本發(fā)明涉及涂層材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種光觸媒添加劑及含該添加劑的親水性涂料的使用方法。
背景技術(shù)：
：光觸媒是一種以納米二氧化鈦(tio2)為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱，它涂布于基材表面，在紫外光線的作用下，產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能：能有效地降解空氣中有毒有害氣體；能有效殺滅多種細(xì)菌，并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理；同時還具備除甲醛、除臭、抗污、凈化空氣等功能。光觸媒技術(shù)是1967年東京大學(xué)的教授本多建一教授跟當(dāng)時的研究生藤島昭偶然發(fā)現(xiàn)在紫外線的照射下，二氧化鈦電極可以將水分解成氫氣與氧氣。納米二氧化鈦光觸媒在光照射下，價帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，形成了電子和空穴，與吸附于其表面的o2和h2o作用，生成超氧化物陰離子自由基，o2-和羥基自由基-oh，其自由基具有很強(qiáng)的氧化分解能力，能破壞有機(jī)物中的c-c鍵、c-h鍵、c-n鍵、c-o鍵、o-h鍵、n-h鍵，分解有機(jī)物為二氧化碳與水；同時破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜固化病毒的蛋白質(zhì)，改變細(xì)菌，病毒的生存環(huán)境從而殺死細(xì)菌、病毒。雖然在現(xiàn)有技術(shù)中，對納米二氧化鈦進(jìn)行摻雜研究較多，但用于親水性涂料中的研究較少。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光觸媒添加劑及含該添加劑的親水性涂料的使用方法。為了對披露的實(shí)施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實(shí)施例的保護(hù)范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細(xì)說明的序言。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供了一種光觸媒添加劑。在一些示例性的實(shí)施例中，所述光觸媒添加劑中摻雜有鈰(ce)、銅(cu)、氮(n)和硫(s)的納米tio2。在一些可選的實(shí)施例中，所述光觸媒添加劑的重量份組成如下：在一些說明性的實(shí)施例中，所述光觸媒添加劑還摻雜有鐵(fe)和碳(c)中至少一種元素。在一些說明性的實(shí)施例中，所述鐵fe和碳c在光觸媒添加劑中的重量份組成如下：鐵fe0-10％；碳c0-10％。在一些說明性的實(shí)施例中，所述光觸媒添加劑的重量份組成如下：上述實(shí)施例提供一種用于空調(diào)換熱器的鋁翅片表面的光觸媒添加劑，該光觸媒添加劑經(jīng)干燥后可形成具有抗菌功效的親水性皮膜。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種親水性涂料的使用方法。在一些示例性的實(shí)施例中，所述親水性涂料含有上述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的光觸媒添加劑，在空調(diào)鋁翅片成型前，在空調(diào)鋁翅片的表面涂覆的所述親水性涂料，經(jīng)烘干后在所述空調(diào)鋁翅片的表面形成具備光觸媒性和親水性的膜；其中，所述親水性涂料的涂覆量為：1毫克/平米-100毫克/平米。在一些說明性的實(shí)施例中，所述膜的厚度與所述空調(diào)換熱器鋁翅片的鋁箔厚度相關(guān)聯(lián)。在一些說明性的實(shí)施例中，所述烘干成膜的溫度為80℃-300℃。上述實(shí)施例提供光觸媒添加劑用于空調(diào)鋁翅片時的使用方法。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。附圖說明此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的含有光觸媒添加劑的親水性涂料的抗菌效果圖。