[发明专利]具有光催化活性的颜料、其制备方法和涂覆剂

说明书

本发明涉及具有光催化活性的颜料、其制备方法和涂覆剂。

光催化自洁指涂有例如二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒的表面的一种性能。表面上的有机材料通过用(太阳)光照射而分解。表面保持干净且具有抗菌作用。

光催化效应的原理基于二氧化钛(TiO₂)的半导体性能。光的冲击产生电子-空穴对，条件是光子的能量大于带隙Eg(内部光电效应)。

电子或空穴可扩散到表面上的二氧化钛中并在那里产生自由基，其导致有机物质的分解。特别地，空穴具有高度氧化作用，例如OH基团可以以这种方法甚至由水形成。有机物质通过形成的自由基分解；在许多情况下最终产物为CO₂和水。

至今为止，自洁表面，例如机动车镜子上的，自洁或抗菌活性瓷砖以及光催化活性乳化漆、铺路石、石板、露天混凝土、屋面瓦、纸，以及水处理和空气净化被描述为使用该光催化效应的领域。

在技术发展水平中，关于光催化，主要描述了具有宽泛地不同细度的TiO₂颗粒以及特别是基于锐钛矿-TiO₂基础的纳米颗粒。另外，还提到被TiO₂(锐钛矿)覆盖的珠光颜料。WO 2008/034510 A2涉及用于包含市售干涉颜料作为光催化活性材料的表面的光催化活性涂层。

如果TiO₂纳米颗粒用作光催化活性材料，则伴随它们的可能危险对生产商和处理者而言也是不能低估的。已知纳米颗粒状二氧化钛可通过肺以及通过皮肤或消化道被人吸收，并且可导致聚集在那里。当特别用于所有类型的组件的外表面上时，也不排除显著量的纳米颗粒转移至地下水中。

当使用TiO₂颗粒或TiO₂纳米颗粒时，可发生不想要的色彩现象，例如浑浊、散射或变白。

当使用市售珠光颜料时，还非常常见地观察到显著的光泽效应。同样，取决于涂层中的TiO₂比例，市售珠光颜料产生色彩效应，所谓的干涉色。

TiO₂颗粒的明显缺点由如下问题呈现：意欲的光活性和伴随的二氧化钛形成自由基的倾向不能在“朋友”与“敌人”之间区别。TiO₂颗粒不能区别它们周围的有机组分现在是分解还是保持。换言之，通常，考虑作为光催化活性TiO₂颗粒的基体或载体的有机基料体系也自由基分解。该效应自然是不想要的，因为可实现的作用然后仅在短期内可得到。因此，多数具有光催化活性的涂层目前限于不敏感的、无机基料基体，或者仅短时间是有效的。

宏观上讲，这本身表示为例如强粉化并且使得目前有机基料的使用几乎是不可能的。

本发明的目的是提供可在所有现有施涂体系中，因此也在有机基料体系中普遍使用的具有光催化活性的颜料。特别地，包含具有光催化活性的新颜料的有机基料体系也在长时间内是稳定的，而不经历任何明显的有害分解，特别是所述基料膜和/或具有光催化活性的颜料不会由于基料降解而与涂覆表面分离，因此光催化活性不会变得无效。

此外，具有光催化活性的颜料尽可能不是视觉上明显的，因此不影响或仅轻微影响涂覆表面。

为了防止对生产商、处理者和使用者的健康和安全风险，具有光催化活性的颜料不是纳米颗粒。

该目的通过提供具有非金属基质的颜料而实现，其中颜料具有至少一个选择性吸收光和/或电子的阻挡层和至少一个光催化活性层，其中至少一个阻挡层排列在非金属基质与至少一个光催化活性层之间。

优选的方案描述于从属权利要求2-15中。

另外，该目的通过提供制备本发明颜料的方法实现，其中方法包括以下步骤：

(a)将非金属基质用至少一个阻挡层涂覆，

(b)将具有至少一个阻挡层的非金属基质用至少一个光催化活性层涂覆。

此外，该目的通过在涂覆剂，优选清漆或色漆中使用本发明颜料而实现。因此，本发明颜料适于根据本发明在涂覆剂，例如清漆，特别是保护性木漆，色漆或着色剂中的使用。

术语“颜料”根据本发明意指大量颜料。

术语“选择性吸收光的”根据本发明意指吸收不是在整个光谱或波谱中进行，而是仅吸收光谱的一部分。例如，“选择性吸收光的”根据本发明的一个变化方案意指仅吸收UV光。根据本发明，选择性吸收光优选引起光催化活性层的光催化活性。

本发明的主题优选为包含本发明颜料的清漆，特别是保护性木漆。