專利名稱：自凈化表面涂層(光催化)的制作方法
自凈化表面涂層(光催化)
本發(fā)明涉及一種自凈化表面涂層，該涂層可簡易和低成本制備。 早已熟知光催化的作用，其特別是用于在陽光或人造光下氧化和/ 或分解在基底上的有機化合物(如污物)。相同的氧化反應(yīng)例如可在化學(xué) 工業(yè)和水處理領(lǐng)域中用于有針對性的氧化或降解化學(xué)化合物和細菌。
光催化活性涂層需具有足夠的機械和化學(xué)穩(wěn)定性。這不應(yīng)犧牲涂
層的活性；該涂層在如冬天的小的陽光輻照下也需具有足夠高的活性。 光催化涂層是己知的，但在塑料基底或涂漆基底(如涂漆薄金屬板) 的情況下，為避免底層的氧化需涂以保護層，該保護層隨后由固有光 催化活性層所覆蓋。該雙層在該層系的制備成本和使用壽命方面是有 缺點的。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種光催化活層表面層，其可簡單 和價廉物美地涂于塑料或涂塑料的表面上，并具有長的使用壽命。
本發(fā)明的主題是一種包括二氧化鈦納米顆粒層的光催化涂層。
此外，本發(fā)明的主題還在于該涂層作為自凈化表面涂層的應(yīng)用。 最后本發(fā)明的主題是制備一種光催化涂層，其中首先例如用濕化學(xué)法 在未完全硬化的塑料表面上涂至少一種二氧化鈥懸浮物，之后使經(jīng)涂 覆的塑料表面完全硬化。
濕化學(xué)法例如是浸涂、刮涂、噴涂、旋涂和/或澆涂。所有這些方 法在本發(fā)明中均可用于制備光催化涂層。
按本發(fā)明的一個有利方案，該二氧化鈦納米顆粒的尺寸(粒徑)為 小于100 nm。
在其上涂懸浮物的可能的塑料表面例如是熱固性塑料，特別是聚 氨酯、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、硅樹脂和/或硅漆、醇酸樹脂、酚醛樹 脂、蜜胺樹脂和/或醇酸漆、酚醛漆、蜜胺漆。
所述表面例如是用以覆蓋機器、泵、葉輪、漏斗等的漆，或是涂 于外表面的漆，最后該可能的塑料表面還可以是在其上涂有自凈化涂 層的熱固性塑料薄膜。
按本發(fā)明的一個有利方案，將透明的自凈化涂層涂于透明塑料表 面上，以致得到透明的自凈化表面涂層。例如可用熱固性和透明的表面覆蓋薄膜和/或玻璃、無機或有機玻 璃，然后用濕化學(xué)法覆蓋以本發(fā)明的自凈化涂層。
也可產(chǎn)生自粘附薄膜，其粘合在一側(cè)上且在另 一側(cè)上有本發(fā)明的 自凈化涂層，并且用其可粘貼例如墻面、窗、汽車玻璃、汽車塑料部 件等。
同樣好的是在制備的同時可對汽車、建筑物、標(biāo)示板、交通牌和 其它部件的塑料部件賦予本發(fā)明的二氧化鈦涂層，以致在輻照下產(chǎn)生 自凈化效應(yīng)。
按本發(fā)明的 一 個有利方案，所述二氧化鈦懸浮物是市售可得的懸
浮物，例是Degussa公司的VP分散體W740X或Sachtleben公司的 HombikatTi02分散體。
按本發(fā)明的一個有利方案，該涂層是透明的。
按該方法的一個有利方案，在5(TC - 15(TC下固化。該涂層可退火 30分鐘到5小時本發(fā)明的特征在于，該涂層的Ti02顆粒僅在塑料基質(zhì)表面上以高 濃度存在。這一方面可產(chǎn)生非常高的凈化效果，并且另一方面可通過 在Ti02層中的UV吸收(UV阻斷)保護樹脂基質(zhì)。通過Ti02顆粒層防 止下面層的受損。由此單獨的漆保護層是多余的。
