專利名稱：涂覆基體用的光催化活性聚硅氧烷組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可用于在基底表面上形成除污染和/或防垢涂層的改進的涂料組合物。
背景技術：
使材料表面污物清潔的常規(guī)方法包括處理表面，以提供除去在表面上沉積的污點或污物的能力。在其它方法中，固定在表面上的光催化劑的優(yōu)良氧化降解活性被用于降解在表面上沉積的有機物或污點或污物以及與該表面接觸的任何氣體污染。特別地，非均相光催化劑有效地用于氧化并進而從流體，其中包括水和空氣中除去不想要的化合物。因此，UV發(fā)光(uv-illuminated)催化劑，例如二氧化鈦吸收紫外光， 產生遷移到催化劑表面上的電子和空穴。在該表面處，電子還原所吸收的氧氣，而空穴氧化有機化合物或所吸收的水分子。然而，僅僅采用這種單一的光催化涂料組合物，不可能長壽命，即超過5年以上提供滿意的除污染性能。因此，本發(fā)明的目的是提供一種涂料組合物，與環(huán)境，例如戶內或戶外環(huán)境無關， 該涂料組合物可半永久地和在單一的涂層內顯示出優(yōu)良的表面除污染性能，尤其對油脂污物，其中包括霉菌(mildew)、霉菌(mold)、藻類或污點具有優(yōu)良的污物清潔活性。對于各種原因來說，包括成本和所需特性，總希望開發(fā)出新的更好的除污涂料組合物。發(fā)明概述本發(fā)明是一種涂料組合物，它包括光催化的二氧化鈦顆粒，遮光劑、硅酮化合物、 除-HNO3顆粒、苯乙烯樹脂空心微球和溶劑。與不含硅酮化合物和苯乙烯樹脂空心微球的結合物的涂料相比，該涂料組合物顯示出預料不到的改進的遮光性和耐久性。發(fā)明詳述本發(fā)明的涂料組合物包括光催化的二氧化鈦顆粒。在本發(fā)明中，此處所使用的術語“光催化的二氧化鈦顆?！笔侵府敱┞队谌魏尾ㄩL的光下時，可引起價帶內的電子激發(fā) (光激發(fā))產生導帶電子并在價帶內留下空穴的二氧化鈦顆粒。光催化二氧化鈦顆粒可以是任何類型的二氧化鈦。優(yōu)選地，光催化的二氧化鈦顆粒是銳鈦礦、金紅石或其混合物。最優(yōu)選，光催化二氧化鈦顆粒主要是銳鈦礦，這通過X-射線衍射圖案來測定。所謂主要是銳鈦礦是指納米顆粒至少80%為銳鈦礦，和最優(yōu)選大于 95%是銳鈦礦。二氧化鈦的銳鈦礦形式因其較高的光活性是特別優(yōu)選的?？蓛?yōu)選通過添加周期表中的其它元素來改性光催化二氧化鈦顆粒，以提高在較長波長下以及在光譜的可見光部分內的光活性。結晶銳鈦礦二氧化鈦顆粒優(yōu)選平均粒度為2-100納米，更優(yōu)選5-50納米，和最優(yōu)選5-40納米?？赏ㄟ^透射式電子顯微術(TEM)以及X-射線顏色(XRD)來測量直徑。優(yōu)選地，光催化顆粒具有大于30m2/g，更優(yōu)選大于50m2/g，和最優(yōu)選大于約IOOm2/ g的高表面積，這通過BET法來測量。合適的光催化二氧化鈦顆粒可購自Millennium Inorganic Chemicals Ltd. (PC 系列產品)、Degussa Corporation (例如，AerOX ide P25)、Sachtleben Chemie GmbH(例如，Hombikat UV 100)、Tayca Corporation(例如，AMT—600)，或 Ishihara Corporation(ST系列產品)。也可通過本領域已知的任何方法制備光催化二氧化鈦顆粒。 制備光催化二氧化鈦顆粒的方法是本領域眾所周知的，參見例如，美國專利No. 4012338，在此通過參考將其引入。光催化二氧化鈦顆粒的存在量優(yōu)選為組合物總重量的0. 5-20%，更優(yōu)選1-15%， 和最優(yōu)選1_12%?？蓪⒐獯呋趸侇w粒以通過在分散劑內分散制備的溶膠形式，以含水或含溶劑的糊劑形式，或者以粉末形式引入到組合物中。制備溶膠所使用的分散劑的優(yōu)選實例包括水、醇，例如甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇和異丁醇，和酮，例如甲乙酮和甲基異丁基酮。本發(fā)明的涂料組合物還包括遮光劑。適合于本發(fā)明的遮光劑包括能提供涂層遮蓋力的任何有機或無機化合物，其中包括顏料、著色劑和/或填料。更優(yōu)選，遮光劑是二氧化鈦。顏料級二氧化鈦優(yōu)選粒度范圍為0. 2-0. 5微米，因此與光催化二氧化鈦顆粒的粒度相比顯著要大。在例如美國專利No. 6342099中公開了通過表面處理降低其光活性的二氧化鈦顏料。合適的可商購的二氧化鈦顏料包括Tiona 595 (Millennium Inorganic Chemicals Ltd的產品)，或在膠乳或乳液油漆應用中被推薦的任何顏料級二氧化鈦。