具體實(shí)施方式以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。實(shí)施例僅代表可能的變化。一些實(shí)施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實(shí)施方案的部分和特征。本發(fā)明的實(shí)施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，各實(shí)施方案可以被單獨(dú)地或總地用術(shù)語“發(fā)明”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實(shí)上公開了超過一個的發(fā)明，不是要自動地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。對光觸媒添加劑中摻雜元素雖然現(xiàn)有技術(shù)研究較多，但對于親水涂層的摻雜，目前研究較少；歸其原因主要是由于摻雜元素的不同，對親水涂層的耐蝕性、親水性、耐熱性等相關(guān)性能都產(chǎn)生影響。并且選擇不當(dāng)摻雜元素或摻雜元素配比不當(dāng)，會極大地削弱親水涂層的性能。此外，不同的摻雜元素對親水涂層的老化性能也有很大的影響。因此，不同元素的選擇和配比成為本領(lǐng)域技術(shù)難題。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供了一種光觸媒添加劑。在一些示例性的實(shí)施例中，所述光觸媒添加劑為摻雜有鈰ce、銅cu、氮n和硫s的納米二氧化鈦tio2。其中，采用溶膠-凝膠法制備所述光觸媒添加劑。具體方法如下：在室溫下將攪拌均勻的34ml鈦酸四丁酯和70ml無水乙醇混合液在磁力攪拌下緩慢地加入不同摩爾質(zhì)量的硝酸鈰、硝酸銅和含氮n、含硫s離子液體，30ml無水乙醇、35ml冰醋酸、15ml去離子水的混合溶液中水解，攪拌1.5h得到均勻透明的溶膠陳化后得到凝膠，然后置于80℃真空干燥得到干凝膠，研磨后置于箱式電阻爐在不同煅燒溫度下煅燒2h，得到摻雜金屬的納米二氧化鈦tio2；所述含氮n離子液體為親水性離子液體,可以為1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑硝酸鹽；所述含硫s離子液體可以為三乙胺硫酸氫鹽。雖然在現(xiàn)有技術(shù)中，對納米二氧化鈦進(jìn)行摻雜研究較多，但用于親水性涂層中的研究較少，歸其原因是由于摻雜元素的不同，對于親水涂層的耐蝕性、親水性、耐熱性和耐堿性等相關(guān)性能都有影響。如果選擇不當(dāng)或配比不當(dāng)(如釩v的不當(dāng)加入)，會極大地削弱親水涂層的耐蝕性、親水性、耐熱性和耐堿性。此外，不同的摻雜元素對親水涂層的老化性能有很大的影響。因此，不同元素的選擇和配比是需要嚴(yán)格控制的，也是技術(shù)難題之一。在一些可選的實(shí)施例中，所述光觸媒添加劑的重量份組成如下：優(yōu)選的，所述鈰ce的重量份組成可以為1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％；所述銅cu的重量份組成可以為1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％；所述氮n的重量份組成可以為1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％；所述硫s的重量份組成可以為1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％。在一些說明性的實(shí)施例中，所述納米tio2在所述光觸媒添加劑中的重量份組成為：50％-90％。在一些說明性的實(shí)施例中，所述光觸媒添加劑還摻雜有鐵fe和碳c中至少一種元素。若所述光觸媒添加劑還摻雜有釩v、鎢w、硫s、碳c中的一種或多種元素，則在上述制備溶膠-凝膠法制備所述光觸媒添加劑的過程中，加入硝酸鐵和含碳c的離子液體；其中，所述含碳c離子液體可以是1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽、n-丁基-n-甲基哌啶溴鹽。在一些說明性的實(shí)施例中，所述鐵fe和碳c在所述光觸媒添加劑中的重量份組成如下：鐵fe0-10％；碳c0-10％。