本发明涉及化工用品
技术领域：
，尤其涉及一种纳米光触媒涂料及其制备方法。
背景技术：
：光触媒(光+触媒(催化剂)的合成词)，是一种纳米级的金属氧化物材料，在光线的作用下，它能将空气中的水或氧气催化成氧化能力极强的羟基自由基(·OH)、超氧阴离子自由基(O2·)、活性氧(HO2·，H2O2)等具有极强氧化能力的活性基团，这些活性基团的能量相当于3600K的高温，具有很强的氧化性，它们与周围的有害气体、污染物、细菌接触后，进行氧化还原反应。这些强氧化性基团可强效分解各种具有不稳定化学键的有机化合物和部分无机物，并可破坏细菌的细胞膜和凝固病毒的蛋白质载体，具有极强的杀菌、除臭、防污自洁、净化空气功能，从而达到净化环境、净化空气的功能。单纯的光触媒粉以粉体的形式存在，容易被风吹掉，不具有实用性，所以必须做成粘合型的溶液(一般指涂料)。当把这种带有光触媒粉的粘合型溶液喷涂于目标物(例如家具)上时，其干燥后会吸附在目标物上，不容易磨损及掉落。但是，现有的光触媒涂料一般以纳米二氧化钛为主要成分，再添加部分矿物和黏合剂形成，存在耐候性差、附着力差、光触媒有效浓度低的缺点。技术实现要素：为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种纳米光触媒涂料，该纳米光触媒涂料组成简单，催化氧化能力强，能够有效分解有毒物质，净化效率高，耐候性好；并且，该纳米光触媒涂料在白天、晚上及无光的橱柜里，依然可持久地全天候释放负氧离子。本发明的第二个目的在于提供一种纳米光触媒涂料的制备方法，该制备方法步骤少，过程简单安全，可操作性强，制备成本低。本发明的第一个目的采用以下技术方案实现：一种纳米光触媒涂料，由按照重量百分比计的以下组分制备而成：上述各组分的重量百分比之和为100％。优选的，所述纳米氧化硅的颗粒尺寸为10-20nm，含碱性，其钠含量少于0.1％，铁含量少于0.01％；所述氟碳树脂为聚四氟乙烯树脂，例如杜邦聚四氟乙烯树脂，PTFE/MP/1100粉；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述消泡剂为聚氨酯消泡剂，例如德国默克6019消泡剂。优选的，所述光触媒粉由按照重量百分比计的以下组分制备而成：上述各组分的重量百分比之和为100％；其中，所述组合物A由金属氧化物和非金属氧化物按照任意比例混合而成。优选的，所述金属氧化物为氧化铬；所述非金属氧化物为二氧化硅；所述碱性氧化物溶液为氢氧化钠溶液。优选的，所述碱性氧化物溶液的浓度为1.2-1.35mol/L。优选的，所述光触媒粉由按照重量百分比计的以下组分制备而成：上述各组分的重量百分比之和为100％；其中，所述组合物A由金属氧化物和非金属氧化物按照任意比例混合而成。优选的，由按照重量百分比计的以下组分制备而成：上述各组分的重量百分比之和为100％；其中，所述光触媒粉由按照重量百分比计的以下组分制备而成：本发明的第二个目的采用以下技术方案实现：一种纳米光触媒涂料的制备方法，包括以下步骤：1)将配方量的纳米氧化硅和氟碳树脂投入纳米砂磨机中，研磨，得到粒径尺寸为4-6nm的第一混合物；2)把所述第一混合物、配方量的光触媒粉、消泡剂、偶联剂和去离子水混合，搅拌均匀，得到所述纳米光触媒涂料。优选的，在步骤1)中，所述纳米砂磨机的主电机功率为20KW，转速为2000r/min，循环研磨1-3次；在步骤2)中，各组分投入锚式搅拌机中，所述锚式搅拌机的主电机功率为11.5KW，转速为1500r/min，搅拌时间为25-35min。