一種抗菌自潔墻體涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗菌自潔墻體涂料，按質量百分數(shù)包括以下組分：黑色納米二氧化鈦2～5％，金紅石型納米二氧化鈦2～5％，偶聯(lián)劑0.02～0.05％，成膜物質30～40％，成膜助劑1～5份，無機顏填料14～20％，去離子水補充至100％。本發(fā)明所提供的技術方案，由于其組分中含不僅含有金紅石型納米二氧化鈦還有黑色納米二氧化鈦(銳鈦礦相)，兩者復合，使得所述涂料具備寬光譜激發(fā)響應特性，不僅可以利用太陽光中的紫外光，還可利用可見光，黑色二氧化鈦(銳鈦礦相)與金紅石相二氧化鈦復合在光催化效果而產(chǎn)生自潔效果上有相互激發(fā)的超疊效果，有顯著的光催化殺菌自潔功能。
【專利說明】
一種抗菌自潔墻體涂料及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于建筑涂料技術領域，涉及一種抗菌自潔墻體涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 細菌等微生物存在于我們周圍的各種場合。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，環(huán)境問題 日趨嚴重。人們的環(huán)保意識逐漸提高，對功能性環(huán)保涂料的需求愈加迫切。傳統(tǒng)的殺菌涂料 是在涂料中加入殺菌劑，如取代芳烴類、雜環(huán)化合物、胺類化合物及有機金屬化合物等有機 物。但該類物質具有不同程度的毒性，自身對環(huán)境造成一定的污染，其安全性值得商榷。中 國專利CN1454944A采用一種特殊制備的納米二氧化鈦光催化劑代替了傳統(tǒng)的殺菌劑，該涂 料在紫外光照射下不僅能起到殺菌消毒的作用，還能將甲醛、乙醛、甲硫醇等有機揮發(fā)性氣 體分解消除掉。中國專利CN101418151B采用以納米介孔二氧化鈦或其改性物為活性組分。 中國專利CN1147543C則采用將二氧化鈦納米粒子溶膠、有機硅粘結劑及溶劑混合均勻，制 得用于形成光催化透明親水涂層的二氧化鈦涂料;該涂料能夠在基材的表面形成牢固的二 氧化鈦納米透明涂層，在光的照射下具有對有機物的氧化分解能力。這些技術采用的是白 色銳鈦礦相二氧化鈦作為殺菌劑，而白色銳鈦礦相二氧化鈦只能吸收太陽光譜中紫外光的 能量，而無法利用可見光的能量。太陽光可分為3個光譜區(qū)，其中波長范圍在0.2μπι-0.4μπι的 區(qū)域叫做紫外區(qū)，這一區(qū)域的能量約占太陽光總能量的5 % ;波長在0.4μπι-0.72μπι的區(qū)域叫 做可見光區(qū)，這一區(qū)域的太陽光光譜的能量約占太陽總發(fā)射能量的45%?，F(xiàn)有技術中抗菌 劑因其只能吸收太陽光總能量的5%而大大限制了它的殺菌與自潔功能。
[0003] 現(xiàn)有摻二氧化鈦類抗菌涂料，由于受常用納米二氧化鈦結構的影響，使其僅能吸 收太陽光譜中的紫外光部份，因此，其抗菌效果較差。

【發(fā)明內容】

[0004] 發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明采用含黑色銳鈦礦相二氧化鈦作為自 潔殺菌功能主要組分，用金紅石相納米二氧化鈦作為自潔殺菌功能輔助組分，實現(xiàn)自潔殺 菌功能的增強。在此基礎上，提供了適合于摻黑色銳鈦礦相二氧化鈦涂料的組成配比和制 備方法。
[0005] 技術方案:本發(fā)明所述的抗菌自潔墻體涂料，按質量百分數(shù)包括以下組分： 黑色納米二氧化鈦 2~5% 金紅石型納米二氧化鈦 2~5% 偶聯(lián)劑 0.02~0.05%
[0006] 成膜物質 30~40 % 成膜助劑 1~5份 無機填料 .14~20% 去離子水 補充至]00%。
[0007] 所述的偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。所述的成膜 物質是硅丙乳液、苯丙乳液、聚醋酸乙烯乳液中的一種或者幾種。所述的無機顏料是為滑石 粉、二氧化硅、碳酸鈣中的一種或兩種以上混合。所述的成膜助劑包括分散劑、穩(wěn)定劑、消泡 劑。
