專利名稱：一種納米二氧化鈦光催化殺菌降解涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米二氧化鈦光催化殺菌降解涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
利用納米二氧化鈦的光催化性質(zhì)來制備殺菌和降解污染物涂料的方法主要有兩大類第一類主要是利用溶膠凝膠法制備出二氧化鈦膠體涂料，并將它們涂在玻璃或瓷磚上，然后在700～900℃高溫下將它們固化在玻璃、瓷磚等表面，這種方法的缺陷是需高熱煅燒不能室外作業(yè)，第二類是利用氟涂料或氟塑料作粘合劑與納米二氧化鈦混合制備涂料，該涂料能低溫固化，但成本高昂，難以大量使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種低溫固化的納米二氧化鈦光催化殺菌降解涂料，該涂料既具有較強(qiáng)光催化殺菌降解功能，又具有價廉，便于制備及室外施工的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種納米二氧化鈦光催化殺菌降解涂料，其基本組成為0.5～5％納米二氧化鈦、0.001～0.125％六偏磷酸鈉、20～50％為水玻璃中的硅酸鹽、1.2～7.5％無機(jī)固化劑，其余為水，以上為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
上述納米二氧化鈦中，晶型為銳鈦礦型的納米二氧化鈦占納米二氧化鈦總量的70～100％(質(zhì)量百分比)，一次粒子粒徑為8～90nm。
上述無機(jī)固化劑為氟硅酸鈉；或氟硅酸納和縮合磷酸鹽，而氟硅酸納縮合磷酸鹽為1∶0.6～4，縮合磷酸鹽為縮合磷酸鎂，縮合磷酸鈣等。
本發(fā)明還提供上述納米二氧化鈦光催化殺菌降解涂料的制備方法用晶型為銳鈦礦型為主的納米級二氧化鈦添加六偏磷酸鈉作分散劑后與水玻璃用砂磨或超聲分散均勻混合后，再加入無機(jī)固化劑并混合均勻后制成涂料。
上述涂料的施工后固化方法可室溫陳放48小時以上，也可用80℃左右的熱風(fēng)固化1小時。
本發(fā)明制備的涂料的突出特點(diǎn)是1.該涂料主要原料的大部分來源豐富，價格低廉，而納米級二氧化鈦雖然價格較貴，但添加量少，對總體價格影響不太大。
2.該涂料制備工藝較簡單，工藝參數(shù)較易控制。
3.該涂料的殺菌、降解功能強(qiáng)應(yīng)用廣泛，故性價比高。
4.該涂料可在室溫固化、施工方便，便于室外刷、噴等方法施工。
具體實施例方式
本發(fā)明提供的納米二氧化鈦光催化殺菌降解涂料的基本組成為0.5～5％納米二氧化鈦、0.001～0.125％六偏磷酸鈉、20～50％水玻璃、1.2～7.5％無機(jī)固化劑，以上為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
按上述配比，用晶型為銳鈦礦型為主的納米級二氧化鈦添加六偏磷酸鈉作分散劑后與水玻璃用砂磨或超聲分散均勻混合后，再加入無機(jī)固化劑并混合均勻后制成涂料。
晶型為銳鈦礦型或銳鈦礦型大于等于70％的納米級二氧化鈦在紫外光或陽光中紫外線照射下，會產(chǎn)生較多的自由電子，自由基和空穴，它們有很好地氧化還原能力，能殺菌、降解有機(jī)物，消除汽車尾氣中或空氣中的氮氧化物、硫化物、一氧化碳等，也可降解廢水中的有機(jī)物。二氧化鈦?zhàn)陨韺θ梭w無毒無害、耐堿耐酸，是環(huán)境友好材料。
水玻璃的分子式的通式為M2O·mSiO2·nH2O，M可以是鈉、鉀、銨三種離子，m為模數(shù)。它加入一定量的氟硅酸鈉或氟硅酸鈉與縮合磷酸鹽(AL、Mg、Ca鹽)混合物后，可以制得低溫固化的無機(jī)涂料，該涂料與各種金屬、玻璃、水泥、各種磚、石有較好地結(jié)合力，有較強(qiáng)耐酸、耐腐、耐候、耐高溫、阻燃、無環(huán)境與健康毒害、價格低廉、易涂裝等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明各流程具體工藝規(guī)范評述如下1.納米二氧化鈦?zhàn)詈貌捎镁蜑殇J鈦礦型或者是銳鈦礦型含量大于、等于70％的納米級二氧化鈦，一次粒子粒徑為8～90nm。
2.所用的水玻璃的分子式的通式為M2O、mSiO2、nH2O，其中M可以是鉀、鈉或銨等離子，模數(shù)m為1～4.5，n隨生產(chǎn)廠家不同而不同。
