[發明專利]可凈化空氣的纖維增強的膠結建筑材料

有效

• 申請號: 201080032014.1
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN102471157B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 維利·德布拉格;維姆·塞恩
• 申請（專利權）人: REDCO有限公司
• 主分類號: E04B1/64
• 分類號: E04B1/64
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 禹小明

技術領域

本發明涉及一種具有空氣凈化功能的纖維增強的膠結建筑材料以及所述纖維增強的膠結建筑材料在外墻包覆和屋頂涂覆中的用途。本發明還提供了一種用于制備所述纖維增強的膠結建筑材料的工藝流程。特別地，本發明屬于纖維增強的膠結建筑材料領域，所述纖維增強的膠結建筑材料具有光催化膠結層，該光催化膠結層能夠在陽光和水存在的情況下將大氣中的污染物氧化成無害的可溶性鹽類。本發明更特別地考慮到一種具有光催化作用的纖維增強的膠結建筑材料，其中，這種光催化作用的效力持久并且穩定。

背景技術

光催化劑為半導體，其電子能夠在紫外線范圍內通過光子而從價帶轉移至導帶。由此形成的電子空穴導致了水存在條件下羥基的形成，這些羥基可作為一種強氧化劑并能夠在進一步的反應中分解化合物。特別地，這些羥基可與氮氧化物(NO_x)結合將氮氧化物轉化成硝酸鹽。當光催化劑與堿性膠凝基體混合在一起時，這些硝酸離子與膠凝基體中的正離子(如鈣離子和鈉離子)結合，并且生成可被雨水從表面上沖刷掉的鹽類(如硝酸鈣和硝酸鈉)。優選的具有光催化活性作用的半導體是銳鈦礦晶形的二氧化鈦。

具有光催化活性表面的建筑材料已經在以前的文獻中得到了描述。

專利EP2036871描述了一種在表面上具有半透明涂層化合物的纖維增強的水泥制品。這種半透明涂層包括聚合物粘合劑，還可能包括金屬氧化物顏料，例如，二氧化鈦。

然而，由于對二氧化鈦的選擇受到金紅石晶形的限制，二氧化鈦的光催化活性仍有不足。用銳鈦礦晶形代替金紅石晶形可導致很高的光催化活性，但同時會導致聚合物粘合劑在紫外線照射下出現同步分解(參見“涂料和涂層檢測指南-Gardner-Sward手冊第14版”-J.V.Koleske，1995年出版的ASTM指南系列MNL?17，第164頁)。

具有光催化活性表面的水泥基底的建筑材料也已經得到過描述。

專利JP2000-017784描述了一種空氣凈化屋頂材料，這種材料的特征是其中具有厚度至少為0.5mm并且含有二氧化鈦的表面層。

專利EP-A-1878711涉及一種具有光催化活性的膠凝表面涂層，其包括比表面積大于200m²/g的光催化細粒和比表面積小于100m²/g的光催化粗粒，其中，所述光催化細粒通常位于外表面層，這是由于細粒被上升的水帶至表面的緣故。隨著水分的蒸發，來自膠凝基體的溶解成分在表面形成沉淀，這種現象就是結霜。當使用波特蘭水泥基底材料時，特別的是，鈣離子和氫氧離子都溶解在水中，通過與空氣中的二氧化碳反應，在表面生成幾乎不溶的碳酸鈣，這樣可防止光催化劑與光線的接觸。

然而，專利EP-A-1878711只是部分地解決了結霜層的形成問題，仍然有碳酸鈣在表面生成，這就降低了光催化層的效力。

專利JP2008-007368通過使用氧化鋁水泥解決了光催化膠凝材料結霜的問題。但遺憾的是，氧化鋁水泥不僅價格昂貴，而且其硬化速度太快，以至于無法在圓網抄取法(Hatschek)工藝流程中使用，而圓網抄取法工藝流程是用于制備纖維增強的膠結建筑材料的最常用的方法。

專利JP2006-248793和專利JP2000-233134通過向水泥混和物中添加防風化劑(如防水劑)來解決光解性能隨時間下降的問題。

但是，我們發現，對于纖維增強的水泥制品來說，避免風化并不能保證其持久的光催化性能。事實上，作為主要的光氧化反應產物的硝酸鹽會至少部分地進入多孔的纖維增強的水泥基體中，尤其是在干旱少雨的季節。這些硝酸鹽會促進水藻等微生物的生長，特別是在相對濕度較高的情況下，并且，尤其是當膠凝基體發生碳酸化以后，其堿性減弱，從而不能再抵制微生物的生長。這些微生物阻止光催化層與光線接觸，因此，在長期暴露于大氣以后，空氣凈化效率降低。

專利WO2007/106242涉及一種具有抗微生物的聚合物涂層的光催化基材，其中抗微生物的聚合物涂層可以長期抵御由微生物或氣載污染物造成的變色。但這種光催化基材不具有空氣防污染的功能。如果所述抗微生物聚合物涂層不含有光催化的抗微生物劑，空氣污染物就不會在鄰近的結構層中與光催化顆粒直接接觸。如果所述抗微生物的聚合物涂層含有光催化的抗微生物材料，所述聚合物涂層就會在長期紫外線照射下發生分解，底部風化層將會阻止所述光催化材料與光線接觸，導致空氣凈化性能低下。專利WO2007/106242沒有公開膠凝基材表層必須同時含有光催化劑、防霜化劑和抗微生物劑以獲得高效持久的空氣凈化效果。