单组分光催化涂层组成物及其制造方法与流程

下面的描述涉及单组分光催化涂层组成物及其制造方法，更加详细而言，涉及操作人员仅通过一次涂层操作就能将光催化物质有效地粘贴在被粘对象物上，由此能够具有卓越的光催化效果的单组分光催化涂层组成物及其制造方法。

背景技术：

通常，光催化是指从外部接收光来促进化学反应的现象，作为能够促进所述光化学反应的物质，可以举出半导体、色素、叶绿素等。

光催化具有氧化分解有害物质的性质，去除环境污染，利用抗菌至除臭性能或者利用超亲水性功能而使用在具有自动清洗效果的玻璃和瓷砖、吸尘器、空气净化器、冰箱、道路铺装、窗帘、墙纸、人工观叶植物、混凝土产品、陶瓷产品以及玻璃等各种产品中。

作为目前通常使用的光催化，主要使用半导体性金属氧化物或者硫化合物。作为显示所述光催化效果的代表性的事例可以举出氧化锌(zno)、三氧化钨(wo3)、氧化锡(sno2)、二氧化锆(zro2)、二氧化钛(tio2)、硫化镉(cds)、硒化镉(cdse)。

尤其，二氧化钛光催化价格低廉，对人体无害，而且将光能作为能源使用，从而具有能够半永久地使用的优点，因此绿化环境的同时，作为经济产品而受瞩目。

光催化物质发挥光催化效果的理由根据以下反应机理而完成。

对于光催化物质施加一定区域的光能时，大量的电子(e-)从价带(valenceband)跃迁到导带(conductionband)，在价带形成大量的空穴(h+)。此时，所述空穴与水反应而生成羟基自由基(oh-)，在相反的还原反应中，还原空气中的氧气而生成超氧阴离子(o2-)的氧自由基。所述羟基具有高的氧化、还原电位，因此对nox、sox、挥发性有机化合物(vocs)以及各种恶臭净化有卓越效果。

利用所述光催化效果的领域非常广泛。例如，众所周知，使用在建筑物的外壁上而去除成为建筑物综合征原因的甲醛等有害物质、去除在办公室或者室内空间中产生的污染物的恶臭、去除在工业场地中各种有机物和有害性气体的氧化、为了去除难分解性染色废水的分解反应、车辆中排出的各种nox而使用在道路铺面至道路铺装上、具有自动清洗效果的清洗器、空气净化器、冰箱等，从而能够以各种形态使用。

但是，即便具有如上所述卓越的光催化效果，实际应用的领域非常有限。其理由在于，为了长时间使用光催化物质，在被粘体以稳定状态进行固定的技术还未被开发。

目前众所周知的光催化物质的固定方式大致被分为如下所述方式，即有机粘结剂混合方式、无机粘结剂混合方式、光催化直接固定方式以及双组分固定方式等。

首先，所述有机粘结剂混合方式是，将所述光催化物质以一定分量混合到无机粘结剂中，然后将该混合物涂覆在被粘体上或者进行层压制件处理而达到光催化效果。但是，该方式由于所述光催化物质的氧化还原反应而引起有机粘结剂成分被分解，因此具有耐候性差的缺点。

然后，所述无机粘结剂混合方式改善有机粘结剂混合方式的缺点，用无机粘结剂成分代替有机粘结剂与光催化物质进行混合来使用的方式。此时，虽然有由于所述光催化反应而无机粘结剂成分不容易被分解的优点，但是由于是无机粘结剂成分包围发挥光催化效果的所述光催化物质，因此具有实际上难以期待光催化效果的缺点。

一方面，所述光催化直接固定方式是不使用无机粘结剂或者无机粘结剂，而将光催化物质直接固定在被粘对象物的表面上的方法。该方法是光催化物质直接固定在被粘对象物上，而在其周围或者其表面上不存在异物(即、粘结剂成分)，因此理论上具有最能发挥光催化效果的优点。但是，在被粘对象物喷射光催化物质后，为了将所述光催化物质直接固定在所述被粘对象物上，需要使用高价的装置，而且所述被粘对象物的适用范围非常有限。