3.將上述水玻璃投入到攪拌容器中加水?dāng)嚢杈鶆颍涑晒杷猁}濃度為25～60％(質(zhì)量百分濃度)水玻璃溶液。
4.將六偏磷酸鈉溶于水配制成濃度為20％(質(zhì)量百分濃度)的溶液。
5.按本發(fā)明所述比例將上述納米二氧化鈦和六偏磷酸納溶液加入到上述水玻璃溶液中，然后經(jīng)砂磨機(jī)研磨或者用超聲波將前者均勻分散在水玻璃中。
6.將氟硅酸鈉溶于水配成10％(質(zhì)量百分濃度)的溶液。
7.將縮合磷酸的鹽溶于水也配成飽和溶液。
8.將已均勻分散了納米二氧化鈦的水玻璃溶液與上述配好的氟硅酸鈉溶液攪拌混合均勻，混合的質(zhì)量比例為氟硅酸鈉∶硅酸鹽＝1.2～7.5∶20～50，這樣就制成了涂料；也可以用縮合磷酸鹽取代部分氟硅酸鈉，取代的縮合磷酸鹽與氟硅酸鹽的質(zhì)量比為1∶0.6～4，再用它們來與已均勻分散了納米二氧化鈦的水玻璃溶液均勻混合后制成涂料。
9.制好的涂料在1～5小時內(nèi)均勻地涂在所需涂覆的水泥、玻璃或金屬上，室溫固化48小時或用80℃左右的熱風(fēng)吹1小時后，就可制成具有光催化殺菌降解功能的涂料膜。
10.參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗大腸菌群測定》(GB4789.3-94)，按照衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》，測試該涂料膜殺菌能力，經(jīng)室內(nèi)非直射陽光(輻照度為255～645μm/cm2)光照1.5小時后，大腸桿菌殺滅率大于90％。
下面通過實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的突出特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，僅在于說明本發(fā)明而決不限制本發(fā)明。
實施例1取晶型為銳鈦礦型、質(zhì)量占總涂料質(zhì)量0.65％、一次粒子粒徑為20～40nm的二氧化鈦，加入六偏磷酸鈉溶液(六偏磷酸鈉的質(zhì)量為二氧化鈦質(zhì)量的2.5％)后，一起加入到硅酸鈉質(zhì)量占總質(zhì)量20％，模數(shù)為1.5的含硅酸鈉濃度為30％的水玻璃中，然后用砂磨機(jī)砂磨6小時后，取出并裝入到有攪拌的容器中，再加上質(zhì)量百分濃度為10％的氟硅酸鈉溶液，使氟硅酸鈉占總質(zhì)量的1.2％其余加水，再以60轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌10分鐘就制得這種特種涂料。將涂料均勻涂在玻璃板上，固化48小時后，用水洗不掉。按照衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》，將活化的大腸桿菌菌液(濃度約2×1010個/0.1ml)適當(dāng)稀釋后，涂在5厘米見方的涂料膜表面，陰干后，在輻照度為312μw/cm2的室內(nèi)非直射光照射1.5小時后，將涂料漠表面的大腸桿菌洗入培養(yǎng)液中培養(yǎng)一定時間，計數(shù)其數(shù)目，僅為104個，而在同等條件下的未加涂料的玻璃上的洗下并同樣培養(yǎng)的大腸桿菌為1400個。按 ×100％計算，殺菌率為93％。
實施例2取晶型為銳鈦礦型占70％，金紅石型占30％，質(zhì)量占總涂料質(zhì)量5％，一次粒子粒徑為60～80nm的二氧化鈦，加入六偏磷酸鈉溶液(六偏磷酸鈉的質(zhì)量為二氧化鈦質(zhì)量的0.5％)后，一起加入到硅酸鉀重量占總質(zhì)量45％模數(shù)為4的濃度為55％的鉀型硅酸鹽水玻璃中，用大功率超聲波分散10分鐘，使之分散均勻，再加入濃度為10％的氟硅酸鈉溶液使氟硅酸鈉占總質(zhì)量3％，同時加入縮合磷酸鈣飽和溶液，使縮含磷酸鈣占總質(zhì)量的3％，其余加水，再以60轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌10分鐘就制得這種特殊涂料，將此涂料均勻地涂覆在瓷磚上，用80℃左右的熱風(fēng)將之吹干1小時后，也用水洗不掉，按照衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》將活化的大腸桿菌菌液接種到涂料膜上，陰干后，在輻照度為448μw/cm2的室內(nèi)非直射光輻照1.5小時后，按規(guī)范檢查，樣片上洗下并經(jīng)一定時間培養(yǎng)的大腸桿菌僅為95個，而同等條件下空白瓷片上洗下并同樣培養(yǎng)的大腸桿菌為1503個，殺菌率為94％。