[0008] 本發(fā)明還公開了所述的抗菌自潔涂料的制備方法，其特征在于先將黑色納米二氧 化鈦、金紅石型納米二氧化鈦、偶聯(lián)劑和去離子混合，處理10-30分鐘，將分散劑及其它助劑 加入攪拌，然后加入無機填料、成膜物質，經(jīng)過研磨機研磨后制得含黑色二氧化鈦的抗菌自 潔涂料。
[0009] 本發(fā)明所述的黑色二氧化鈦的獲得方法為將鈦酸四丁酯和無水乙醇以體積比為 1:5配制成混合溶液，將其放置在磁力攪拌器上加熱至60 °C攪拌20min，接著加入到正在攪 拌的常溫蒸餾水中，其中混合液與蒸餾水的體積比為1:8,隨后升溫至100°C，并在100°C恒 溫條件下攪拌至原混合液體積的1/3，擱置10_12h，隨后在100-120°C將溶液烘干，在400-600°CN 2保護條件下保溫3-5h后，隨爐冷卻至室溫即可。通過上述方法得到的黑色二氧化鈦 具有良好的光催化性能，將其用于涂料中，可以使涂料具有抗菌、自潔、凈化環(huán)境功能。 [0010]本發(fā)明所述的抗菌自潔墻體涂料，最優(yōu)選的配方為：
[0011] 其基本組成按重量份包括以下組分： 黑色納米二氧化鈦 5份
[0012] 金紅石相納米二氧化鈦 5% γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.05% 苯丙乳液 40% 成膜助劑 5%
[0013] 碳酸鈣 20% 去離子水 補充至100%
[0014] 有益效果:本發(fā)明所提供的技術方案，由于其組分中不僅含有金紅石型納米二氧 化鈦還有黑色納米二氧化鈦(銳鈦礦相），兩者復合，使得所述涂料具備寬光譜激發(fā)響應特 性，不僅可以利用太陽光中的紫外光，還可利用可見光，黑色二氧化鈦(銳鈦礦相)與金紅石 相二氧化鈦復合在光催化效果而產(chǎn)生自潔效果上有相互激發(fā)的超疊效果，有顯著的光催化 殺菌自潔功能。
【具體實施方式】：
[0015] 實施例1
[0016] 其基本組成按質量百分數(shù)包括以下組分： 黑色納米二氧化鈦 2% 金紅石相納米二氧化銖 5% γ-甲基丙烯酰氧基丙基三:甲氧基硅烷 0.05%
[0017] 苯丙乳液 40% 成膜助劑 5%: 碳酸鈣 20% 去離子水 補充至100%
[0018] 制備方法為:先將黑色納米二氧化鈦、金紅石型納米二氧化鈦、偶聯(lián)劑和去離子混 合，處理10-30分鐘，將分散劑及其它助劑加入攪拌，然后加入無機填料、成膜物質，經(jīng)過研 磨機研磨后制得含黑色二氧化鈦的抗菌自潔涂料。
[0019] 實施例2
[0020] 其基本組成按重量份包括以下組分： 黑色納米二氧化鈦 3% 金紅石相納米二氧化鈦 5%
[0021] γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.05% 苯丙乳液 40% 成膜助劑 5% 碳酸鈣 20%
[0022] 去離子水 補充至100%
[0023]制備方法為:先將黑色納米二氧化鈦、金紅石型納米二氧化鈦、偶聯(lián)劑和去離子混 合，處理10-30分鐘，將分散劑及其它助劑加入攪拌，然后加入無機填料、成膜物質，經(jīng)過研 磨機研磨后制得含黑色二氧化鈦的抗菌自潔涂料。
[0024] 實施例3
[0025]其基本組成按重量份包括以下組分： 黑色納米二氧化鈦 4% 金紅石相納米二氧化鈦 5% γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.05%
[0026] 苯丙乳液 40% 成膜助劑 5% 碳酸鈣 20% 去離子水 補充至100%
[0027] 制備方法為:先將黑色納米二氧化鈦、金紅石型納米二氧化鈦、偶聯(lián)劑和去離子混 合，處理10-30分鐘，將分散劑及其它助劑加入攪拌，然后加入無機填料、成膜物質，經(jīng)過研 磨機研磨后制得含黑色二氧化鈦的抗菌自潔涂料。
[0028] 實施例4
