自清潔鋁板的製備方法
2023-10-07 13:25:19 1
專利名稱：自清潔鋁板的製備方法
技術領域：
本發明屬於功能材料技術領域，特別涉及在常溫常壓下將水性納米自清潔塗料應用在鋁板上，以提供一種自清潔鋁板的製備方法。
背景技術：
二氧化鈦在光催化、傳感器、太陽能電池以及生物材料等高科技領域有著廣泛的應用。二氧化鈦在光的照射下，具有超親水、光催化作用(分解有機物)、釋放負氧離子等功能，也就是所說的二氧化鈦具有自清潔功能。將二氧化鈦自清潔功能應用於鋁板上可以解決其清潔問題，通過雨水衝刷和定期流水衝洗就可以達到對鋁板的自然清洗的效果。
發明內容
本發明的目的是在常溫常壓下將含有納米二氧化鈦的水性納米自清潔塗料應用在鋁板上，製備以納米二氧化鈦為主的複合自清潔薄膜，以提高鋁板的自清潔能力，從而提供一種自清潔鋁板的製備方法。本發明的在常溫常壓下製備自清潔鋁板的方法包括以下步驟(1).將鋁板清洗乾淨並自然風乾或烘乾；(2).將含有納米二氧化鈦的水性納米自清潔塗料均勻噴塗在步驟(1)得到的潔淨的鋁板表面，根據不同需要調節噴塗速度以得到所需厚度的自清潔納米塗層；(3).將步驟( 得到的噴塗有水性納米自清潔塗料的鋁板自然晾乾或烘乾(可使用電加熱棒烘乾水性納米自清潔塗料，加速塗料膜層的固化)，在鋁板的表面得到具有自清潔功能的納米塗料膜層，從而得到自清潔鋁板。上述步驟是在常溫常壓條件下在潔淨的鋁板表面噴塗水性納米自清潔塗料製備自清潔鋁板，所述的具有自清潔功能的納米塗料膜層中的納米二氧化鈦的粒徑為10 30nm。該具有自清潔功能的納米塗料膜層在可見光下也具有超親水性，新製備的自清潔鋁板的表面(也可以說是具有自清潔功能的納米塗料膜層)與水的接觸角小於5度，能形成完整的水膜，具有超親水性能，具有自清潔能力。所述的水性納米自清潔塗料是由原料聚矽氧烷、原料銳鈦礦型納米二氧化鈦及溶劑混合攪拌而成，其中，在塗料中的聚矽氧烷的質量百分比含量為0. 5 20%，銳鈦礦型納米二氧化鈦的質量百分比含量為0. 5 20%，餘量為溶劑。所述的原料銳鈦礦型納米二氧化鈦的粒徑為10 30nm，其為市售產品，也可參照 CN03119113. 4公開的方法進行製備。所述的原料聚矽氧烷優選為北京中科賽納玻璃技術有限公司生產的DR100。所述的溶劑選自水、甲醇、質量濃度為95%的乙醇中的一種；或選自水、無水乙醇、甲醇、質量濃度為95%的乙醇、異丙醇、丙酮、丁醇、丁酮、丁二醇、丙二醇、乙二醇、異丁醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、N-甲基吡咯烷酮、水性抗刮增滑劑、成膜劑所組成的組中的至少三種的混合物。
所述的水性抗刮增滑劑優選為廣州市斯洛柯化學有限公司的Silok -8300PS或 Silok -8510等。所述的成膜劑是乙二醇醚類或乙烯基乙二醇丁基醚類等。所述的乙二醇醚類是乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚等中的一種。步驟(1)的清洗可採用用自來水清洗，有些油汙比較嚴重的地方可以先用洗滌靈清洗，再用自來水衝洗乾淨；鋁板表面在進行噴塗納米塗料前，都要進行清潔處理。鋁板表面的清潔，直接影響自清潔鋁板產品的質量，在附有油脂、灰塵等汙染的鋁板表面進行塗膜，不僅會影響到膜與鋁板的牢固度，更會影響自清潔效果。步驟⑵所述的噴塗的速度為1 2米/秒。本發明的方法得到的自清潔鋁板在可見光下具有良好的光催化性和光致親水性， 鋁板的表面保持了很好的自清潔效果，且性能穩定，尤其對有機汙染物有很強的分解能力。 本發明方法得到的自清潔鋁板可廣泛應用於高層樓宇的鋁板幕牆，能夠免除高層樓宇室內外鋁板的人工清洗，節省了人力和物力，以及降低了人工清洗使用清潔劑帶來的對鋁板和建築結構的腐蝕和破壞，具有環保效果。