一方面，所述双组份固定方式是进一步改良以上提及的现有方法的固定方式，是首先在被粘对象物的表面适用无机粘结剂成分而形成无机粘结剂层，然后将光催化物质喷射在所述无机粘结剂层上，从而固定所述光催化物质的方法。该方法虽然具有所述光催化物质因粘结剂成分而不被埋没的优点，但是具有在所述被粘对象物上形成无机粘结剂层，然后重新在其上形成光催化层而需要进行双重操作的缺点。而且，还具有需要将所述被粘对象物限定使用在特定范围的缺点。

如上所述，虽然光催化物质的有效性被认可，但是目前为止仍未开发出能够广泛使用，简单且方便使用的技术。

先行技术文献

【专利文献】

(专利文献1)大韩民国授权专利第10-1167600号“光催化混凝土制造方法”(2012.7.16)

(专利文献2)大韩民国授权专利第10-1167625号“光催化混凝土制造方法”(2012.7.16)

(专利文献3)大韩民国公开专利第10-2011-3893号“包含二氧化钛的光催化涂层组成物以及利用其的涂层方法”(2011.1.13)

(专利文献4)大韩民国授权专利第10-509562号“含有超细粉体二氧化钛的水性无机光催化涂料”(2005.8.12)

(专利文献5)大韩民国授权专利第10-453446号“光催化分散液的制造方法”(2004.6.23)

(专利文献6)大韩民国授权专利第10-482649号“在基材直接固定光催化的方法”(2005.4.01)

(专利文献7)大韩民国授权专利第10-424082号“光催化涂料用粘结剂组成物的制造方法”(2004.3.10)

(专利文献8)

技术实现要素：

本发明是为解决所述现有技术的诸多问题而提出的，其目的在于，提供操作人员仅通过一次涂层操作就能将光催化物质有效地粘贴在被粘对象物上，由此能够具有卓越的光催化效果的单组分光催化涂层组成物及其制造方法。

为达成所述目的，本发明的单组分光催化涂层组成物，其包括：

由去离子水构成的水溶液100重量份；

从外部接收光而具有光催化效果的光催化物质2～15重量份；

在所述水溶液中对所述光催化物质进行胶束化的阴离子表面活性剂10～20重量份；以及

被分散在所述水溶液中的胶状无机粘结剂5～15重量份。

而且，本发明的单组分光催化涂层组成物的制造方法，其包括：

第一步骤，相对于由去离子水构成的水溶液100重量份，投入从外部接收光而具有光催化效果的光催化物质2～15重量份和阴离子表面活性剂10～20重量份，然后使其均匀分散而制造悬浊液；以及

第二步骤，向所述悬浊液投入胶状无机粘结剂成分5～15重量份，然后使其均匀分散。

根据本发明的单组分光催化涂层组成物具有在水溶液同时包含光催化物质和无机粘合剂成分，同时以悬浊液存在并以稳定的溶液存在的优点。

而且，根据本发明的单组分涂层组成物在光催化物质被固定在被粘对象物上的状态下，与目前技术不同，不被粘合剂成分所包围而被开放以使所述光催化物质的表面可与外部接触，因此具有光催化效果非常卓越的优点。

而且，根据本发明的单组分光催化涂层组成物还由单一的液态产品构成，因此操作人员仅通过一次工序就能完成涂层至层压制件操作，因此相较于目前技术，具有能够非常简单且方便地进行操作的优点。

而且，根据本发明的单组分光催化涂层组成物不受特定的涂层方法所限制，可以依旧使用目前通常使用的涂层方法，因此具有其操作范围非常广，不受具有特定技术或者特定功能的人所限制，而一般人也能方便使用的优点。

附图说明

图1是说明根据本发明的单组分光催化涂层组成物的反应过程的概念图。

图2是说明现有双组份光催化涂层组成物的反应过程的概念图。

具体实施方式

以下，更加具体且详细说明本发明。本发明所提供的具体的实施例作为本发明的优选实施形态，仅用于更加详细说明本发明的技术思想，应明确本发明并不由此限定。而且，在本发明的说明书中，对于在本技术领域所公知的、可被本领域的技术人员容易创作出的部分，省略其详细说明。

