[發(fā)明專利]一種超雙親自清潔涂層材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910201271.2
• 申請(qǐng)日: 2009-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN101724342A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周樹學(xué);丁曉峰;顧廣新;武利民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D183/04
• 分類號(hào): C09D183/04;C09D5/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬化工材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適合于戶外使用的超雙親(超親水、超親油)自 清潔涂層材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，自清潔涂層受到了廣泛的關(guān)注。目前，基于不同自清潔原理，已發(fā)展了兩類 自清潔涂層。一類是超疏水(水接觸角＞150°)自清潔涂層，通過水滴滾動(dòng)帶走灰塵，實(shí)現(xiàn)類 似于荷葉的自清潔功能。但實(shí)際空氣環(huán)境中污染物多種多樣，既有親水性的粉塵污染物， 又有親油性的有機(jī)污染物，既有固體污染物，又有液態(tài)污染物，以及各種污染物的混合體， 現(xiàn)有超疏水涂層并不能有效去除所有不同特性的污染物，導(dǎo)致其在實(shí)際使用過程中，由于 污染物的不斷積累使涂層表面喪失超疏水特性，另外，機(jī)械摩擦以及氣候老化等原因均會(huì) 使涂層的超疏水特性逐漸喪失。因此，現(xiàn)有超疏水涂層仍存在實(shí)際服役時(shí)間過短的問題。 另一類是基于無機(jī)半導(dǎo)體材料光催化分解有機(jī)物原理制備的自清潔涂層。在這一類自清潔 涂層中，最為典型的是二氧化鈦(TiO₂)涂層。純TiO₂涂層可通過磁控濺射、化學(xué)氣相沉積 法、溶膠-凝膠法等方法制備，但這些方法一般都需要高真空或高溫處理?xiàng)l件，不適合于大 面積制備。將納米TiO₂材料與粘結(jié)劑相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)光催化自清潔涂層大面積制備的較為理 想的方法。常見報(bào)道的粘結(jié)劑主要有：傳統(tǒng)色漆漆料、無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)硅樹脂等。如， 專利CN1460697A報(bào)道了一種由納米TiO₂粒子與傳統(tǒng)硅丙乳膠漆漆料構(gòu)成的超耐候自清潔 外墻建筑涂料；專利CN1660944A報(bào)道了一種由納米TiO₂粉體與溶劑型鋁粉漆或金粉漆復(fù) 合制備而成的自清潔涂料；在專利CN1417147中，將TiO₂溶膠與SiO₂溶膠復(fù)合，提拉法制 備了玻璃自清潔涂層。專利CN101544854A報(bào)道了一種以納米TiO₂粒子、納米Fe₂O₃粒子、 抗菌劑與水玻璃無機(jī)粘結(jié)劑構(gòu)成的抗菌防霉自清潔空氣凈化環(huán)保噴涂液；專利 CN1756596A報(bào)道了一種由銳鈦型納米TiO₂粒子、無定型TiO₂溶膠、水溶性聚環(huán)氧乙烷硅烷、 水溶性丙烯酸系脂肪族聚氨酯等組分構(gòu)成的自清潔水基涂料組合物；專利CN1631999A報(bào) 道了一種由溶膠-凝膠法制備的納米TiO₂溶膠與有機(jī)硅系粘結(jié)劑結(jié)合的自清潔二氧化鈦光 催化涂布液；專利CN101328336A報(bào)道了一種納米TiO₂復(fù)合溶膠與聚合物乳液組成的建筑 外墻涂料表面用自清潔涂膜劑。由這些專利報(bào)道的方法所形成的涂層材料雖都具有一定的 光催化自清潔特性，但作為自清潔涂層仍存在以下問題：(1)當(dāng)以傳統(tǒng)聚合物(有機(jī)硅樹脂 除外)為粘結(jié)劑時(shí)，由于納米TiO₂粒子的光催化分解作用，自清潔涂層易發(fā)生粉化，導(dǎo)致涂 層使用壽命縮短；(2)當(dāng)采用無機(jī)粘結(jié)劑或有機(jī)硅樹脂粘結(jié)劑時(shí)，納米TiO₂粒子被成膜物 質(zhì)包埋，光催化分解有機(jī)污染物的能力降低，涂層的自清潔效率低；(3)部分專利中雖報(bào) 道了涂層的超親水特性，但未見超雙親(超親水、超親油)自清潔涂層的報(bào)道，而涂層的超 雙親特性非常有助于提高涂層的自清潔特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超雙親自清潔涂層材料及其制備方法。

本發(fā)明提供的超雙親自清潔涂層材料由納米TiO₂粒子與有機(jī)無機(jī)雜化基質(zhì)構(gòu)成，通過 陽(yáng)光輻照獲得超雙親自清潔特性。

本發(fā)明所述的納米TiO₂粒子為銳鈦晶型或銳鈦/金紅石混晶型結(jié)構(gòu)，主要來源于市售 納米TiO₂粉體，如P25、SUN-TA、UV100、TI-P100、CYC-1等。涂層材料中的納米TiO₂粒子含量為涂層材料質(zhì)量的0.5-10％。

本發(fā)明所述的有機(jī)-無機(jī)雜化基質(zhì)由硅氧烷低聚物、帶硅烷氧基的苯丙低聚物與氨基硅 烷室溫交聯(lián)固化而成。其中由硅氧烷低聚物與氨基硅烷交聯(lián)固化形成Si-O-Si為主鏈的交 聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連續(xù)相，帶烷氧硅基的苯丙低聚物與氨基硅烷固化形成交聯(lián)的苯丙聚合物分散相， 或與Si-O-Si網(wǎng)絡(luò)連續(xù)相形成互穿網(wǎng)絡(luò)。通過納米TiO₂粒子表面特性的設(shè)計(jì)，確保其主要 分布在苯丙聚合物相中。