[發(fā)明專利]光催化涂層

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780046612.2
• 申請日: 2007-12-19
• 公開（公告）號: CN101563149A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白峰;拉克爾·A·T·古爾德;馬克·T·安德森
• 申請（專利權(quán)）人: 3M創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: B01J2/00
• 分類號: B01J2/00
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 丁業(yè)平;戚秋鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及涂料組合物和具有由涂料組合物形成的光催化涂層的帶涂層的制品，尤其是在建筑材料中的應(yīng)用，例如屋頂粒料。

背景技術(shù)

由于藻類生長或其他介質(zhì)導(dǎo)致的建筑物表面變色一直是困擾建筑業(yè)多年的難題。變色往往是由于藍綠藻和其他通過空氣傳播的污染物(例如煙塵和油脂)的存在所引起。

解決該問題的一個方法是為建筑物表面涂覆包含光催化劑和粘結(jié)劑(通常為硅酸鹽粘結(jié)劑)的組合物。當暴露于陽光下時，光催化劑可以光氧化導(dǎo)致變色的有機材料。

光催化二氧化鈦(TiO₂)粒子可以用于提供光催化活性，例如用在屋頂粒料中。為了獲得長期的光催化性能，可以在涂料組合物中使用相對高含量的硅酸鹽。這可能影響帶涂層粒料的顏色，并且降低它們的光活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及涂料組合物以及通過涂覆涂料組合物得到的帶涂層的制品。

本發(fā)明的涂料組合物通常包含光催化粒子和含有烷氧基硅烷的堿金屬硅酸鹽粘結(jié)劑。優(yōu)選地，光催化粒子為過渡金屬催化劑。特別優(yōu)選的光催化劑包括結(jié)晶銳鈦礦型TiO₂、結(jié)晶金紅石型TiO₂、結(jié)晶ZnO以及它們的組合。涂料組合物中所用的光催化粒子通常具有約1nm至約1000nm范圍內(nèi)的平均粒度。優(yōu)選的平均粒度的范圍為約1nm至約200nm，最優(yōu)選的范圍為約1nm至約100nm。涂料組合物中光催化粒子的固體重量百分比的范圍為約0.1％至約90％。優(yōu)選的重量百分比的范圍為約30％至約80％，最優(yōu)選的范圍為約40％至約70％。適用于本發(fā)明的堿金屬硅酸鹽粘結(jié)劑包括硅酸鋰、硅酸鈉、硅酸鉀、以及它們的組合。

適用于本發(fā)明的代表性烷氧基硅烷包括具有Si(R₁)_n(OR₂)_4-n結(jié)構(gòu)單元，或由此結(jié)構(gòu)單元形成的二聚體或低聚物，或它們的組合的任何化合物，其中R₁和R₂為具有1至18碳數(shù)的獨立的有機基團，n為0至2的整數(shù)。優(yōu)選的烷氧基硅烷是四乙氧基硅烷(TEOS)。涂料組合物中所用的烷氧基硅烷的固體重量百分比通常大于約0.1％。優(yōu)選的重量百分比大于約10％，最優(yōu)選的百分比大于約15％。

將涂料組合物涂覆在基底制品上，然后在回轉(zhuǎn)窯、烘箱或者其他合適的設(shè)備中將其加熱至高溫，可以生成具有改良的耐久性的光催化涂層。優(yōu)選的制品包括易受由于藻類生長或其他介質(zhì)(例如粉塵、灰塵、煙塵、花粉等通過空氣傳播的顆粒)所產(chǎn)生的變色影響的建筑材料。一種特別優(yōu)選的制品是屋頂粒料。采用實例部分中描述的涂層耐久性測試法來測量所得涂層的耐久性，其結(jié)果可以大于約70％，更優(yōu)選地大于約90％，最優(yōu)地約100％。

具體實施方式

本發(fā)明涉及包含光催化粒子和含有烷氧基硅烷的堿金屬硅酸鹽粘結(jié)劑的涂料組合物，以及具有改良的耐久性的光催化涂層的帶涂層的制品。本發(fā)明中，采用實例部分中描述的涂層耐久性測試法來表征光催化涂層的耐久性。

通過以下方法形成光催化涂層：將涂料組合物涂覆在基底制品上，然后加熱至最低約170℃、最高約650℃的高溫，優(yōu)選的溫度為約200℃至約450℃。該涂層可以預(yù)防基底制品因藻類生長或其他介質(zhì)而變色。就本發(fā)明的用途而言，涂層可以具有多個層。

適用于本發(fā)明的基底制品可以為能夠耐受至少約170℃的溫度的任何陶瓷、金屬、或聚合物材料或它們的復(fù)合材料。優(yōu)選的制品包括易受由于藻類侵擾或其他介質(zhì)(例如粉塵、灰塵、煙塵、花粉等通過空氣傳播的顆粒)所產(chǎn)生的變色影響的建筑材料。例子包括：屋面材料、混凝土和水泥材料、石膏、瀝青、陶瓷、灰墁、水泥漿、塑料、金屬或帶涂層的金屬、玻璃、或它們的組合。其他例子包括：池面、墻面材料、壁板材料、地板、過濾系統(tǒng)、冷卻塔、浮標、海堤、護岸、船體、碼頭、以及溝渠。一種特別優(yōu)選的制品為屋頂粒料，例如由火成巖、粘板巖、綠巖、花崗巖、暗色巖、石英砂、頁巖、霞石正長巖、玄武石、碎石英石、礦渣等形成，并且粒度(以直徑計)在約300μm至約5000μm范圍內(nèi)的屋頂粒料。通常將屋頂粒料部分地嵌入基底屋面材料(例如瀝青浸漬的屋頂板)，從而保護基底材料免受陽光和環(huán)境惡化的影響。另一種特別優(yōu)選的制品為瓦片，例如由陶器、石頭、瓷器、金屬、聚合物、或它們的復(fù)合材料形成的那些瓦片。瓦片通常用于覆蓋屋頂、天花板、地板、以及墻面，或其他物體(例如桌面)，以提供耐磨性、耐候性和/或耐火性。