本发明为了制造光催化涂层组成物，包含由去离子水构成的水溶液100重量份。所述水溶液可以使用通常使用的水，还可以使用去离子水。

本发明包含从外部接收光来具有光催化效果的光催化物质2～15重量份。

所述光催化物质是指当施加一定区域的光能时，在所述物质上产生大量的电子(e-)以及大量的空穴(h+)，然后根据所述电子和空穴而对存在于所述物质周围的物质进行氧化还原反应的物质。作为所述光催化物质可以举出半导体性金属氧化物，更加具体的，可以举出氧化锌(zno)、三氧化钨(wo3)、氧化锡(sno2)、二氧化锆(zro2)、二氧化钛(tio2)、硫化镉(cds)、硒化镉(cdse)。所述光催化优选为加工成细微粉末来使用。这是因为，当加工成细微粉末时，其表面积变宽而能够反应的部分变大。所述细微粉末优选为在本技术领域被通常使用的范围，可以在本技术领域的市场上容易购买的来使用。

本发明在所述光催化物质中，作为优选实施例，可最优选使用二氧化钛。二氧化钛根据结晶的排列而由锐钛矿结构、金红石结构和板钛矿结构三种形态存在。实际上可以制作且被广泛使用的形态主要是锐钛矿结构和金红石结构。这是因为，二氧化钛的最稳定的状态的金红石结构和在低温下容易结晶化的锐钛矿结构的性质。锐钛矿结构其表面活性强而对趋光性反应较敏感，金红石结构其白色亮度和遮盖力强，而各有优点。

本发明可以单独使用所述结晶结构，还可以混合使用。这是因为，根据被使用的环境而被适当混合使用时更有效的情况较多。本发明中，当混合使用时，优选为将锐钛矿结构和金红石结构以2:8至8:2的比例使用。所述混合比例是根据所选环境并考虑所述锐钛矿结构和所述金红石结构而被具体决定。

*所述光催化相对于所述水溶液100重量份，优选使用2重量份至15重量份。当使用的量小于2重量份时，含量非常低而难以发挥光催化效果，与此相反的，当包含15重量份以上时，提高的光催化效果相较于投入量不成比例，从而附带的表面活性剂的投入量被增加而不合适。

本发明包含在所述水溶液中对所述光催化物质进行胶束化的阴离子表面活性剂10～20重量份。

所述阴离子表面活性剂是为了对分散在水溶液中的光催化物质进行胶束化而投入的。所述阴离子表面活性剂为，在水溶液中相对于所述水溶液100重量份，包含10重量份以上时，在其内部包围分散在水溶液中的所述光催化物质，逐渐进行胶束化。因此，所述阴离子表面活性剂相对于水溶液，包含10重量份以下时，很难形成胶束，因此不选用。一方面，所述阴离子表面活性剂在水溶液中相对于水溶液100重量份，包含20重量份以上时，因过量投入表面活性剂，反而会影响胶体的形成，因此不选用。

对于所述阴离子表面活性剂，只要是在其内部包含所述光催化物质，进行胶束化，就可以不受限而使用。这是因为，本发明只要通过将所述光催化物质包含在所述胶束的内部，从而能够从根本上防止在水溶液的内部与以后将要投入的无机粘结剂成分发生结合就足够。换句而言，基于所述阴离子表面活性剂的光催化物质的胶束起到隔壁作用而从根本上阻止所述光催化物质与外部的无机粘结剂成分反应。

作为所述阴离子表面活性剂，最优选为硬脂酸钠(sodiumstearate)、十二烷基硫酸钠(sodiumdodecylsulfate)，除此之外，可以使用十二烷基苯磺酸钠(sodiumdodecylbenzenesulfonate)、十二烷基醚硫酸钠(sodiumlaurethsulfate)、月桂酰肌氨酸钠(sodiumlauroylsarcosinate)、肉豆蔻醇聚醚硫酸钠(sodiummyrethsulfate)、烷醇聚醚硫酸钠(sodiumparethsulfate)等的表面活性剂。

本发明包含分散在所述水溶液中的胶状无机粘结剂5～15重量份。

所述胶状无机粘结剂是指在所述水溶液的内部以胶状存在的无机材料的粘结剂成分。所述无机粘结剂在水溶液中以胶状存在，在处理引发剂后，首先被涂覆在被粘体的表面时，在所述被粘对象物的表面水分被蒸发，根据溶液内离子的组成比的变化，逐渐发挥作为粘结剂的粘接力。

所述胶状无机粘结剂与有机粘结剂不同，是不被光催化效果容易分解的沸石系列的粘结剂，包括多孔性的沸石系列的粘结剂或者在主链具有元素间的结合能大的si-o结合的硅系列的粘结剂。所述无机粘结剂需要在水溶液中以稳定状态进行分散，因此优选形成为胶状。

