[发明专利]复合纳米光催化环保涂料

说明书

技术领域

本发明属于一种光催化环保涂料，属于材料化工技术领域。

背景技术

纳米产品附有高科技的含义后，其必须与相应的纳米技术相配套，将纳米级的材料简单地加入后，性能没有明显提高的产品算不上是纳米产品，有人说，将纳米涂料称为纳米复合涂料更为合适，涂料本身就是合材料的一种，因此，并不是添加了纳米材料的涂料就能称之为纳米涂料的。在国外，许多涂料产品均使用了纳米技术，但出于技术保密，并没有直接称作。

绿色展不仅将展出“没有味道”的漆,展示无毒涂料的先进工艺,还将展出科技含量高的纳米涂料。这种高科技纳米涂料不仅无毒无害,还可以缓慢释放出一种物质,降解室内甲醛、二甲苯等有害物质。

纳米粒子的粒径远小于可见光的波长400～750nm,具有透过作用，从而保证了纳米复合涂料具有较高的透明性。纳米粒子对紫外线具有较强的吸收作用。在外墙建筑涂料中添加TiO₂、SiO₂等纳米粒子以提高耐候性，在汽车面漆中添加TiO₂以提高汽车涂料的耐老化性等。

实验表明，纳米二氧化硅减弱了紫外光固化涂料吸收UV辐照的强度，从而降低了光固化涂料的固化速度，但可明显提高紫外光固化涂料的硬度和附着力。

发明内容

用H₂SO₄对纳米TiO₂进行修饰，用铁和银进行掺杂，提高了纳米TiO₂的光量子效率和光响应范围。但是纳米TiO₂粒子具有高表面能，易产生团聚而影响光催化活性。笔者分别用钛酸酯偶联剂和甲基丙烯酸甲酯（MMA）对纳米SO₄^2-/TiO₂-(Ag、Fe)粒子（S_af5）表面进行有机包覆改性，探讨了有机包覆改性后的纳米SO₄^2-/TiO₂-(Ag、Fe)粒子在有机溶剂中的分散性和稳定性，解决了表面积大、表面能高的纳米粒子在异相物质中易凝结聚集而影响光催化活性的问题。传统的溶剂型涂料在喷涂过程中，向环境排放了大量的有机溶剂，用超临界CO₂替代喷涂过程中的快挥发溶剂，能有效地降低该类涂料在喷涂过程中排放的有机溶剂量，既降低喷涂成本，又提高喷涂质量。该研究用复合法制备含纳米SO₄^2-/TiO₂-(Ag、Fe)的氟碳树脂建筑涂料，以超临界CO₂为快挥发溶剂，进行上述涂料的喷涂。筛选改性工艺条件，探讨复合制备工艺及超临界CO₂喷涂工艺对制备的涂料光催化活性和涂料膜性能的影响，选择优化的工艺条件。

光催化剂添加量为6%时适宜；在14MPa、60℃下用孔径为0.4mm的喷嘴对CO₂含量为30%的复合SO₄^2-/TiO₂-(Ag、Fe)氟碳树脂涂料进行喷涂，喷涂过程有机物排放量降低了43.5%，所得涂膜对罗丹明-B降解速率常数为3.84×10^-2S^-1，比用普通刷涂提高了17.8%。该涂膜还能将甲基橙、品红、苯酚等多种难降解的有机物彻底矿化，且经5次重复使用，光催化活性无明显下降，在可见光下反应140min就能将罗丹明-B完全矿化。

本品的质量份配比范围为：去离子水20-80、样品S_af540-90和十二烷基硫酸钠30-90，NaHSO₃40-80和APS30-90、MMA30-90、饱和食盐水40-100、钛酸酯偶联剂40-80、丙酮80-120。

具体实施方式

在带有回流冷凝器、搅拌器、温度计和加料口的500ml圆底烧瓶中，在搅拌下加入10g去离子水、1g样品S_af5和0.01g十二烷基硫酸钠，当升温至80℃，先后加入0.0456g NaHSO₃和0.015gAPS。搅拌10min后滴加0.3g MMA，反应2h。用适量饱和食盐水破乳。减压过滤，再用蒸馏水洗涤滤饼3次，45℃烘干至恒量，研磨，得到PMMA改性的纳米粉体S_p3。MMA用量分别为0.5g和0.7g重复上述试验，分别得到PMMA改性的纳米粉体S_p5和S_p7。

纳米SO₄^2-/TiO₂-(Ag、Fe)的钛酸酯偶联剂表面包覆：将1g的S_af5加入溶有0.040g钛酸酯偶联剂的丙酮溶液中，超声分散40min，抽滤并用丙酮洗涤3次，烘干至恒重，研磨得钛酸酯偶联剂表面包覆的改性样品S_t4。取偶联剂分别为0.06g，0.08g和0.1g，重复上述试验，分别得样品S_t6，S_t8，S_t10。