其中，所述鐵fe的重量份組成可以為1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％；所述碳c的重量份組成可以為1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％。在一些說明性的實(shí)施例中，所述光觸媒添加劑的重量份組成如下：在一些說明性的實(shí)施例中，所述光觸媒添加劑的重量份組成如下：在一些說明性的實(shí)施例中，所述光觸媒添加劑的重量份組成如下：上述實(shí)施例分別給出了光觸媒添加劑優(yōu)選組分配比的情況，下面對上述兩個實(shí)施例中所述添加了所述光觸媒添加劑的所述親水性涂料成膜后的性能進(jìn)行測試，測試方法和結(jié)果如下：表1給出了實(shí)驗(yàn)組與參照組中不同試樣的組分；在本測試中，實(shí)驗(yàn)組和參照組除了組分不同外，其他處理工藝相同；處理工藝具體如下：1、對待測表面，1000mm鋁箔的表面進(jìn)行預(yù)處理；預(yù)處理的包括：脫脂工藝和底涂工藝；其中，脫脂工藝為：在涂脫脂劑后進(jìn)行兩次水洗，水洗后進(jìn)行干燥，在本測試中脫脂劑為帕卡表面處理科技(上海)有限公司提供的fc-315脫脂劑；底涂工藝為：在進(jìn)行脫脂工藝處理后的鋁箔表面，涂耐蝕底層，然后在230℃干燥成膜，皮膜量控制在95-100mg/m2，所述耐蝕底層化學(xué)處理劑為帕卡表面處理科技(上海)有限公司提供的sg-e902化學(xué)處理劑；2、對經(jīng)過表面預(yù)處理的鋁箔進(jìn)行面涂，涂覆光觸媒性面層；根據(jù)表1，分別將不同組分的親水性涂料，即試樣1、試樣2和參照樣，輥涂在鋁箔表面，230℃烘干，皮膜量控制在40-45mg/m2；3、對實(shí)驗(yàn)組與對照組的膜性能進(jìn)行評價；對于膜性能的評價主要考察以下幾個參數(shù)：親水性、抗污性、密著性、耐熱性、耐蝕性、抗菌性和污染物降解能力；其中，污染物降解能力是對污染物光催化降解甲苯的能力；具體評價方法參照表2。表1實(shí)驗(yàn)組與對照組表2評價項(xiàng)目和評價方法表3膜性能評價結(jié)果試樣編號親水性抗污性密著性耐熱性耐蝕性抗菌性實(shí)施例a○○○○○○實(shí)施例b○○○○○○實(shí)施例c○○○○○○參照樣○△△△△×表3中○代表性能佳，符合要求，△代表性能一般，但合格，×代表不符合要求。從表3可知，實(shí)施例a、實(shí)施例b和實(shí)施例c抗菌性能佳，滿足鋁箔對涂覆后膜性能的基本要求，實(shí)施例a、實(shí)施例b、實(shí)施例c和參照樣雖然都有抗菌性，但參照樣的抗菌性能相比實(shí)施例a、實(shí)施例b和實(shí)施例c較差，普通的納米二氧化鈦tio2無法滿足鋁箔對抗菌性能的要求。實(shí)施例a、實(shí)施例b、實(shí)施例c和參照樣的抗菌結(jié)果詳見圖1；圖1中涂層a為實(shí)施例a、涂層b為實(shí)施例b、涂層c為實(shí)施例c。從圖1中可知，實(shí)施例a(涂層a)、實(shí)施例b(涂層b)和實(shí)施例c(涂層c)的抗菌效果顯著，可達(dá)到90％以上的抗菌率，圖1的具體數(shù)值請參照表4，雖然參照樣(參比涂層)也具有抗菌效果，但抗菌率僅為10％，抗菌效果差，不符合要求。表4各涂層的抗菌率試樣涂層a涂層b涂層c參比涂層抗菌率％99979210上述實(shí)施例，提供了一種用于空調(diào)換熱器的鋁翅片表面的具有光觸媒添加劑的親水性涂料，該親水性涂料經(jīng)干燥后可形成具有抗菌功效的親水性皮膜。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種親水性涂料的使用方法。在一些示例性的實(shí)施例中，所述親水性涂料含上述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的光觸媒添加劑，在空調(diào)鋁翅片成型前，在空調(diào)鋁翅片的表面涂覆的所述親水性涂料，經(jīng)烘干后在所述空調(diào)鋁翅片的表面形成具備光觸媒性和親水性的膜；其中，所述親水性涂料的涂覆量為：1mg/m2-100mg/m2?？蛇x地，所述親水性涂料的涂覆量為10mg/m2、20mg/m2、30mg/m2、40mg/m2、50mg/m2、60mg/m2、70mg/m2、80mg/m2或90mg/m2。該涂覆量是在保證親水涂層不受到老化或劣化影響的前提下，最大發(fā)揮皮膜的光觸媒性能，從而在保證空調(diào)在使用過程中實(shí)現(xiàn)抗菌、去油污等自清潔功能。