降解組合物施用于混凝土元件上的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】將NOx降解組合物施用于混凝土元件上的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及將NOx降解組合物施用于混凝土元件上的方法，和具有NOx降解性能的 該混凝土元件。 技術(shù)背景
[0002] 光催化化合物如1102可用于生產(chǎn)空氣凈化建筑材料。有前途的想法是將TiO2并 入膠結(jié)建筑材料如TiO2空氣凈化路面。光催化空氣凈化路面是有意義的，因?yàn)榇蟪鞘薪煌?量增加，這增加了城市污染物的排放。此外，大量高層建筑物產(chǎn)生街道峽谷，這使得難以分 散由街道水平上的高濃度車(chē)輛產(chǎn)生的污染物。這產(chǎn)生地面上的高濃度污染物，需要將這些 污染物從大氣中除去，因?yàn)樗鼈冊(cè)诖蟪鞘兄幸饘?duì)人健康的威脅。使用光催化路面幫助改 進(jìn)城市的空氣質(zhì)量是有前途的，因?yàn)椴⑷虢ㄖ牧现械?10 2在位于接近污染物源時(shí)可除去 顯著部分的N0X、SOjPVOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物）污染物。
[0003] 由道路交通和工業(yè)導(dǎo)致的空氣污染是大城市的主要問(wèn)題。
[0004] 例如，US6, 409, 821和EP0 919 667公開(kāi)了通過(guò)將1102粉末與包含水硬性結(jié)合 料的膠結(jié)混合物混合并作為雙層鋪砌塊技術(shù)施用該混合物而生產(chǎn)光催化路面。然而，該技 術(shù)遭遇這一事實(shí)：產(chǎn)物具有低活性和高材料消耗量，因?yàn)?10 2并入膠結(jié)基體中。此外，雙層 技術(shù)遭遇這一事實(shí)：將1102并入膠結(jié)組合物中影響膠結(jié)產(chǎn)物的總體性能如強(qiáng)度。另外，雙 層技術(shù)中還有這一事實(shí)：TiO2的負(fù)荷是高的，且使用微米級(jí)TiO2，具有1102的產(chǎn)物的視覺(jué)外 觀與不具有TiO2的產(chǎn)物不同。
[0005] 概述
[0006] 本發(fā)明的目的是提供與上述技術(shù)和已知技術(shù)相比的改進(jìn)。
[0007] 本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案的另一目的是提供改進(jìn)的空氣污染降低能力，尤其是 改進(jìn)的NOx降解能力。
[0008] 本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案的另一目的是降低得到特定水平的空氣污染物降低 (尤其是N0J#解能力）所需TiO2的量。
[0009] 本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案的另一目的是在現(xiàn)有混凝土組件上提供NOx降解性 能。
[0010] 本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案的另一目的是改進(jìn)混凝土元件的性能并降低混凝土 元件的濕度和風(fēng)化影響。
[0011] 本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案的另一目的是通過(guò)降低濕度和風(fēng)化的影響，由此保持 高NOx降解性能而改進(jìn)混凝土元件的壽命中的NOx降解性能。
[0012] 這些以及從說(shuō)明書(shū)中獲悉的其它目的和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)將NOx降解組合物施用于混凝土 元件上的方法實(shí)現(xiàn)，所述方法包括提供具有表面的混凝土元件，將包含分散于連續(xù)相中的 光催化二氧化鈦顆粒的組合物施用于所述混凝土元件的表面上。
