車尾氣降解材料及其應(yīng)用》中(中國(guó)發(fā)明專利200710144762. 9 號(hào))，發(fā)明人將納米二氧化鈦光觸媒和粘結(jié)劑按1 2 : 20的重量比，分別采用"噴涂法" 或"散布法"應(yīng)用于路面進(jìn)行汽車尾氣降解。其中，"噴涂法"的特征是將二氧化鈦與粘結(jié)劑 充分混合后噴涂于路面，二氧化鈦仍然處于被包覆狀態(tài)，不利于光催化降解；而"散布法"雖 然先將粘結(jié)劑涂于路面，然后將二氧化鈦粉末散布于粘結(jié)劑表面，導(dǎo)致降解效果明顯提高， 但是"散布法"不僅路面"單位面積"分散的二氧化鈦質(zhì)量少，而且，由于粉體與粘結(jié)劑屬于 表面粘結(jié)，牢度低，易產(chǎn)生浪費(fèi)。 2、城市路面上方的汽車尾氣，雖然聚集在路面的近表面，但是，絕大部分的尾氣無 法被聚集在二氧化鈦粉體附近，無法與催化劑充分接觸反應(yīng)，從而導(dǎo)致路面催化劑的催化 降解效率不高。如果能將道路上方的尾氣盡可能地吸附到路表面，使道路表面的尾氣產(chǎn)生 聚集態(tài)，將會(huì)大大提高汽車尾氣的降解凈化效率。 本發(fā)明以橡膠膠粉為載體，借助膠粉的巨大比表面積，不僅能大量吸附路面上方
3的汽車尾氣，充分提高光催化劑的降解效率，而且，借助膠粉巨大的表面存儲(chǔ)能力，最大限 度地在三維空間負(fù)載光催化劑顆粒，提高光催化劑的降解效率。同時(shí)，利用偶聯(lián)劑將二氧化 鈦粉末粘結(jié)在膠粉表面，還可以增強(qiáng)光催化材料的使用耐久性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提出一種膠粉負(fù)載型路面汽車尾氣降解復(fù)合材料的制 備方法，利用此方法制備的復(fù)合材料應(yīng)用于路面后，可以大大提高對(duì)汽車尾氣的降解效率， 凈化城市環(huán)境。 技術(shù)方案本發(fā)明的膠粉負(fù)載型路面汽車尾氣降解復(fù)合材料的制備方法采用預(yù)處 理法或直接混合法，借助偶聯(lián)劑將具有光催化功能的二氧化鈦粉末分散到橡膠膠粉表面， 從而提高汽車尾氣降解效率。 所述的預(yù)處理法為首先將二氧化鈦粉末、偶聯(lián)劑、稀釋劑混合、加熱并攪拌；經(jīng) 充分分散后，再與膠粉混合、攪拌，待二氧化鈦粉末與膠粉充分交聯(lián)后，經(jīng)干燥獲得復(fù)合粉 末，反應(yīng)溫度為70 90°C。 所述的直接混合法為將二氧化鈦粉末、膠粉、偶聯(lián)劑、稀釋劑直接混合并加熱攪 拌，發(fā)生交聯(lián)后干燥獲得復(fù)合粉末，反應(yīng)溫度為70 90°C 。 連接二氧化鈦與膠粉的偶聯(lián)劑至少為硅系、鈦系、鋁系、鉻系、鋯系、鋅系、鈣系中 的一種。
有益效果 1、橡膠膠粉具有巨大的比表面，既易于吸附二氧化鈦粉末，又易于吸附路面上方 的汽車尾氣，這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有利于充分發(fā)揮二氧化鈦的光催化降解能力。
2、膠粉和二氧化鈦兩種物質(zhì)經(jīng)偶聯(lián)劑處理后，通過物理或化學(xué)的方法交聯(lián)起來， 耐雨水沖刷，具有一定的附著強(qiáng)度和耐久性。 3、膠粉顆粒在與瀝青或乳化瀝青薄膜等膠結(jié)時(shí)，由于膠粉顆粒具有良好的彈性， 不易嵌入路面，使得所負(fù)載的二氧化鈦粉末能夠充分暴露于空氣中，可大大提高了二氧化 鈦的光催化降解效率。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所述的路面汽車尾氣降解復(fù)合材料包括橡膠膠粉、二氧化鈦粉末、偶聯(lián)劑 及稀釋劑。所述的二氧化鈦粉末具有光催化功能，根據(jù)二氧化鈦粉末光催化降解效率與粒 徑的關(guān)系，二氧化鈦粉末的粒徑可以選擇10nm lym;根據(jù)實(shí)際路面的粗糙程度，膠粉的 粒徑可以選擇20 120目；偶聯(lián)劑為硅系、鈦系、鋁系、鉻系、鋯系、鋅系、f丐系中的一種或幾 種的混合；稀釋劑包括水、乙醇、異丙醇、機(jī)油、白油、溶劑油中的一種或幾種。
