亲水性透明自清洁涂料制备工艺探索

张安杰，罗志河，张先宏，陈丽丽，雍涛，张海银　　　　(西北永新集团，兰州730050)　　　　摘要:以钛酸丁酯、正硅酸乙酯为前躯体，采用溶胶-凝胶法低温制备具有光催化活性的纳米TiO2/SiO2复合薄膜，并且考察了试验温度、pH值、涂覆层数、搅拌速度等因素对涂层亲水性能的影响。结果表明：试验温度为5℃、pH值=2.5、TiO2质量分数为50%、涂覆层数为3层、转速为1500r/min时所制得的TiO2/SiO2复合薄膜的接触角最小为6.8°。通过光催化和户外试验，表明自制的自清洁涂料具有良好的光催化效果与抗沾污性能。　　　　关键词:光催化；自清洁；亲水性；抗沾污；涂料　　　　中图分类号：TQ630.6文献标识码：A文章编号：1006-2556(2012)02-0049-04　　　　0·前言　　　　纳米TiO2由于其具有活性高、稳定性好、无毒、价格低廉等优点，是目前应用最广泛的光催化材料，并且已经成功地应用于很多领域，如卫生洁具、光学仪表、涂料、玻璃、高速公路的护墙等[1-5]。纳米TiO2/SiO2复合薄膜中SiO2的加入，使得TiO2/SiO2复合薄膜不仅保持了纳米TiO2的光催化活性，而且可有效提高薄膜的超亲水效果，这主要是由于SiO2材料容易在表面形成较厚的物理吸附水层，使薄膜表面显示亲水特性，且能阻止空气中的氧在薄膜表面的吸附，使化学吸附水到氧的置换变慢，从而延长了其超亲水性的持续时间，使薄膜在停止光照后仍可保持较长时间的亲水性[4]。国内有关SiO2掺杂纳米TiO2的研究报道较多，但薄膜型的产品较少，而且基本上都是经过450～500℃高温处理后，使得纳米TiO2薄膜具有光催化活性，这使得具有光催化活性的纳米TiO2的应用受到了极大限制[5]。本文通过一种比较简单的方法，合成了具有光催化活性的纳米TiO2/SiO2复合溶胶，并且低温成膜后，纳米TiO2/SiO2复合具有较好的光催化活性。薄膜表面的亲水性与其光催化活性相结合，使薄膜表面具有一定的自清洁性和易清洗性。并且通过光催化试验和户外试验，表明自制的自清洁涂料具有良好的抗沾污性能。　　　　1·试验部分　　　　1.1试验原料　　　　钛酸丁酯，化学纯，上海科丰化学试剂；正硅酸乙酯，化学纯，北京化工厂；无水乙醇、盐酸，分析纯，烟台市双双化工；乙酰丙酮，分析纯，天津市光复精细化工研究所；蒸馏水，自制。　　　　1.2试验仪器　　　　傅里叶红外色谱仪，TENSOR，布鲁克光谱仪器公司；接触角测定仪，HARKE-SPCA，北京哈科试验仪器厂；直管形石英紫外线杀菌灯，连云港市东海县创新灯具厂；全智能型透光率仪，MN-TTA，天津市其立科技有限公司；高速分散机，GFJ-0.4，上海现代环境工程有限公司；蒸馏水发生器，DZF-6050，北京市医疗设备厂。　　　　1.3试验过程　　　　1.3.1硅溶胶的制备　　　　准确量取50mL无水乙醇置于200mL的烧杯中，在搅拌下加入一定量的正硅酸乙酯，并用盐酸调节溶液的pH值，搅拌10min后加入蒸馏水，继续搅拌30min得到硅溶胶。　　　　1.3.2硅钛溶胶的制备　　　　准确量取100mL无水乙醇置于500mL的烧杯中，在搅拌下加入一定量的钛酸丁酯和少量乙酰丙酮，并用盐酸调节溶液的pH值，搅拌10min后加入蒸馏水，搅拌30min得到钛溶胶。并将硅溶胶缓慢地加入钛溶胶中，继续搅拌一定时间后得到无色透明的硅钛溶胶。并用无水乙醇将硅钛溶胶兑稀一倍，便得自清洁涂料。　　　　1.4光催化活性试验　　　　1.4.1光催化活性试验一　　　　分别准确量取30g的待测样品置入已经编号的试管中，给每个试管中加入2g事先配好的甲基橙溶液(0.1mg/mL)，搅拌均匀后，将试管放置在距地面60cm处用紫外灯照射，在不同的时间段拍摄图片，观察颜色变化。　　　　1.4.2光催化活性试验二　　　　配制浓度为0.1mg/mL甲基橙溶液，倒在喷涂自清洁涂料的玻璃板上，将玻璃板放置在距地面60cm处用紫外灯照射，在不同的时间段拍摄图片，观察颜色变化。　　　　1.5户外试验考察　　　　将自制的自清洁涂料喷涂在60cm×70cm的玻璃板上，放在自制的户外试验架上，观察其抗沾污能力。

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