[0013] 優(yōu)選，所述二氧化鈦顆粒以5g/m2,優(yōu)選3g/m2或更少，更優(yōu)選2g/m 2或更少，最優(yōu)選 lg/m2或更少的量施用于混凝土元件的表面上。
[0014] 混凝土元件可以為混凝土鋪砌元件或混凝土建筑元件。
[0015] 施用光催化二氧化鈦顆粒的優(yōu)點(diǎn)是混凝土元件得到N0J#解性能。由此，由混凝 土元件形成的建筑物、路面和道路可降低空氣中污染物如NOx的含量并改進(jìn)城鎮(zhèn)和城市中 的環(huán)境。
[0016] 該方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是組合物可施用于與混凝土元件的生產(chǎn)有關(guān)的混凝土元件上 以及已存在的安裝混凝土元件上。由此，可向現(xiàn)有道路、路面、建筑物等提供組合物，從而賦 予混凝土元件NOx降解性能。
[0017] 另一優(yōu)點(diǎn)是N0J#解性能與已知技術(shù)相比改進(jìn)。二氧化鈦顆粒的量可降低，同時(shí) 得到保持或者改進(jìn)的NOx降解性能。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施方案中，組合物不含任何結(jié)合料。組合物可不含任何水硬性或膠結(jié)性 結(jié)合料。由此，組合物容易施用于現(xiàn)有混凝土元件上以及與生產(chǎn)有關(guān)。組合物基本不影響 混凝土元件的視覺(jué)印象。組合物基本不削弱混凝土元件的性能，例如基本保持混凝土元件 的強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施方案中，組合物可改進(jìn)混凝土元件的性能如強(qiáng)度。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)一步包含二氧化硅化合物，優(yōu)選堿性硅酸鹽，例如硅酸鈉、 硅酸鋰和/或硅酸鉀。也稱(chēng)為水玻璃的堿性硅酸鹽改進(jìn)混凝土元件的表面性能。水玻璃填 充混凝土元件中的孔，浸漬并密封混凝土元件的表面。水玻璃降低混凝土元件的吸水性。由 此可在混凝土元件得到NOx降解性能時(shí)，同時(shí)降低混凝土元件的濕度和風(fēng)化影響。通過(guò)組 合物中包含二氧化硅化合物，混凝土元件的N0J#解性能和抗性都改進(jìn)。另外，NOx降解性 能可保持更長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)槎趸杌衔锝档蜐穸群惋L(fēng)化對(duì)施用于混凝土元件上的光催 化顆粒的影響。在一個(gè)實(shí)施方案中，二氧化硅化合物可包含二氧化硅、硅烷和/或硅氧烷以 得到如上所述類(lèi)似的性能。
[0020] 連續(xù)相可以為溶劑，優(yōu)選水。通過(guò)使用液體溶劑，組合物可將光催化二氧化鈦顆粒 輸送至混凝土元件中。混凝土元件的多孔結(jié)構(gòu)可促進(jìn)將組合物輸送至混凝土元件的內(nèi)部。 由此光催化顆粒不僅存在于表面上。當(dāng)混凝土元件經(jīng)受磨損時(shí)，保持N0J#解性能，因?yàn)楣?催化二氧化鈦顆粒還在距表面的一定距離處存在于混凝土元件中。
[0021] 溶劑可構(gòu)成組合物的至少50重量％，優(yōu)選組合物的至少70重量％，更優(yōu)選組合物 的至少90重量％。
[0022] 組合物的密度等于或者小于I. 5g/ml，優(yōu)選等于或者小于I. 3g/ml。
[0023] 組合物的粘度可以為小于15cP，優(yōu)選小于10cP。組合物的粘度可以為約1-lOcP， 例如約5cP。
[0024] 組合物可進(jìn)一步包含潤(rùn)濕劑作為添加劑。