优选的，所述光触媒粉的制备步骤如下所述：1)将配方量的硫酸氧钛、偏钛酸和组合物A投入搅拌机中，搅拌均匀，得到第二混合物；所述搅拌机的转速为1200r/min，搅拌时间为25-35min；2)把配方量的碱性氧化物溶液投入所述搅拌机中，与所述第二混合物混合，并搅拌8-12min，得到第三混合物，所述第三混合物为固液混合物；3)把所述第三混合物进行固液分离，得到固态混合物和液态混合物；4)取所述固态混合物，置于150℃以下的环境中，干燥0.7-1.2h；得到第一半成品；5)把所述第一半成品置于温度为1200-1300℃的条件下，煅烧4.5-5.5h，得到第二半成品；6)把所述第二半成品投入纳米砂磨机中，循环研磨3-5次，其中所述纳米砂磨机的主电机功率为11KW，转速为2000r/min，得到所述光触媒粉。相比现有技术，本发明的有益效果在于：(1)本发明所提供的纳米光触媒涂料，无毒、无味、无放射性、安全环保、施工方法简单。传统的纳米光触媒涂需要在光源、紫外线或红外线的作用下，才能够持续长久地释放负离子；而本发明的纳米光触媒涂料，在暗光或没有光源下，依然能够将空气中的水或氧气催化成羟基自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(O2-)、活性氧等具有极强氧化能力的活性基团，这些活性基团能够大幅度持久降解(氧化)甲醛、挥发性有害物质，同时去除臭味、抗菌、灭菌、净化环境空气。并且，传统的光触媒涂料所产生的自由氢氧基(-OH)和超氧阴离子自由基(O2-)只依附在涂层表面；而本发明的纳米光触媒涂料所产生的自由氢氧基(-OH)和超氧阴离子自由基(O2-)能够充满整个空间，净化空气效果更强。(2)本发明所提供的纳米光触媒涂料，含有光触媒粉和氟碳树脂，它们会产生电位共震，大大提供了产生负离子的浓度，使得空气清新。(3)本发明所提供的纳米光触媒涂料的制备方法，步骤少，过程简单安全，可操作性强，制备成本低。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：一种纳米光触媒涂料，由按照重量百分比计的以下组分制备而成：光触媒粉8-20％；纳米氧化硅15-25％；氟碳树脂1-2％；消泡剂0.1-0.2％；偶联剂0.1-0.2％；去离子水，余量；上述各组分的重量百分比之和为100％。作为优选的方案，所述纳米氧化硅的颗粒尺寸为10-20nm，其钠含量少于0.1％，铁含量少于0.01％；所述氟碳树脂为聚四氟乙烯树脂；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述消泡剂为聚氨酯消泡剂。作为优选的方案，所述光触媒粉由按照重量百分比计的以下组分制备而成：偏钛酸35-65％；组合物A0.5-2.5％；碱性氧化物溶液1-10％；硫酸氧钛，余量；上述各组分的重量百分比之和为100％；其中，所述组合物A由金属氧化物和非金属氧化物按照任意比例混合而成。作为优选的方案，所述金属氧化物为氧化铬；所述非金属氧化物为二氧化硅；所述碱性氧化物溶液为氢氧化钠溶液，所述碱性氧化物溶液的浓度为1.2-1.35mol/L。一种纳米光触媒涂料的制备方法，包括以下步骤：1)将配方量的纳米氧化硅和氟碳树脂投入纳米砂磨机中，所述纳米砂磨机的主电机功率为20KW，转速为2000r/min，循环研磨1-3次，得到粒径尺寸为4-6nm的第一混合物；2)把所述第一混合物、配方量的光触媒粉、消泡剂、偶联剂和去离子水投入锚式搅拌机中，所述锚式搅拌机的主电机功率为11.5KW，转速为1500r/min，搅拌时间为25-35min，得到所述纳米光触媒涂料。