当所述胶状无机粘结剂相对于所述水溶液100重量份不足5重量份时，最终被涂覆在被粘对象物上时，作为结合剂的粘结力较弱，因此不选用，当超过15重量份时，因过度的含量而有可能破坏水溶液的稳定性，因此不选用。所述胶状无机粘结剂，例如优选为胶状的多孔性二氧化硅、铝硅酸盐。

而且，本发明提供以上说明的单组分光催化涂层组成物的制造方法。

根据本发明的单组分光催化涂层组成物的制造方法，包括第一步骤，相对于由去离子水构成的水溶液100重量份，投入从外部接收光而具有光催化效果的光催化物质2～15重量份和阴离子表面活性剂10～20重量份，然后使其均匀分散而制造悬浊液。

本发明以由去离子水而成的水溶液100重量份为基准，向其投入光催化物质2～15重量份，然后使其均匀分散。所述光催化物质被细微粉末化，可以称量一般市场中购买的来使用。为了均匀分散所述光催化物质，进行均匀混合过程，有需要时，可以辅助进行超声波处理。

本发明对于均匀分散有光催化成分的水溶液，相对于所述水溶液100重量份投入阴离子表面活性剂10～20重量份，然后均匀搅拌而使其变成均匀的悬浊液。此时，所述悬浊液在水溶液的内部包含所述光催化成分，并在其周围包围所述阴离子表面活性剂的多个胶束以胶状存在。

本发明将包含所述光催化物质的胶束和所述阴离子表面活性剂缓慢混炼而制成悬浊液后，为了稳定悬浊液而将悬浊液的ph值优选为7至10的范围。所述ph值的调整可以使用氢氧化钠(naoh)。

本发明包括：第二步骤，对于包含所述胶束胶体的水溶液悬浊液，投入胶状无机粘结剂成分5～15重量份，然后使其均匀分散。

本发明在所述水溶液悬浊液中，相对于所述水溶液100重量份投入所述胶状的无机粘结剂成分5～15重量份，然后使其均匀分散。

将所述胶状的无机粘结剂成分投入到所述水溶性悬浊液中时，所述物价粘结剂成分被原样分散在所述悬浊液中而存在。这是因为，所述光催化粉末已经被胶束化，而不能与从外部供应的无机粘结剂物理接触。

以下，提供本发明的优选实施例。

<<实施例>>

准备2升的容器，然后相对于去离子水1000g投入二氧化钛100g，并缓慢搅拌，然后重新称量十二烷基硫酸钠150g并投入后，继续搅拌1小时。

继续搅拌的同时，重新称量硅胶120g投入到所述容器内，然后再次搅拌30分钟后，最终获得反应溶液。

如上制造的单组分光催化涂层组成物保持稳定的悬浊液状态，因此混合作为引发剂的水后，在表面进行涂覆或者分散或者层压制件。涂覆在被粘体的表面上的单组分光催化涂层组成物其水分被蒸发的同时，胶状的无机粘结剂成分缓慢地与被粘体的表面接触而发挥粘接力。此时，操作人员在其上倒水进行清洗，此时所述胶束结构被破坏的同时，形成在其周围的表面活性剂被水溶化而与水一起被冲掉。

图1是为了更加视觉地表示根据本发明的单组分光催化涂层组成物被涂覆在被粘体的表面上后，光催化物质和无机粘结剂等的相关关系而提供的概念图。

因此，光催化物质通过无机粘结剂成分而被固定在被粘体的表面上，与此相反的，在所述光催化物质的上面的表面上所述表面活性剂被水溶化而与水一起被冲掉，因此形成能够与外部的空气或者室内空气等自由接触的开放空间。

与此相反的，现有双组份光催化涂层组成物其光催化物质被无机粘结剂成分包围。因此，光催化物质被所述无机粘结剂包围，而具有难以达成光催化效果的构造。

图2是在现有双组份光催化涂层组成物中，示出光催化物质和无机粘结剂成分的相关关系的概念图。

以上，虽然具体说明了根据本发明的单组分光催化涂层组成物及其制造方法，但是本发明仅记载了本发明的最优选实施例，本发明并不局限于此，而被所附专利权利要求范围来决定并限定其范围。

而且，只要是本领域的技术人员，任何人皆可根据本发明的说明书的记载内容进行各种变形以及模仿，也应理解其仍然不脱离本发明的范围。