圖1.本發明實施例1鋁板的自清潔效果圖。圖2.本發明實施例3的光催化效果圖。
具體實施例方式實施例1.將鋁板表面用水清洗乾淨，再用去離子水將玻璃表面的汙物衝洗乾淨，用帶過濾網的風機將鋁板表面水分吹乾，保證鋁板表面乾淨，無任何灰塵。用噴槍將水性納米自清潔塗料均勻噴塗在上述鋁板表面(速度2米/秒)，常溫常壓使水性納米自清潔塗料自然固化，在鋁板表面形成具有自清潔功能的納米塗料薄膜，該納米塗料薄膜中的納米二氧化鈦的粒徑為18nm，該納米塗料薄膜的表面與水的接觸角小於 5度，從而得到超親水自清潔鋁板。該鋁板的自清潔效果見圖1，其中，左邊的鋁板是經過上述水性納米自清潔塗料處理過的，右邊的鋁板是未經水性納米自清潔塗料處理。所述的水性納米自清潔塗料是由北京中科賽納玻璃技術有限公司生產的DR100 聚矽氧烷、粒徑為18nm的銳鈦礦型納米二氧化鈦及質量濃度為95%的乙醇混合攪拌而成， 其中，在塗料中的聚矽氧烷的質量百分比含量為10%，銳鈦礦型納米二氧化鈦的質量百分比含量為18%，餘量為質量濃度為95%的乙醇。實施例2.將鋁板上的覆膜揭掉後並清洗乾淨、自然風乾。用噴槍將水性納米自清潔塗料均勻噴塗在上述鋁板表面(速度1. 2米/秒)，得到塗有水性納米自清潔塗料的鋁板，室溫靜置5分鐘，使水性納米自清潔塗料自然固化，在鋁板表面形成具有自清潔功能的納米塗料薄膜，該納米塗料薄膜中的納米二氧化鈦的粒徑為10nm，該納米塗料薄膜的表面與水的接觸角小於5度，從而得到超親水自清潔鋁板。再將該自清潔鋁板在120°C溫度下處理10分鐘，處理後的自清潔鋁板不僅保持了良好的超親水特性，而且鋁板表面的二氧化鋁晶型未發生任何變化，鋁板表面膜層的附著力和硬度都有所提高。所述的水性納米自清潔塗料是由聚矽氧烷、粒徑為IOnm的銳鈦礦型納米二氧化鈦及水混合攪拌而成，其中，在塗料中的聚矽氧烷的質量百分比含量為0.5%，銳鈦礦型納米二氧化鈦的質量百分比含量為10%，餘量為水。實施例3.取15cmX8cm三片實施例1得到的自清潔鋁板，然後將紅和藍兩種不同顏色的染料分別均勻滴塗在三片鋁板上(見圖幻，等滴塗的紅和藍兩種顏色的染料自然乾燥後放在紫外燈(45W)下照射1個小時，再觀察鋁板表面顏色的變化，左邊經過紫外燈照射的部分， 顏色明顯變淺，有些地方已經完全褪色，說明鋁板表面的染料已部分或完全被分解掉，表面自清潔鋁板具有較好的光催化性能。實施例4.將實施例3中三片經過45W紫外燈照射半個小時的自清潔鋁板繼續在500W的紫外燈下照射48小時，觀察其表面狀態，無變色、粉化現象。再將水滴在鋁板表面，很快形成一層水膜，說明自清潔鋁板保持有良好的超親水性。實施例5.將鋁板表面清洗乾淨並烘乾，用噴槍將水性納米自清潔塗料均勻噴塗在上述鋁板表面(速度1.0米/秒)，常溫常壓使水性納米自清潔塗料自然固化，在鋁板表面形成具有自清潔功能的納米塗料薄膜，該納米塗料薄膜中的納米二氧化鈦的粒徑為30nm，該納米塗料薄膜的表面與水的接觸角小於5度，從而得到超親水自清潔鋁板。該經上述水性納米自清潔塗料處理過的鋁板不需要高溫燒結，膜層的耐老化性能、耐酸和耐鹼性能、附著力均達到國家塗料標準。將所得到的自清潔鋁板分別在100°C，150°C，200°C三種溫度下燒結10分鐘，處理後的自清潔鋁板不僅保持了原有的良好的超親水性能和光催化性能，同時膜層的附著力和耐老化性能都有所提高。所述的水性納米自清潔塗料是由北京中科賽納玻璃技術有限公司生產的DR100 聚矽氧烷、粒徑為30nm的銳鈦礦型納米二氧化鈦、丁二醇、丙二醇及乙二醇混合攪拌而成， 其中，在塗料中的聚矽氧烷的質量百分比含量為15%，銳鈦礦型納米二氧化鈦的質量百分比含量為20%，餘量為丁二醇、丙二醇及乙二醇(三者質量比為1 1 1)。實施例6將鋁板清洗乾淨、自然風乾。