专利名称：宽光谱响应激发的涂料自洁保护剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种涂料自洁保护剂的制备方法，更具体的说，本发明设计一种宽光谱响应激发的二氧化钛涂料自洁保护剂的制备方法。
背景技术：
各种建筑外墙在长期暴露于风吹日晒雨淋之后，会出现灰尘、粘污和流痕，影响建筑的外在美观。
目前常用的清洁方法主要是人工清洗和机器清洗。前者不安全，后者设备投资费用高。两种方法的清洁效果，只是短期有效，时间稍长就需要再次重复清洗。如果墙面能实现自身清洁的的话，无疑将解决上述两种情况存在的弊端，因此，具有自清洁能力的涂料添加剂的开发显得尤为必要。
在紫外光照下，TiO2中的电子可以吸收光能发生跃迁，产生自由电子和内部空穴；电子和空穴可以和空气中的O2和H2O反应生成·O2-和·OH基团。·O2-基团具有强氧化性，可以将表面的有机附着物分解成CO2和H2O，·OH基团具有超亲水性，可以使水滴平铺成水膜并渗透到灰尘和表面之间，进而将灰尘等附着物带走。
这样，如果在建筑物表面设法涂覆一层纳米TiO2，就可以依靠太阳光中的紫外线和日常降雨实现建筑物表面的自清洁，免除人工或机器清洗。
目前已有的研究中，TiO2只能够利用紫外光，但是由于太阳光经过大气层以后紫外线的量较少，故TiO2的强氧化性和超亲水性无法充分激发，自清洁效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种宽光谱响应激发、效果持久、可以防污能实现自清洁的新型涂料自洁保护剂的制备方法。
本发明提供的宽光谱相应激发的涂料自洁保护剂的制备方法，包括以下步骤(1)在搅拌条件下将钛酸丁酯加入1～10倍(m/m)的醇稀释溶剂中，搅拌均匀；(2)在5～95℃水浴温度下，将步骤(1)中的混合溶液逐滴加入1～500倍(m/m)的水解溶剂中，搅拌0.5～5小时；(3)溶胶静置陈化1小时～15天，直至蓝白色透明。
所述醇稀释溶剂为无水乙醇、乙二醇、异丙醇其中一种或几种的组合。
所述水解溶剂为去离子水或蒸馏水。
在将混合溶液加入水解溶剂中时，还可以加入无机酸控制水解速度，所述无机酸可以是硝酸、盐酸、硫酸其中一种或者其中几种的组合，酸的用量控制在使溶胶的PH值为1～2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明所述涂料自洁保护剂具备宽光谱激发响应特性，可以利用太阳光中的紫外、可见、红外全波段，故更加有效的激发氧化钛的强氧化性和超亲水性，实现自动、自身防污、杀菌、自洁净的功能；可以免去人工清洗的人力浪费和危险操作，免去机器清洗的高额投资，最主要的是一次使用，永久有效，使用后借雨水等天然降雨即可完成清洗，无需额外劳动。
图1为单波长催化下罗丹明B溶液的吸收谱图2为罗丹明B的累计分解率与催化光波长的关系具体实施方式
以下通过实例进一步对本发明进行描述。
本发明制备宽光谱相应激发的涂料自洁保护剂的实施例中操作步骤如下(1)在搅拌条件下将钛酸丁酯加入1～10倍(m/m)的醇稀释溶剂中，搅拌均匀；(2)在5～95℃水浴温度下，将步骤(1)中的混合溶液逐滴加入1～500倍(m/m)的水解溶剂中，搅拌0.5～5小时；
(3)溶胶静置陈化1小时～15天，直至蓝白色透明。
醇稀释溶剂可以是无水乙醇、乙二醇、异丙醇其中任意一种或几种的组合。
水解溶剂可以是去离子水或蒸馏水。
在将混合溶液加入水解溶剂中时，还可以加入无机酸控制水解速度，所述无机酸可以是硝酸、盐酸、硫酸其中一种或者其中几种的组合，酸的用量控制在使溶胶的PH值为1～2。
各实施例中的试验数据见下表其中醇稀释溶剂的量是指醇稀释溶剂与加入钛酸丁酯的质量比，水解溶剂的量是指水解溶剂与加入的步骤(1)中的混合溶液的质量比。