[0029] 其基本組成按重量份包括以下組分： 黑色納米二氧化鈦 5份 金紅石相納米二氧化鈦 5% γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.05%
[0030] 苯丙乳液 40% 成膜助劑 5%: 碳酸鈣 20% 去離子水 補充至100%
[0031] 制備方法為:先將黑色納米二氧化鈦、金紅石型納米二氧化鈦、偶聯(lián)劑和去離子混 合，處理10-30分鐘，將分散劑及其它助劑加入攪拌，然后加入無機填料、成膜物質，經(jīng)過研 磨機研磨后制得含黑色二氧化鈦的抗菌自潔涂料。
[0032] 對比例
[0033] 其基本組成按重量份包括以下組分： 金紅石相納米二氧化鈦 5 % γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.05% 苯丙乳液 40 %
[0034] 成膜助劑 5 % 碳酸鈣 20 % 去離子水 補充至100%
[0035] 制備方法為:先將黑色納米二氧化鈦、金紅石型納米二氧化鈦、偶聯(lián)劑和去離子混 合，處理10-30分鐘，將分散劑及其它助劑加入攪拌，然后加入無機顏填料、成膜物質，經(jīng)過 研磨機研磨后制得含黑色二氧化鈦的抗菌自潔涂料。
[0036]抗菌性能評價方法：抗菌能力檢測方法參照國家《消毒產(chǎn)品鑒定和檢測技術規(guī) 范》，實驗菌種為大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。涂層經(jīng)40W照明燈光照射lh后測試。
[0037]日光下光催化效率評價方法:在20cm X 20cm的鋁片上涂覆試樣，涂層厚度控制在 12μπι左右，放入一40cm X 40cm X 40cm的密閉光催化反應器中，并向反應器中注入一定量有 機污染物，待全部氣化后，用市售40W日光燈照射lh。所用的氣體為：甲醛、和甲苯。
[0038]降解率按以下公式計算：
[0039] 降解率=(光照前空氣中污染物的濃度-光照后空氣中污染物的濃度)/光照前空 氣中污染物的濃度
[0040] 實施例和比較例的殺菌率和降解率測試結果如下。
[0042]從上述試驗結果中可以看出，在日光下不加黑色二氧化鈦的涂料(對比例）的殺菌 率和降解率均較低；當加入黑色二氧化鈦后，殺菌率和降解率均顯著提高，其中殺菌率最高 提尚了52.4%，降解率最尚提尚了 14.9%。
【主權項】
1. 一種抗菌自潔墻體涂料，其特征在于其中含有黑色納米二氧化鈦。2. 如權利要求1所述的抗菌自潔墻體涂料，其特征在于按質量百分數(shù)包括以下組分： 黑色納米二氧化鈦 2~5% 金紅石型納米二氧化鈦 2~5% 偶聯(lián)劑 0.02~0.05% 成膜物質 30~40 % 成膜助劑 1~5份 無機填料 14~20% 去離子水 補充至100%。3. 如權利要求1所述的抗菌自潔墻體涂料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。4. 如權利要求1所述的抗菌自潔墻體涂料，其特征在于所述的成膜物質是硅丙乳液、苯 丙乳液、聚醋酸乙烯乳液中的一種或者幾種。5. 如權利要求1所述的抗菌自潔墻體涂料，其特征在于所述的無機填料為滑石粉、二氧 化硅、碳酸鈣中的一種或兩種以上混合。6. 如權利要求1所述的抗菌自潔墻體涂料，其特征在于所述的成膜助劑包括分散劑、穩(wěn) 定劑、消泡劑。7. 如權利要求1所述的抗菌自潔墻體涂料的制備方法，其特征在于先將黑色納米二氧 化鈦、金紅石型納米二氧化鈦、偶聯(lián)劑和去離子混合，研磨10-30分鐘，將分散劑及其它助劑 加入攪拌，然后加入無機顏填料、成膜物質，經(jīng)過研磨機研磨后制得含黑色二氧化鈦的抗菌 自潔涂料。
【文檔編號】C09D7/12GK105885557SQ201610312809
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】侯貴華, 時士猛, 代少俊, 張峰, 許寧, 張勤芳, 姜瑞雨
【申請人】鹽城工學院