[0025] 組合物可由溶劑、光催化二氧化鈦顆粒和添加劑如潤(rùn)濕劑、分散劑、pH穩(wěn)定劑組 成。優(yōu)選，組合物不包含膠結(jié)性或水硬性結(jié)合料。
[0026] 組合物可包含0. 1-5重量％光催化二氧化鈦顆粒和0. 001-5重量％添加劑，其余 部分為溶劑。
[0027] 組合物可包含90-99重量％溶劑、0. 1-5重量％光催化二氧化鈦顆粒和0.001-5重 量％添加劑。
[0028] 組合物優(yōu)選為透明的。因此，組合物對(duì)混凝土元件的外觀基本不具有影響。
[0029] 組合物可至少部分地滲透到混凝土元件的多孔結(jié)構(gòu)中。
[0030] 混凝土元件可以為基本固化的。組合物可施用于現(xiàn)有安裝混凝土元件上或者與混 凝土元件的生產(chǎn)有關(guān)。
[0031] 混凝土元件可以為基本未固化的。組合物可在生產(chǎn)期間在固化以前或者全固化以 前施用。
[0032] 在施用組合物以后，混凝土元件的上表面可得到親水性能。
[0033] NOx降解性能在混凝土組件的所述表面上根據(jù)ISO22197-1試驗(yàn)程序測(cè)量可以等 于或超過(guò)10 %，優(yōu)選等于或超過(guò)15 %，更優(yōu)選等于或超過(guò)20 %，最優(yōu)選等于或超過(guò)30 %。通 過(guò)該方法可得到與已知解決方法相比改進(jìn)的NOx降解性能。
[0034] 可將5g/m2或更少的二氧化鈦顆粒施用于所述表面上，優(yōu)選3g/m2或更少，更優(yōu)選 2g/m2或更少，最優(yōu)選lg/m2或更少的二氧化鈦顆粒。通過(guò)使用該方法，可降低施用的光催 化二氧化鈦顆粒的量，同時(shí)保持或改進(jìn)NOx降解性能。
[0035] 組合物可以以等于或超過(guò)100ml/m2,優(yōu)選等于或超過(guò)150ml/m2,更優(yōu)選等于或超 過(guò)200ml/m2的量施用。實(shí)施例中顯示通過(guò)提高施用的組合物的量，可降低每單位面積施用 的光催化二氧化鈦顆粒的量，同時(shí)具有保持或改進(jìn)的NOx降解性能。
[0036] 組合物中二氧化鈦顆粒的濃度可以等于或者小于2. 5重量％，優(yōu)選等于或者小于 1. 5重量％，更優(yōu)選等于或者小于I. 0重量％。組合物中二氧化鈦顆粒的濃度可以等于或者 小于5重量％。通過(guò)使用該方法，可降低組合物中的光催化二氧化鈦顆粒的濃度，同時(shí)保持 或改進(jìn)NOx降解性能。
[0037] NOx降解性能在混凝土組件的所述表面以下0. 5mm的深度處等于或超過(guò)2. 5%，優(yōu) 選等于或超過(guò)5%，更優(yōu)選等于或超過(guò)10%。由于溶劑將光催化二氧化鈦顆粒輸送至混凝 土元件中，不僅在混凝土元件的表面上，而且在距表面的一定距離處得到N0J#解性能。當(dāng) 混凝土元件經(jīng)受磨損時(shí)，混凝土元件仍提供NOx降解性能。
[0038] 光催化二氧化鈦顆?？删哂行∮?0nm，優(yōu)選小于30nm，更優(yōu)選小于20nm的初級(jí)粒 度。通過(guò)使用納米級(jí)二氧化鈦顆粒，混凝土元件的視覺(jué)印象保持基本相同。在一個(gè)實(shí)施方 案中，光催化二氧化鈦顆?？删哂行∮贗OOnm的初級(jí)粒度。
[0039] 二氧化鈦顆?？梢詾殇J鈦礦相。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供具有NO降解性能的混凝土元件。該混凝土元件包含等 于或小于5g/m2,優(yōu)選等于或小于3g/m2的量的光催化二氧化鈦顆粒，且其中NO降解性能在 混凝土元件的表面上等于或超過(guò)5 %，優(yōu)選等于或超過(guò)10 %，更優(yōu)選等于或超過(guò)15 %，最優(yōu) 選等于或超過(guò)20 %，例如30 %。
[0041