[發明專利]光催化涂料

有效

• 申請號: 200880109024.3
• 申請日: 2008-08-29
• 公開（公告）號: CN101815614A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: J·E·莫爾特比;C·拜格特
• 申請（專利權）人: 美禮聯無機化工公司
• 主分類號: B32B18/00
• 分類號: B32B18/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

技術領域

本發明涉及在表面上提供光催化涂料的組合物。更具體地，本發 明涉及包含二氧化鈦顆粒的去污、自清潔油漆，所述油漆不需要預活 化就能獲得高的初始光催化活性。

發明背景

在紫外(UV)和近UV輻射的作用下電子從價帶躍遷到導帶，使得 半導體材料二氧化鈦具有光催化性能。產生的反應性的電子-空穴對遷 移到二氧化鈦顆粒的表面，在那里所述空穴氧化所吸附的水而產生反 應性的羥基自由基且所述電子還原所吸附的氧而產生超氧自由基，所 述兩者都能夠降解在空氣中的NO_x和揮發性有機化合物(VOC)。鑒于 這些性能，已經在涂料等中使用光催化二氧化鈦等以從空氣中除去污 染物。這種涂料還具有自清潔的優勢，因為也在表面上對污物(油脂、 霉、霉菌、藻類等)進行氧化。

盡管現有的光催化二氧化鈦涂料具有優勢，但是在本領域中存在 改進的空間。特別地，已經觀察到，常規光催化二氧化鈦涂料的初始 活性差，除非所述涂料已經被預活化例如通過用水洗滌而被預活化。 盡管不期望受限于任何理論，但是認為，需要活化步驟以從催化劑表 面上將涂料組合物中存在的有機成分除去、或者可能需要活化步驟以 在二氧化鈦顆粒上提供水合表面，由此生成反應性自由基物種。然而， 這種附加步驟使得光催化二氧化鈦涂料的應用有點不方便，因為它耗 時且增加了應用過程的額外成本。期望提供光催化二氧化鈦涂料，尤 其是以油漆的形式提供，其不需要預活化(例如洗滌步驟或與某些元素 接觸)就能實現高的初始活性水平。

還難以提供具有高光催化劑含量的涂料，因為催化劑易于氧化且 分解涂料的聚合物漆基。當涂料暴露于源自日光直射的強UV輻射時， 這種問題加劇，外墻油漆的情況就是如此。通常利用無機漆基或用在 相對低的催化劑濃度下抵抗光催化氧化的有機聚合物來配制這種涂 料。然而，在低光照條件下，涂料的去污性能低于最佳水平。期望提 供用于低光照環境(例如室內)中的涂料，所述涂料摻有高含量的光催 化劑以使去污能力最優選且所述涂料可抵抗降解，另外期望在室內光 照條件下提供高催化活性。

因此，本發明的目的是提供涂料組合物，尤其是油漆組合物，其 包含能夠從空氣中除去污染物的二氧化鈦光催化劑，該光催化劑不需 要預活化就具有高的初始活性。本發明的進一步的目的是提供具有高 含量的光催化二氧化鈦的耐久性涂料，所述涂料在低光照環境中，尤 其是在可見光的存在下，具有去污活性。

列出前述討論僅用于更好地了解本領域所面臨問題的本質，無論 如何不能將前述討論理解為承認為現有技術，也不能將本文中所引用 的任何文獻解釋為承認這些文獻構成本申請的“現有技術”。

發明概述

根據前述目的和其它內容，已經驚奇地發現，包含晶粒尺寸為約1 nm(納米)～約150nm、更優選約5nm～約30nm、優選約5～約10nm 的二氧化鈦的涂料不需要預活化(例如通過用水洗滌)即可在光的存在 下獲得高初始水平的光催化活性。本發明的涂料在可見光存在下顯示 了顯著的光催化活性，這使得它們在低光照環境中(包括室內中)可 理想地用作去污涂料。

在本發明的一個方面中，所述自清潔、去污涂料組合物為水基油 漆的形式，其包括(i)約5體積％～約40體積％的光催化二氧化鈦，優 選基本上純銳鈦礦形式，所述光催化二氧化鈦的特征在于，平均晶粒 尺寸在約5nm和約30nm之間且在可見光存在下具有光催化活性； (ii)一種或多種其它顏料，使得油漆中的包括所述光催化二氧化鈦在 內的總顏料體積濃度(PVC)為至少約65％；和(iii)苯乙烯丙烯酸類共 聚物漆基；在未用水預活化的條件下，所述油漆能夠大量減少NO_x化 合物。

本發明的另一個方面提供了在其上沉積有本發明的自清潔、去污 涂料組合物的基材，所述基材任選地還包含布置在所述油漆層上方的 罩面層，所述罩面層包含晶粒尺寸為5nm～30nm的第二光催化二氧 化鈦，通過在所述油漆層上施加溶膠而形成所述罩面層。

在本發明的另一方面中，提供了從空氣中除去NO_x或其它污染物 的方法，包括向表面如墻壁、地板、天花板等上施加本發明的去污涂 料層，用含水溶劑進行洗滌而進行預活化或不進行預活化，優選不采 用洗滌步驟，所述涂料在UV和/或可見光存在下、優選在可見光存在 下能夠從空氣中大量除去污染物，以及任選地在所述油漆層上方施加 含光催化二氧化鈦的溶膠表面涂料。