作为优选的方案，所述光触媒粉的制备步骤如下所述：1)将配方量的硫酸氧钛、偏钛酸和组合物A投入搅拌机中，搅拌均匀，得到第二混合物；所述搅拌机的转速为1200r/min，搅拌时间为25-35min；2)把配方量的碱性氧化物溶液投入所述搅拌机中，与所述第二混合物混合，并搅拌8-12min，得到第三混合物，所述第三混合物为固液混合物；3)把所述第三混合物进行固液分离，得到固态混合物和液态混合物；4)取所述固态混合物，置于150℃以下的环境中，干燥0.7-1.2h；得到第一半成品；5)把所述第一半成品置于温度为1200-1300℃的条件下，煅烧4.5-5.5h，得到第二半成品；6)把所述第二半成品投入纳米砂磨机中，循环研磨3-5次，其中所述纳米砂磨机的主电机功率为11KW，转速为2000r/min，得到所述光触媒粉。实施例1一种纳米光触媒涂料，由光触媒粉、纳米氧化硅、氟碳树脂、消泡剂、偶联剂和去离子水制备而成，上述各组分的重量百分比详见表1。其中，光触媒粉的组成详见表2。该纳米光触媒涂料按照以下步骤制备而成：1)将配方量的纳米氧化硅和氟碳树脂投入纳米砂磨机中，所述纳米砂磨机的主电机功率为20KW，转速为2000r/min，循环研磨2次，得到粒径尺寸为5nm的第一混合物；2)把所述第一混合物、配方量的光触媒粉、消泡剂、偶联剂和去离子水投入锚式搅拌机中，所述锚式搅拌机的主电机功率为11.5KW，转速为1500r/min，搅拌时间为30min，得到所述纳米光触媒涂料；其中，所述光触媒粉按照以下步骤制备而成：1)将配方量的硫酸氧钛、偏钛酸和组合物A投入搅拌机中，设定搅拌机的转速为1200r/min，搅拌时间为30min，搅拌均匀后，得到第一混合物；2)把配方量的碱性氧化物溶液投入所述搅拌机中，与所述第一混合物混合，并搅拌10min，得到第二混合物，所述第二混合物为固液混合物；3)把所述第二混合物进行固液分离，得到固态混合物和液态混合物；4)取所述固态混合物，置于150℃以下的环境中，进行干燥1h，得到第一半成品；5)把所述第一半成品置于1250℃的环境下煅烧5h，得到第二半成品；6)把所述第二半成品投入纳米砂磨机中，循环研磨4次，其中所述纳米砂磨机的主电机功率为11KW，转速为2000r/min，得到所述光触媒粉。实施例2一种纳米光触媒涂料，由光触媒粉、纳米氧化硅、氟碳树脂、消泡剂、偶联剂和去离子水制备而成，上述各组分的重量百分比详见表1。其中，光触媒粉的组成详见表2。该纳米光触媒涂料按照以下步骤制备而成：1)将配方量的纳米氧化硅和氟碳树脂投入纳米砂磨机中，所述纳米砂磨机的主电机功率为20KW，转速为2000r/min，循环研磨3次，得到粒径尺寸为4nm的第一混合物；2)把所述第一混合物、配方量的光触媒粉、消泡剂、偶联剂和去离子水投入锚式搅拌机中，所述锚式搅拌机的主电机功率为11.5KW，转速为1500r/min，搅拌时间为25min，得到所述纳米光触媒涂料；其中，所述光触媒粉按照以下步骤制备而成：1)将配方量的硫酸氧钛、偏钛酸和组合物A投入搅拌机中，设定搅拌机的转速为1200r/min，搅拌时间为25min，搅拌均匀后，得到第一混合物；2)把配方量的碱性氧化物溶液投入所述搅拌机中，与所述第一混合物混合，并搅拌12min，得到第二混合物，所述第二混合物为固液混合物；3)把所述第二混合物进行固液分离，得到固态混合物和液态混合物；4)取所述固态混合物，置于150℃以下的环境中，进行干燥0.7h，得到第一半成品；5)把所述第一半成品置于1200℃的环境下煅烧5.5h，得到第二半成品；6)把所述第二半成品投入纳米砂磨机中，循环研磨3次，其中所述纳米砂磨机的主电机功率为11KW，转速为2000r/min，得到所述光触媒粉。实施例3一种纳米光触媒涂料，由光触媒粉、纳米氧化硅、氟碳树脂、消泡剂、偶联剂和去离子水制备而成，上述各组分的重量百分比详见表1。其中，光触媒粉的组成详见表2。