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的路面汽車尾氣降解復(fù)合材料以二氧化鈦粉末和膠粉為主(在路 面的用量為二氧化鈦0. 16 16g/m2，膠粉100 800g/m2)，并輔以偶聯(lián)劑(按二氧化鈦質(zhì) 量的0. 5% 3% )及適量稀釋劑。 二氧化鈦和膠粉的交聯(lián)方法為預(yù)處理法或直接混合法。所述的預(yù)處理法是將二氧 化鈦經(jīng)偶聯(lián)劑、稀釋劑在70 9(TC的溫度下預(yù)先處理，攪拌充分分散，然后將處理過的二 氧化鈦與膠粉共混并攪拌，使膠粉吸附二氧化鈦，發(fā)生交聯(lián)后干燥。所述的直接混合法是將二氧化鈦粉末、膠粉、偶聯(lián)劑、稀釋劑混合，并在70 9(TC的溫度下攪拌，發(fā)生交聯(lián)后干燥。
所制備的高效降解汽車尾氣材料通過通過干粉噴灑、濕霧噴涂、漿液涂刷或滾刷 的方式應(yīng)用于路面。
權(quán)利要求
一種膠粉負(fù)載型路面汽車尾氣降解復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法采用預(yù)處理法或直接混合法，借助偶聯(lián)劑將具有光催化功能的二氧化鈦粉末分散到橡膠膠粉中，從而提高汽車尾氣降解效率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膠粉負(fù)載型路面汽車尾氣降解復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于所述的預(yù)處理法為首先將二氧化鈦粉末、偶聯(lián)劑、稀釋劑混合、加熱并攪拌；經(jīng) 充分分散后，再與膠粉混合、攪拌，待二氧化鈦粉末與膠粉充分交聯(lián)后，經(jīng)干燥獲得復(fù)合粉 末，反應(yīng)溫度為70 90°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膠粉負(fù)載型路面汽車尾氣降解復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于所述的直接混合法為將二氧化鈦粉末、膠粉、偶聯(lián)劑、稀釋劑直接混合并加熱攪 拌，發(fā)生交聯(lián)后干燥獲得復(fù)合粉末，反應(yīng)溫度為70 90°C 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膠粉負(fù)載型路面汽車尾氣降解復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于連接二氧化鈦與膠粉的偶聯(lián)劑至少為硅系、鈦系、鋁系、鉻系、鋯系、鋅系、鈣系中 的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膠粉負(fù)載型路面汽車尾氣降解復(fù)合材料的制備方法。所述制備方法為橡膠膠粉、具有光催化功能的二氧化鈦粉末、偶聯(lián)劑三種材料的復(fù)合方法。本發(fā)明借助橡膠膠粉的巨大比表面積特點(diǎn)，使其既能最大程度地附著、承載二氧化鈦粉末，又能充分吸附、聚集路面上方的汽車尾氣。因此，本發(fā)明既能有效保護(hù)和充分發(fā)揮二氧化鈦的光催化功能，又能提高二氧化鈦對(duì)路面汽車尾氣的降解效率；同時(shí)，由于膠粉的高彈性和偶聯(lián)劑的作用，可使相應(yīng)產(chǎn)品具有較好的抗輪胎碾壓、耐雨水沖刷性能，可延長(zhǎng)光催化劑的使用壽命。本發(fā)明使用范圍包括瀝青混凝土、水泥混凝土路面，以及隧道、涵洞等需要降解汽車尾氣的交通設(shè)施表面。
文檔編號(hào)B01D53/94GK101703889SQ20091018502
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者王聲樂, 范俊峰 申請(qǐng)人:東南大學(xué)