過低的加入影響光觸媒性能的發(fā)揮，過高會影響親水涂層的性能。諸如親水性、耐蝕性、耐熱性、耐堿性和附著力等。本發(fā)明的親水涂料可直接作為表面處理液，或用水稀釋后使用，處理液的濃度和粘度應(yīng)恰當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，以滿足操作方法和規(guī)定的膜厚要求。優(yōu)選地，干燥后膜厚為0.05-5μm，更優(yōu)選為：0.1-2μm，當(dāng)膜厚小于0.05μm是，很難提供滿意的光觸媒和親水性能，當(dāng)膜厚超過5μm時，導(dǎo)熱性和皮膜附著力可能會降低。在一些說明性的實(shí)施例中，所述親水性涂料為光觸媒性面層，涂覆于空調(diào)換熱器鋁翅片的面層。本發(fā)明實(shí)施例給出的光觸媒添加劑主要是針對涂覆空調(diào)換熱器鋁翅片而研發(fā)的，因此所述光觸媒添加劑的組成成分以及所述親水性涂料的涂覆方法都是針對應(yīng)用于此環(huán)境中給出的。在一些說明性的實(shí)施例中，所述親水性涂料作為光觸媒性面層，涂覆于空調(diào)換熱器鋁翅片的面層。在一些說明性的實(shí)施例中，所述親水性涂料的膜厚度與所述空調(diào)換熱器鋁翅片的鋁箔厚度相關(guān)聯(lián)。在一些可選實(shí)施方式中，所述空調(diào)換熱器鋁翅片的鋁箔越厚則所述親水性涂料的膜越厚。在一些說明性的實(shí)施例中，若所述空調(diào)換熱器鋁翅片的鋁箔的厚度為1000mm，則所述光觸媒添加劑涂覆后的膜厚為0.05-2μm；若所述空調(diào)換熱器鋁翅片的鋁箔的厚度為3000mm，則所述親水性涂料涂覆后的膜厚為0.05-5μm；若所述空調(diào)換熱器鋁翅片的鋁箔的厚度為8000mm，則所述親水性涂料涂覆后的膜厚為0.05-8μm。膜的厚度直接影響膜的性能，過薄會導(dǎo)致膜難以提供滿意的光觸媒性合親水性，過厚會致使膜導(dǎo)熱性降低、皮膜附著力差；在保障所述親水性涂料涂覆后能提供優(yōu)秀的光觸媒催化性能、親水性能、抗老化、抗污染等性能的前提下，上述實(shí)施例給出了不同系列的鋁箔所對應(yīng)的親水性涂料的膜厚。在一些可選的實(shí)施例中，在涂覆所述親水性涂料前，還包括在所述空調(diào)換熱器鋁翅片的表面進(jìn)行預(yù)處理，以提高表面的耐蝕性。在一些可選的實(shí)施例中，所述預(yù)處理的方法，優(yōu)選通過化學(xué)轉(zhuǎn)化的方法，如基于：磷酸鋯、磷酸鈦、釩或有機(jī)-無機(jī)雜化的化學(xué)處理；優(yōu)選的，通過有機(jī)-無機(jī)雜化的化學(xué)處理，可在空調(diào)換熱器翅片表面形成耐蝕底層。在一些說明性的實(shí)施例中，所述親水性涂料的成膜溫度為80-300℃。在一些可選的實(shí)施例中，用熱風(fēng)循環(huán)烘箱、熱輻射式烘箱等設(shè)備，在80-300℃對涂覆后的親水性涂料進(jìn)行烘干；優(yōu)選的，于100-260℃的溫度對親水性涂料進(jìn)行干燥。在一些可選的實(shí)施例中，由于所述親水性涂料親水，因此用于溶解所述親水性涂料的溶劑主要有水構(gòu)成，可以使用水溶性溶劑例如醇、醇醚溶劑等，旨在調(diào)節(jié)干燥速度，改善涂布膜狀態(tài)或提高組分的溶解度。進(jìn)一步的，防銹劑、螯合劑、填料、著色劑、消泡劑等中的一種或多種也可加入到光觸媒添加劑的組分中，其用量范圍以不損害本發(fā)明要旨和膜性能為準(zhǔn)。在一些說明性的實(shí)施例中，所述親水性涂料的施涂方法包括：浸涂、噴涂、刷涂、輥涂、流涂酯類、電化學(xué)沉積和化學(xué)沉積；優(yōu)選采用工業(yè)化中的輥涂。在一些可選的實(shí)施例中，光觸媒親水化處理方法中，金屬材料表面可以進(jìn)行現(xiàn)行工業(yè)化生產(chǎn)中的常規(guī)脫脂、進(jìn)行表面預(yù)處理；隨后，光觸媒親水涂料被沉積在金屬材料表面上，然后加熱并干燥形成膜。上述實(shí)施例提供親水性涂料用于空調(diào)鋁翅片時的使用方法，給出不同厚度的鋁箔所對應(yīng)的涂覆厚度。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的流程及結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。當(dāng)前第1頁12