该纳米光触媒涂料按照以下步骤制备而成：1)将配方量的纳米氧化硅和氟碳树脂投入纳米砂磨机中，所述纳米砂磨机的主电机功率为20KW，转速为2000r/min，循环研磨1次，得到粒径尺寸为6nm的第一混合物；2)把所述第一混合物、配方量的光触媒粉、消泡剂、偶联剂和去离子水投入锚式搅拌机中，所述锚式搅拌机的主电机功率为11.5KW，转速为1500r/min，搅拌时间为35min，得到所述纳米光触媒涂料；其中，所述光触媒粉按照以下步骤制备而成：1)将配方量的硫酸氧钛、偏钛酸和组合物A投入搅拌机中，设定搅拌机的转速为1200r/min，搅拌时间为35min，搅拌均匀后，得到第一混合物；2)把配方量的碱性氧化物溶液投入所述搅拌机中，与所述第一混合物混合，并搅拌8min，得到第二混合物，所述第二混合物为固液混合物；3)把所述第二混合物进行固液分离，得到固态混合物和液态混合物；4)取所述固态混合物，置于150℃以下的环境中，进行干燥1.2h，得到第一半成品；5)把所述第一半成品置于1300℃的环境下煅烧4.5h，得到第二半成品；6)把所述第二半成品投入纳米砂磨机中，循环研磨5次，其中所述纳米砂磨机的主电机功率为11KW，转速为2000r/min，得到所述光触媒粉。实施例4一种纳米光触媒涂料，由光触媒粉、纳米氧化硅、氟碳树脂、消泡剂、偶联剂和去离子水制备而成，上述各组分的重量百分比详见表1。其中，光触媒粉的组成详见表2。该纳米光触媒涂料按照以下步骤制备而成：1)将配方量的纳米氧化硅和氟碳树脂投入纳米砂磨机中，所述纳米砂磨机的主电机功率为20KW，转速为2000r/min，循环研磨2次，得到粒径尺寸为5nm的第一混合物；2)把所述第一混合物、配方量的光触媒粉、消泡剂、偶联剂和去离子水投入锚式搅拌机中，所述锚式搅拌机的主电机功率为11.5KW，转速为1500r/min，搅拌时间为30min，得到所述纳米光触媒涂料；其中，所述光触媒粉按照以下步骤制备而成：1)将配方量的硫酸氧钛、偏钛酸和组合物A投入搅拌机中，设定搅拌机的转速为1200r/min，搅拌时间为32min，搅拌均匀后，得到第一混合物；2)把配方量的碱性氧化物溶液投入所述搅拌机中，与所述第一混合物混合，并搅拌11min，得到第二混合物，所述第二混合物为固液混合物；3)把所述第二混合物进行固液分离，得到固态混合物和液态混合物；4)取所述固态混合物，置于150℃以下的环境中，进行干燥0.9h，得到第一半成品；5)把所述第一半成品置于1280℃的环境下煅烧4.8h，得到第二半成品；6)把所述第二半成品投入纳米砂磨机中，循环研磨4次，其中所述纳米砂磨机的主电机功率为11KW，转速为2000r/min，得到所述光触媒粉。实施例5一种纳米光触媒涂料，由光触媒粉、纳米氧化硅、氟碳树脂、消泡剂、偶联剂和去离子水制备而成，上述各组分的重量百分比详见表1。其中，光触媒粉的组成详见表2。该纳米光触媒涂料按照以下步骤制备而成：1)将配方量的纳米氧化硅和氟碳树脂投入纳米砂磨机中，所述纳米砂磨机的主电机功率为20KW，转速为2000r/min，循环研磨3次，得到粒径尺寸为5nm的第一混合物；2)把所述第一混合物、配方量的光触媒粉、消泡剂、偶联剂和去离子水投入锚式搅拌机中，所述锚式搅拌机的主电机功率为11.5KW，转速为1500r/min，搅拌时间为32min，得到所述纳米光触媒涂料；其中，所述光触媒粉按照以下步骤制备而成：1)将配方量的硫酸氧钛、偏钛酸和组合物A投入搅拌机中，设定搅拌机的转速为1200r/min，搅拌时间为28min，搅拌均匀后，得到第一混合物；2)把配方量的碱性氧化物溶液投入所述搅拌机中，与所述第一混合物混合，并搅拌10min，得到第二混合物，所述第二混合物为固液混合物；3)把所述第二混合物进行固液分离，得到固态混合物和液态混合物；4)取所述固态混合物，置于150℃以下的环境中，进行干燥1h，得到第一半成品；5)把所述第一半成品置于1270℃的环境下煅烧4.8h，得到第二半成品；6)把所述第二半成品投入纳米砂磨机中，循环研磨4次，其中所述纳米砂磨机的主电机功率为11KW，转速为2000r/min，得到所述光触媒粉。