實施例3取晶型為銳鈦礦型90％，金紅石型占10％，一次粒子粒徑為30～50nm占涂料總質(zhì)量1.2％的二氧化鈦，加入六偏磷酸鈉溶液(六偏磷酸鈉的質(zhì)量為二氧化鈦質(zhì)量的1％)后，一起加入到模數(shù)為2.3、濃度為40％的鈉型水玻璃中，使硅酸納占總質(zhì)量的30％，再用大功率超聲波分散15分鐘，使之分散均勻，再加入質(zhì)量濃度為10％的氟硅酸鈉溶液，使氟硅酸鈉占總質(zhì)量的7％，其余加水，再以60轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌10分鐘，就制得這種特性涂料。將此涂料均勻地涂覆在衛(wèi)生瓷上，固化48小時后，用水洗不掉。按照衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》在涂料膜上接種活化的大腸桿菌菌種，陰干后，在輻度為518μw/cm2的室內(nèi)非直射光輻照1.5小時，按規(guī)范檢查樣片上洗下并培養(yǎng)的大腸桿菌僅為31個而在同等條件下對照空白片上洗出并培養(yǎng)的大腸桿菌為1450個，殺菌率為98％。
權(quán)利要求
1.一種納米二氧化鈦光催化殺菌降解涂料，其基本組成為0.5～5％納米二氧化鈦、0.001～0.125％六偏磷酸鈉、20～50％水玻璃、1.2～7.5％無機(jī)固化劑，其余為水，以上百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其特征是晶型為銳鈦礦型的納米二氧化鈦占納米二氧化鈦總量的70～100％，一次粒子粒徑為8～90nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的涂料，其特征是使用的無機(jī)固化劑為氟硅酸鈉或氟硅酸納和縮合磷酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂料，其特征是氟硅酸鈉和縮合磷酸鹽的質(zhì)量比為1∶0.6～4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的涂料，其特征是縮合磷酸鹽為縮合磷酸鋁、縮合磷酸鎂或縮合磷酸鈣。
6.權(quán)利要求1所述涂料的制備方法，其特征是用晶型為銳鈦礦型為主納米級二氧化鈦添加六偏磷酸鈉作分散劑后與水玻璃用砂磨或超聲分散均勻混合后，再加入無機(jī)固化劑并混合均勻后制成涂料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征是固化方法為室溫固化48小時以上，或用80℃左右的熱風(fēng)固化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米二氧化鈦光催化殺菌降解涂料，其基本組成為0.5～5％納米二氧化鈦、0.001～0.125％六偏磷酸鈉、20～50％為水玻璃中的硅酸鹽、1.2～7.5％無機(jī)固化劑，其余為水。本發(fā)明還提供上述納米二氧化鈦光催化殺菌降解涂料的制備方法用晶型為銳鈦礦型為主的納米級二氧化鈦添加六偏磷酸鈉作分散劑后與水玻璃用砂磨或超聲分散均勻混合后，再加入無機(jī)固化劑并混合均勻后制成涂料。本發(fā)明制備的涂料的突出特點(diǎn)是該涂料主要原料的大部分來源豐富，價格低廉，而納米級二氧化鈦雖然價格較貴，但添加量少，對總體價格影響不太大。該涂料制備工藝較簡單，工藝參數(shù)較易控制。該涂料的殺菌、降解功能強(qiáng)應(yīng)用廣泛，故性價比高。該涂料可在室溫固化、施工方便，便于室外刷、噴等方法施工。
文檔編號C09D1/00GK1424365SQ0214787
公開日2003年6月18日 申請日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者鐘家檉, 田麗, 昝菱, 夏幽蘭, 羅其榮, 龔楚清, 黃玲 申請人:武漢大學(xué)