[发明专利]一种光催化功能涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化功能涂料及其制备方法，特别是一种具有 杀菌和分解有毒物质的光催化功能涂料及其制备方法。属于涂料技术 领域。

背景技术

目前，关于纳米二氧化钛与有机物的复合材料的制备引起了关 注，这主要是纳米二氧化钛具有很强的光催化分解甲醛、苯、甲苯等 有害物质及杀灭细菌的功能，又没有毒害作用，并且不会对环境造成 污染，是一种非常好的光触媒材料。但是因纳米二氧化钛通常为粉状， 附着力不太好，做涂料时需要通过高温烧结，将纳米二氧化钛通过树 脂等分散制成涂料涂装固定材料表面，制成复合乳液是一种重要的应 用方法。分散到各种聚合物的乳液中，可以使其运用更加方便。Ming Zhang等人将钛酸丁酯分散在无水乙醇中，再通过加入水、HCl和乙 醇的方式进行水解制备钛溶胶，然后将这种钛溶胶与苯乙烯、乳化剂 十六烷基三甲基溴化铵等原料一起参与聚合反应，制备了钛包裹的聚 苯乙烯微球。Arnout Imhof在阳离子聚苯乙烯微球的乙醇溶液中通 过水解三溴化钛(TTIP)，在聚苯乙烯微球的表面包覆一层钛。这种 方法是先合成无皂的聚苯乙烯阳离子微球，然后经过一系列的处理， 过程比较复杂。Peng Wang等人在氨水存在的条件下在含有聚苯乙烯 的乙醇和乙腈的混合溶液中水解钛酸丁酯，他们也是通过先合成无皂 的聚苯乙烯微球。张晟卵等人用反相微乳液法将钛酸四丁酯、单体和 交联剂加入到分散体中制得了TiO2/聚丙烯酸丁酯纳米复合膜。以 上这几种方法的主要缺点是需要使用有机溶剂，其次是钛的醇盐原料 价格昂贵，再次是水解后的有机物残存在产品中会污染环境。本发明 人一直采用价格低廉的四氯化钛作原料，直接用廉价的水作水解介 质，水解制得的钛溶胶再直接用于反应中，原位制备全水分散型纳米 TiO2为壳、聚丙烯酸酯为核的有机无机复合聚合物乳液。该方法具 有原料易得、价格便宜、不需使用有机溶剂、操作工艺条件相对简单 等许多优点，产物可作为光降解、光催化及消毒杀菌多功能涂料。但 该方法的早期工艺存在聚合物复合乳液稳定性不太好、纳米TiO2含 量和总固含量不太高、消毒杀菌功能有限等缺点，还有待改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术缺点，提供一种具有杀菌和分解有 毒物质的光催化功能涂料及其制备方法。

本专利是通过水解四氯化钛自制纳米二氧化钛溶胶，该钛溶胶固 含量高、带有较强的正电荷并可以直接通过原位聚合制备复合乳液。 本发明在以乙烯基单体为主单体进行乳液聚合的同时(这里所说的乙 烯基单体是指含有＞C＝C＜结构的同系物)，分别引进阴离子反应型乳化 剂乙烯基磺酸钠(SVS)和阳离子反应型乳化剂甲基丙烯酰氧乙基三 甲基氯化铵(DMC)，根据异种电荷相吸和同种电荷相斥的原则制备了 两种复合乳液。这些反应性乳化剂与聚丙烯酸酯形成带亲水基团的共 聚物，一方面使乳液稳定性增加，另一方面有机聚合物的引入可使纳 米二氧化钛牢固的粘附在被涂饰材料的表面。反应型乳化剂在具备传 统乳化剂的性能之外，还克服了传统乳化剂在乳液成膜过程中从聚合 物粒子上解析或在乳胶膜中迁移和易被水洗刷掉的缺陷，从而能提高 涂料的附着力、耐水性和抗沾污性，将纳米二氧化钛优异的光触媒效 应与反应型乳化剂的特色融合到抗菌乳液中，势必大大增强了这种复 合乳液的优势。采用反应型乳化剂制备的纳米TiO2/聚丙烯酸酯复合 乳液稳定性更好，固含量更高，且在稳定性提高之后，可以大幅提高 其中纳米二氧化钛的含量，从而提高杀菌能力。另外，由于阳离子基 团本身就具有很好的杀菌能力，反应型乳化剂DMC在参与共聚反应 后，仍然保留有高消毒杀菌功能的阳离子基团且这种杀菌功能与纳米 二氧化钛的杀菌功能互相补充，起到协同作用，使杀菌能力大大提高。 目前，反应型乳化剂在纳米二氧化钛的抗菌复合乳液中的运用研究尚 未见报道。虽然，之前熊玉钦等人报道过用十二烷基磺酸钠(SLS)和 反应型乳化剂烯丙氧基羟丙烷基磺酸钠(SAHS)为复合乳化剂，制备了 硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液，但还是运用了传统的乳化剂，且硅溶胶 不同于本发明所制备的钛溶胶，另外，纳米二氧化钛颗粒尺寸很不均 匀且颗粒间非常容易粘结，失去纳米材料原有的光催化作用。因此， 用常规方法很难制得单分散性良好的纯二氧化钛颗粒。