对比例1对比例1与实施例1的不同之处在于，在所述光触媒粉内，组合物A的重量百分比为0.1％，而硫酸氧钛的重量百分比为44.9％。对比例2对比例2与实施例3的不同之处在于，组合物A的重量百分比为3％，碱性氧化物溶液的重量百分比为8％，硫酸氧钛的重量百分比为39％。对比例3对比例3与实施例3的不同之处在于，光触媒粉的重量百分比为5％，纳米氧化硅的重量百分比为30％，去离子水的重量百分比为63.8％。表1实施例1-5和对比例1-3的纳米光触媒涂料的配方表表2实施例1-5和对比例1-3的光触媒粉的配方表为了验证实施例1-5和对比例1-3的纳米光触媒涂料的相关性能，分别测试它们对甲醛的净化能力和负离子的释放能力，另外，测试实施例3的纳米光触媒涂料的耐候性。具体的测试方法和实验结果如下所述：Ⅰ、对甲醛的净化能力根据《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》(JC/T1074-2008)进行测试，在1m3的密闭玻璃箱中注入一定量的甲醛；放入样品(40cm×40cm×4张)。分别记录放入样品0h和24h后，样品舱内甲醛的浓度(mg/m3)，甲醛的浓度根据HPLC(USEPAIO-5-1984)的方法进行测定，测试结果见下表3。表3实施例1-5和对比例1-3的纳米光触媒涂料对甲醛的净化能力记录表从表3的记载可得，实施例1-5所获取的纳米光触媒涂料对甲醛的分解能力好，在测试条件下，对甲醛的去除率均在85％以上。而对比例1-3的纳米光触媒涂料对甲醛的去除率均在65％以下，净化能力较差。Ⅱ、负离子的释放能力负离子浓度是指单位体积空气中的负离子数目，其单位为:个/cm3，根据联合国卫生组织的标准，空气中负离子含量达到1500个/cm3时，是空气清新的标准；达到2.0×104个/cm3以上时，则具有医疗保健的功效。利用空气离子测量仪进行测定，分别记录本底值和放入样品24h后，样品舱中负离子的浓度(个/cm3)，测试结果见下表4。表4实施例1-5和对比例1-3的纳米光触媒涂料的负离子释放能力记录表本底放入样品24h后实施例15004.1×103实施例25004.3×103实施例35004.5×103实施例45004.3×103实施例55004.5×103对比例15003.5×103对比例25003.1×103对比例35003.0×103从表4的记载可得，实施例1-5所获取的纳米光触媒涂料的负离子释放能力较好，能对空气起到很好的净化作用。而对比例1-3的纳米光触媒涂料的负离子释放能力相对较差，对空气的净化效果较差。Ⅲ、耐候性选取实施案例3的纳米光触媒涂料进行耐候性检测，根据《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》(JC/T1074-2008)进行测试，在1m3的密闭玻璃箱中注入一定量的甲醛；放入样品(40cm×40cm×4张)。分别记录放入样品6个月、12个月、18个月和24个月后甲醛的下降率，甲醛的浓度根据HPLC(USEPAIO-5-1984)的方法进行测定。此外，利用空气离子测量仪测定样品舱中负离子的浓度(个/cm3)，负离子的本底值为500个/cm3。测试结果见下表5。表5实施例3的纳米光触媒涂料的耐候性测试结果记录表从表5的记载可得，实施例3的纳米光触媒涂料的耐候性好，在使用24个月后，甲醛的下降率依然保持89％，持久耐用；且负离子的释放能力较强，在使用24个月后，样品舱中负离子的为4.25×103个/cm3，浓度较高，持久性好。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页1 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