[发明专利]一种新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板及其低温制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于新型建筑材料领域，具体涉及一种新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板及其低温制备方法和应用。

背景技术

氟碳铝单板由于具有质量轻,强度大,刚度高,抗腐蚀性及耐候性强,无光污染, 无废气产生, 防火性强,使用寿命长,色调丰富亮丽,装饰效果佳等优点，使其自上世纪80年代初引入中国以来，得到了快速的发展和广泛的应用。然而经过近30来年的应用实践人们逐渐发现，由于表面氟碳涂层的憎水性，附着在涂层表面的有机污染物很难被雨水等冲洗掉，且雨水在氟碳涂膜表面呈聚集状的水滴沿表面流下，推压污染自上而下的流动，最终产生雨痕污染，需要定期的进行清理，不仅耗费大量的人力物力，而且由于现代环境污染加重，油性有机污染物粘附在氟碳涂料膜后很难去除，另外，对于大型桥梁等建筑的洗维护十分困难，如何才能开发出具有自清洁功能、可长效免维护的氟碳铝单板制品，并使之实用化是巫待解决的问题。

目前，国内外关于自清洁氟碳铝单板的开发主要聚中于对氟碳涂料的改性，以获得具有自清洁功能的氟碳涂料，主要包括疏水型氟碳涂料、亲水型氟碳涂料以及纳米TiO₂改性氟碳涂料。如专利CN 1903961B公开了一种荷叶效应自清洁氟碳涂料，该自清洁氟碳涂料主要由有机硅改性氟碳树脂、固化剂、疏水粒子、溶剂等组成，该涂料固化后可获得疏水性，高耐污染、高耐候，具备自清洁功能的涂膜。虽然疏水性氟碳涂料表面能低，耐污性已有很大提高，但长期使用后，由于涂膜表面不易被雨水润湿，发现仍存在一定的雨痕污染。因而亲水型氟碳涂料获得了青睐，如专利CN 101824253A 公开了一种高耐候自清清氟碳涂料，该涂料为含有抗老化复合助剂、自清洁助剂的四氟乙烯－乙烯基醚共聚型氟碳涂料，氟改性硅烷类自清洁助剂可向涂膜表面迁移并水解，使涂膜表面具有亲水性，进而达到自清洁的效果；除在氟碳涂料中添加亲水助剂外，也有研究者对氟碳涂料进行接枝改性，在氟碳树脂上接上亲水分子基团，如专利CN 1900183B公开了一种自清洁氟碳树脂涂料及其制备方法，该专利将聚乙二醇单醚支化改性的二异氰酸酯与氟碳树脂反应，得到一种自清洁氟碳树脂，该树脂配制成涂料后，亲水性分子基团在施工后向涂层表面迁移，使涂膜表面亲水化，从而具备自清洁功能。虽然通过对氟碳涂料的改性得到疏水性或亲水性的氟碳涂料，使涂膜的自清洁性能得到较大的提升，但由于现代环境污染加重，油性有机污染物粘附在涂装后的氟碳涂料涂膜上，仅靠雨水冲洗很难达到长期的自清洁效果。

近年来，随着纳米技术的快速发展，具有光催化特性的纳米TiO₂得到了研究者们的广泛研究，纳米TiO₂ 薄膜在紫外光照射下,水在TiO₂ 薄膜表面的润湿角逐渐下降, 最终下降到0°，使薄膜具有超亲水性,且纳米TiO₂在紫外光照射下，具有的光催化特性可降解有机物，实现自清洁的效果，因此，TiO₂成为了制备自清洁材料的一种新途径，如专利CN 100554343C 公开了一种纳米二氧化钛改性氟碳涂料及其制备工艺以及在铝合金板的应用，该专利将油酸改性后的锐钛矿型纳米TiO₂和金红石型纳米TiO₂混合物添加到氟碳涂料中，制得纳米二氧化钛改性氟碳涂料，然后涂敷于铝合金型材后，具有良好的自清洁性、耐候性和耐腐蚀性能。但存在纳米TiO₂在氟碳涂料中不易分散的局限，影响了涂膜的自清洁效果。

针对以上局限性，本发明将提出一种新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板、制备方法及其应用，该自清洁氟碳铝单板表面涂有一层纳米TiO₂薄膜 ，具有光致超亲水性和光催化特性，同时还保留了氟碳铝单板原有的高耐候、耐化学腐蚀等优异性能，是一种较为理想的自清洁建筑铝合金材料，具有良好的应用前景。

发明内容

    本发明的目的是针对传统氟碳铝单板耐污性能差的局限，提供一种新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板、制备方法及其应用。

本发明采用以下技术方案来实现：一种新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板，其特征在于：氟碳铝单板的表面涂有一层具有自清洁功能的纳米二氧化钛薄膜或纳米二氧化钛与二氧化硅复合薄膜；薄膜在氟碳铝单板的表面分布均匀，厚度为1-3μm；纳米二氧化钛薄膜经紫外光照射后，具有超亲水性和光催化特性，可达到自清洁的效果。

    所述新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板的低温制备方法，制备方法为溶胶凝胶法，具体步骤为：