下面借助一些用涂層進行的試驗詳述本發(fā)明
首先用PU (聚氨酯)漆涂基底(PMMA板)。接著在室溫下短時(30 分鐘)干燥該PU漆。然后通過浸沒將二氧化鈦分散體涂覆于尚未完全 固化的PU漆上，并之后在10(TC下硬化。用帶有完全固化的PU漆的 基底作為對比樣品。在如此預(yù)制的樣品上涂以薄層硬脂酸乙酯，以模 擬污物膜。
然后將這些樣品置于UV燈下30分鐘。通過UV作用使在含Ti02 的層上的硬脂酸乙酯層分解并完全去除。對該效果進行了多次證實。 經(jīng)凈化的表面與純凈層無區(qū)別。在無二氧化鈦層的樣品上未發(fā)生硬脂 酸乙酯的分解。
由此表明，無二氧化鈦覆層的樣品經(jīng)UV輻照后明顯發(fā)黃。相比 之下，含二氧化鈦覆層的樣品幾乎無變化。這證明Ti02層提供了對下 置的漆表面的UV保護。
下面用附圖
描述本發(fā)明，該圖是本發(fā)明的一種示例性實施方案唯一的附圖示出含下面載體薄膜1的層結(jié)構(gòu)，該載體薄膜可以是 無機或有機玻璃，其上為塑料表面，在此情況下是未完全硬化的聚氨 酯表面2，在該表面上本發(fā)明的二氧化鈦涂層3的二氧化鈦納米顆粒直
接接觸放置?；钚约{米顆粒6的粒徑大小例如<100 nm,但j姿本發(fā)明也 可為更小和/或更大以及是不同粒度級分的混合。該顆粒呈較均勻分布 并附著在塑料2如熱固性塑料的有機網(wǎng)絡(luò)上。
在本發(fā)明的涂層2上涂有有機保護層4，該層在UV輻照5下在二 氧化鈦表面上分解。釋放的水和二氧化碳直接排到環(huán)境，并不會像在 二氧化鈦顆粒滲入塑料基質(zhì)中的現(xiàn)有技術(shù)情況那樣進入樹脂和使其受 損。
本發(fā)明的配料的特征尤其在于，高濃度的二氧化鈦顆粒僅存在于 塑料基質(zhì)表面上。這一方面可產(chǎn)生很高的凈化效果，并且另一方面可 通過Ti02層中的UV吸收(UV阻斷)保護樹脂基質(zhì)。通過二氧化鈦顆粒 層防止了下層的受損。漆的保護層是多余的。該方法也很好地適用于 "模制"法。
本發(fā)明涉及一種自凈化表面層，該層可簡易和低成本制備，因為 其僅包括簡單的二氧化鈦層。
權(quán)利要求
1. 光催化涂層，其包括二氧化鈦納米顆粒層。
2. 權(quán)利要求1的涂層，其中所述納米顆粒的最大粒徑為100 nm。
3. 權(quán)利要求1或2的涂層，其中該涂層厚度小于5 pm。
4. 上述權(quán)利要求之一的涂層，該涂層是透明的。
5. 用于制備光催化涂層的方法，其中首先在塑料表面上用濕化學(xué)法涂以至少 一種二氧化鈦懸浮物，之后使該塑料表面連同涂層 一起退火。
6. 權(quán)利要求5的方法，其中所述二氧化鈦懸浮物是市售懸浮物。
7. 權(quán)利要求5或6的方法，其中所述涂層在50°C - 15(TC下退火30分鐘到5小時。
8. 權(quán)利要求1 - 7之一的涂層作為自凈化表面涂層的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自凈化表面涂層，該層可簡易和低成本制備，因為其僅包括簡單的二氧化鈦層。
文檔編號B01J35/00GK101505871SQ200780030485
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月17日
發(fā)明者H·卡皮特扎, H·蔡寧格, R·根斯勒 申請人:西門子公司