用噴槍將水性納米自清潔塗料均勻噴塗在上述鋁板表面(速度1.5米/秒)，得到塗有水性納米自清潔塗料的鋁板，室溫靜置10分鐘，使水性納米自清潔塗料自然固化，在鋁板表面形成具有自清潔功能的納米塗料薄膜，該納米塗料薄膜中的納米二氧化鈦的粒徑為25nm，該納米塗料薄膜的表面與水的接觸角小於5度，從而得到超親水自清潔鋁板。再將該自清潔鋁板在120°C溫度下處理10分鐘，處理後的自清潔鋁板不僅保持了良好的超親水特性，而且鋁板表面的二氧化鋁晶型未發生任何變化，鋁板表面膜層的附著力和硬度都有所提高。所述的水性納米自清潔塗料是由聚矽氧烷、粒徑為25nm的銳鈦礦型納米二氧化鈦、N-甲基吡咯烷酮、廣州市斯洛柯化學有限公司的Silok -8300PS水性抗刮增滑劑及乙二醇甲醚混合攪拌而成，其中，在塗料中的聚矽氧烷的質量百分比含量為20%，銳鈦礦型納米二氧化鈦的質量百分比含量為20%，餘量為N-甲基吡咯烷酮、廣州市斯洛柯化學有限公司的Silok -8300PS水性抗刮增滑劑及乙二醇甲醚(三者質量比為1 1 1)。
權利要求
1.一種自清潔鋁板的製備方法，其特徵是，該方法包括以下步驟(1).將含有納米二氧化鈦的水性納米自清潔塗料均勻噴塗在清洗乾淨並乾燥的鋁板表面；(2).將步驟(1)得到的噴塗有水性納米自清潔塗料的鋁板自然晾乾或烘乾，在鋁板的表面得到具有自清潔功能的納米塗料膜層，從而得到自清潔鋁板；所述的水性納米自清潔塗料是由原料聚矽氧烷、原料銳鈦礦型納米二氧化鈦及溶劑混合攪拌而成，其中，在塗料中的聚矽氧烷的質量百分比含量為0. 5 20%，銳鈦礦型納米二氧化鈦的質量百分比含量為0. 5 20%，餘量為溶劑。
2.根據權利要求1所述的自清潔鋁板的製備方法，其特徵是所述的具有自清潔功能的納米塗料膜層中的納米二氧化鈦的粒徑為10 30nm。
3.根據權利要求1或2所述的自清潔鋁板的製備方法，其特徵是所述的具有自清潔功能的納米塗料膜層的表面與水的接觸角小於5度。
4.根據權利要求1所述的自清潔鋁板的製備方法，其特徵是步驟(1)所述的噴塗的速度為1 2米/秒。
5.根據權利要求1所述的自清潔鋁板的製備方法，其特徵是所述的原料銳鈦礦型納米二氧化鈦的粒徑為10 30nm。
6.根據權利要求1所述的自清潔鋁板的製備方法，其特徵是所述的溶劑選自水、甲醇、質量濃度為95%的乙醇中的一種；或選自水、無水乙醇、甲醇、質量濃度為95%的乙醇、 異丙醇、丙酮、丁醇、丁酮、丁二醇、丙二醇、乙二醇、異丁醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、N-甲基吡咯烷酮、水性抗刮增滑劑、成膜劑所組成的組中的至少三種的混合物。
7.根據權利要求6所述的自清潔鋁板的製備方法，其特徵是所述的成膜劑是乙二醇醚或乙烯基乙二醇丁基醚。
8.根據權利要求7所述的自清潔鋁板的製備方法，其特徵是所述的乙二醇醚是乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚中的一種。
全文摘要
本發明屬於功能材料技術領域，特別涉及在常溫常壓下將水性納米自清潔塗料應用在鋁板上，以提供一種自清潔鋁板的製備方法。在常溫常壓條件下在潔淨的鋁板表面噴塗水性納米自清潔塗料，將噴塗有水性納米自清潔塗料的鋁板自然晾乾或烘乾，在鋁板的表面得到具有自清潔功能的納米塗料膜層，從而得到自清潔鋁板；所述的具有自清潔功能的納米塗料膜層中的納米二氧化鈦的粒徑為10～30nm。該具有自清潔功能的納米塗料膜層在可見光下具有超親水性，新製備的自清潔鋁板的表面與水的接觸角小於5度，具有超親水性能，具有自清潔能力。
文檔編號B32B33/00GK102582158SQ20111000319
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月8日 優先權日2011年1月8日
發明者張玲娟, 江雷, 翟錦 申請人:北京航空航天大學