顏料級二氧化鈦可以是未處理的二氧化鈦。然而，優(yōu)選是用至少一種無機氧化物涂料，例如氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯和類似物處理過的涂布的二氧化鈦。在二氧化鈦上沉積金屬氧化物的方法是本領域的技術人員眾所周知的。優(yōu)選地，通過濕法處理或者通過氣相沉積，添加金屬氧化物。在美國專利Nos. 3767455、4052223和6695906中教導了合適的濕法處理技術，其教導在此通過參考引入。在美國專利Nos. 5562764和6852306中教導了合適的氣相沉積技術，其教導在此引入作為參考。通過添加二氧化硅化合物形成在顏料級二氧化鈦表面上的二氧化硅涂層。合適的二氧化硅化合物包括水溶性堿金屬硅酸鹽。優(yōu)選的堿金屬硅酸鹽包括硅酸鈉、硅酸鉀和類似物。最優(yōu)選，二氧化硅化合物是硅酸鈉。通過添加氧化鋯化合物，形成二氧化鋯涂層。適合于在本發(fā)明中使用的氧化鋯化合物包括氧化鋯的酸性鹽，例如氯氧化鋯、硫酸氧鋯和類似物。最優(yōu)選，氧化鋯化合物是氯氧化鋯或硫酸氧鋯。類似地，可由范圍典型地為0. 5-10% 的鹽，例如硫酸鋁或鋁酸鈉來沉淀氧化鋁的水合形式或氫氧化鋁。另外，可用多元醇，例如三羥甲基乙醇和三羥甲基丙烷、烷醇胺，例如三乙醇胺、磷酸鹽及其混合物處理涂布的二氧化鈦顏料。優(yōu)選地，由水溶性磷酸鹽化合物，例如焦磷酸四鉀、多聚磷酸鈉、焦磷酸四鈉(Tetron)、三聚磷酸鈉、三聚磷酸鉀、六偏磷酸鈉(Calgon)、磷酸和類似物形成磷酸鹽化合物。最優(yōu)選水溶性磷酸鹽化合物是六偏磷酸鈉。在一個實例中，可首先用磷酸鹽化合物的沉積物處理二氧化鈦，在基礎TW2上形成鄰接層，接著通過沉積與磷酸鹽沉積物鄰接的致密的二氧化硅化合物，任選地第二次沉積與致密的二氧化硅化合物鄰接的磷酸鹽化合物，和最后沉積氧化鋁化合物?；蛘撸捎醚趸喕衔锾娲趸杌衔锿坎级趸?。磷酸鹽的重量百分數可隨在二氧化鈦基礎材料上沉積的層而變化。若磷酸鹽以在二氧化鈦上的第一層形式沉積，則基于二氧化鈦基礎材料的重量，磷酸鹽的沉積量為約 0. 05 % -約1. 0 %，更優(yōu)選約0. 05 % -約0.75%，和最優(yōu)選約0. 05 % -約0. 5 %。基于二氧化鈦基礎材料的總重量，所沉積的二氧化硅的重量百分數優(yōu)選用量為約0. 5% -約15wt% 的二氧化硅。優(yōu)選地，基于二氧化鈦基礎材料的總重量，二氧化鋯的沉積量為約0. -約 5. Owt % 二氧化鋯。涂料組合物中遮光劑的用量優(yōu)選為涂料組合物總重量的0. 05-25%，和更優(yōu)選 0. l-15wt% (以干物質表示)。本發(fā)明的涂料組合物還包括硅酮化合物。該硅酮化合物是基于二氧化硅或其混合物的任何材料，它能提供方便涂布的硅酮基膜。優(yōu)選地，硅酮化合物包括至少一種聚硅氧烷衍生物。優(yōu)選的聚硅氧烷的化學式
為
權利要求
1.一種涂覆基體用的光催化活性聚硅氧烷組合物，包括(a)以組合物的總重量為基準，0.5% -20%重量的平均粒徑為2納米至100納米的光催化二氧化鈦顆粒；(b)0.05% -40%重量的碳酸鈣顆粒，其中碳酸鈣顆粒與光催化的二氧化鈦顆粒之比為 0. 01-50 ；和(c)一種溶劑，選自水、有機溶劑或由水與有機溶劑組成的混合溶劑，其特征在于向所述聚硅氧烷組合物中加入以組合物的總重為基準，以干物質計， 0. 1% -20%重量的具有0. 1微米至10微米外徑的苯乙烯樹脂空心微球，由此(i)由所述聚硅氧烷組合物形成的干膜涂層的折光度比由不包括所述苯乙烯樹脂空心微球的相同的聚硅氧烷組合物形成的干膜涂層的折光度大，和( )在定義的時間內所述干膜涂層的重量百分數損失比在相同定義的時間內沒有存在于聚硅氧烷組合物的所述苯乙烯樹脂空心微球的相同的聚硅氧烷干膜涂層的重量百分數損失小。
2.權利要求1的組合物，其中苯乙烯樹脂空心微球選自聚苯乙烯、聚-α-甲基苯乙烯和苯乙烯-丙烯酸共聚物樹脂。
3.權利要求2的組合物，其中苯乙烯樹脂空心微球選自苯乙烯-丙烯酸共聚物樹脂。
全文摘要
本發(fā)明是含光催化的二氧化鈦顆粒，遮光劑、硅酮化合物、除-HNO3顆粒、苯乙烯樹脂空心微球和溶劑的涂料組合物。與常規(guī)涂料相比，在除污染的涂料組合物中硅酮化合物和苯乙烯樹脂空心微球的結合物導致改進的遮光性和耐久性。
文檔編號C09D183/04GK102352185SQ201110220350
公開日2012年2月15日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權日2006年10月18日
發(fā)明者J·斯特拉登 申請人:美禮聯無機化工公司