本发明所述宽光谱相应激发的涂料自洁保护剂之所以可以防污、自洁净，是因为钛酸丁酯水解为纳米二氧化钛，其在光线下能有超强的氧化能力和亲水能力，可以分解黏附在外墙表面的有机物污染物，并使分解产物和灰尘等更容易随雨水冲走。
本发明所述宽光谱相应激发的涂料自洁保护剂之所以可以比已有技术发挥更好的效果，是因为较低PH值下，溶胶中的纳米锐钛矿结晶形成及长大的过程，会存在一定的晶体缺陷。这些晶体内部的缺陷，成为跃迁电子可以短暂停留的中间能级；由于其能级较低，故可以供吸收可见、红外波段光线的激发电子停留。由此实现对可见、红外波段的利用。
可以以有机染料罗丹明B为目标被分解物，进行光催化实验，证实本发明中所述自洁保护剂对各波段光线的利用情况。如图1为500～600nm范围内罗丹明B和溶胶的混合溶液的吸收谱，自上到下依次为1000nm、900nm、800nm、700nm、600nm、500nm、400nm、300nm、200nm单波长催化15min后的吸收曲线。以罗丹明B在555nm处光照前后的吸收峰强度，计算罗丹明B的累计分解率，并对波长作曲线得到图2。由图可知，由于此自洁保护剂在紫外、可见、红外(200～1000nm范围)的宽范围光谱内，均可受激发产生电子跃迁，从而具备光催化性能，使罗丹明B分解并褪色。故本发明所述涂料自洁保护剂具备宽光谱激发响应特性，可以利用太阳光中的紫外、可见、红外全波段，故更加有效的激发氧化钛的强氧化性和超亲水性。
涂料保护剂本身不参与反应，所以效果持久。在使用所述溶胶前，应先将被喷涂物的表面进行清洁。可以采用喷涂、刷涂等各种方式将本发明制备所得的涂料保护剂应用于外墙涂料表面成膜，以实现对外墙涂料的保护。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种宽光谱相应激发的涂料自洁保护剂的制备方法，包括以下步骤(1)在搅拌条件下将钛酸丁酯加入1～10倍(m/m)的醇稀释溶剂中，搅拌均匀；(2)在5～95℃水浴温度下，将步骤(1)中的混合溶液逐滴加入1～500倍(m/m)的水解溶剂中，搅拌0.5～5小时；(3)溶胶静置陈化1小时～15天，直至蓝白色透明。
2.根据权利要求1所述宽光谱相应激发的涂料自洁保护剂的制备方法，其特征在于，所述醇稀释溶剂为无水乙醇、乙二醇、异丙醇其中一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述宽光谱相应激发的涂料自洁保护剂的制备方法，其特征在于，所述水解溶剂为去离子水或蒸馏水。
4.根据权利要求1所述宽光谱相应激发的涂料自洁保护剂的制备方法，其特征在于，在将混合溶液加入水解溶剂中时，还可以加入无机酸控制水解速度，所述无机酸可以是硝酸、盐酸、硫酸其中一种或者其中几种的组合，酸的用量控制在使溶胶的PH值为1～2。
全文摘要
本发明涉及一种涂料自洁保护剂的制备方法，旨在提供一种宽光谱响应激发的二氧化钛涂料自洁保护剂的制备方法。本发明提供的制备方法，包括以下步骤(1)在搅拌条件下将钛酸丁酯加入醇稀释溶剂中，搅拌均匀；(2)在5～95℃水浴温度下，将步骤(1)中的混合溶液逐滴加入1～500倍(m/m)的水解溶剂中，搅拌0.5～5小时；(3)溶胶静置陈化1小时～15天，直至蓝白色透明。本发明所述涂料自洁保护剂具备宽光谱激发响应特性，可以利用太阳光中的紫外、可见、红外全波段，有效激发氧化钛的强氧化性和超亲水性，实现自动、自身防污、杀菌、自洁净的功能；可以免清洗，一次使用，永久有效。
文档编号C09D1/00GK1803941SQ20061004893
公开日2006年7月19日 申请日期2006年1月6日 优先权日2006年1月6日
发明者高基伟, 杨辉 申请人:浙江大学