自清潔塗料及其製造方法
2023-07-09 01:13:21 1
專利名稱：自清潔塗料及其製造方法
技術領域：
本發明有關一種塗料及其製造方法，尤其涉及一種含有二氧化鈦粉體的自清潔塗料及其製造方法。
背景技術：
在日常生活中，電子裝置的外部構件，如計算機的顯示器、鍵盤或者手機機殼等隨著使用時間的延長，常常覆蓋一層油脂和灰塵，並且此油脂和灰塵難以擦拭和清洗而影響電子裝置的外觀。因此近年來業界通常在此些物品表面鍍上一層自清潔塗料，而該自清潔塗料通常包含二氧化鈦(TiO2)半導體粒子，利用二氧化鈦(TiO2)半導體粒子自身的光催化作用將這些油脂層降解掉或者或者令其易於擦洗，如此令電子裝置外部構件保持潔淨。並且二氧化鈦(TiO2)半導體粒子本身具有良好的殺菌抑菌作用，因此將此塗料應用於電子裝置上亦可對抑制傳染病的傳播有一定的幫助。
相關的現有技術可參閱世界智慧財產權組織第WO 03/022462號專利，其是利用鈦酸四丁脂與聚矽氧烷進行交聯成膜用以塗敷到水泥片上而可將可口可樂殘液汙漬除去。而WO 02/085989揭示的自清潔塗料由異丙醇鈦、TiO2粉體及滑石粉等製成，此可用來分解亞甲基藍染料、三甲胺等。而美國專利第5,616,532號採用聚矽氧烷作為黏結劑將二氧化鈦粉體黏結在塗料膜表層，從使塗料膜具有良好的自清潔作用而可將硬脂酸分解掉。由上述現有技術可看出目前的產品基本成分大都是黏結劑、溶劑和粒徑分布在6~30nm左右的納米二氧化鈦粉體，其中黏結劑使用較多的是有機矽黏結劑，如矽樹脂、矽氧烷、聚矽氧烷、矽酸脂和矽溶膠等，並且還根據需要塗料中還添加少量的吸附劑、潤溼分散劑、填料等。但是由於有機矽烷粘結劑價格昂貴，當所應用的有機矽粘結劑的含量在10％以上時就使得工業化生產成本較高。
而直接將二氧化鈦粉體添加到聚氨脂樹脂、丙烯酸樹脂中以形成塗料的現有技術可參閱日本專利JP 09157549號及中國專利第02117093.2號，其中日本專利JP 09157549號所揭示的塗料組份為500份丙烯酸脂乳液、125份透明的二氧化鈦微粒、20份銀基抗菌劑和500份水，而中國專利第02117093.2號所揭示的塗料組份為4％羥乙基纖維素漿、BA-201(純丙)乳液、納米二氧化鈦和水，但是以上現有技術所揭示的塗料研究主要集中在水性塗料領域，對油性塗料並不適用，其中主要是因為塗料成膜後，二氧化鈦粉體會被油性塗料包裹，而油性塗料透氧氣和透紫外線能力差，從而阻礙了二氧化鈦粉體的光催化能力發揮。
發明內容本發明目的在於提供一種具有優良光催化效果的自清潔塗料。
本發明又一目的在於提供一種具有優良光催化效果的自清潔塗料的製造方法。
本發明自清潔塗料按重量百分比包括3％-10％的納米二氧化鈦粉體、33％-50％的漆料、0.2-10％分散劑及其它助劑，並且所述漆料包括有金屬粉體。
本發明自清潔塗料的製造方法包括以下步驟1)首先將稀釋劑、漆料和分散劑混合均勻，其中所述漆料包括有金屬粉體，而後在高速攪拌狀態下加入二氧化鈦粉體，高速分散後即可得到分散液；2)取適量分散液，根據最終塗料中二氧化鈦含量的需要，往分散液中添加漆料和稀釋劑並進行分散。
與現有技術相比，本發明將含有金屬粉體的漆料與二氧化鈦粉體混合，漆料中含有的金屬粉體會與二氧化鈦粉體相吸附，當光照射到塗料膜表面時，二氧化鈦光催化劑表面產生的光生電子就會轉移到金屬粒子表面，從而促進光生空穴和光生電子的分離，有效提高了二氧化鈦在塗料中的光催化作用。
圖1為本明的測試效果圖。
具體實施方式
本發明自清潔塗料的製造方法包括以下步驟首先製備出高濃度的二氧化鈦分散液，然後根據需要添加適量的漆料和稀釋劑即可以配出自清潔效果優良的塗料，具體步驟如下(1)預先將稀釋劑、漆料和分散劑混合均勻，在高速攪拌狀態下加入二氧化鈦粉體，高速分散後即可得到分散液，其中分散液的組份按重量百分比為10-40％的二氧化鈦粉體、30-45％的稀釋劑和30-45％的漆料，其中漆料可以是鋁粉漆或金粉漆，而所用的分散劑都是高分子分散劑，如德國畢克公司的BYK系列，例如BYK110、BYK111，BYK105、BYK106、BYK115、BYK174等；荷蘭埃夫卡公司的EFKA4009、EFKA44、EFKA65；DEGUSA的FF-400等，並且分散劑的添加量與二氧化鈦粉體的粒徑分布有關，一般粒徑越小，添加量越大，在本實施例中分散劑的添加量為二氧化鈦粉體總重量的0.2-10％。此外，可根據需要在塗料中添加適量的固化劑、消泡劑、表面活性劑、抗氧化劑等。而分散的方式可以採用鋯珠配合分散漿在1000-3000rpm下進行球磨，或者採用分散盤3000-8000rpm進行高速分散，也可以採取兩者相結合進行分散。當然塗料中也可以含有少量的有機矽樹脂，其方法是預先將二氧化鈦粉分散在有機矽樹脂中，然後再混入漆料中，利用有機矽樹脂本身耐候性強和透氧能力強的特點以提高塗料的光催化效果和耐候性。並且所述的二氧化鈦粉體經過了特殊的表面處理以令其表面為親油性，以便能在漆料中充分潤溼分散。二氧化鈦粉體的粒徑分布小於等於30納米，晶型主要為銳鈦礦型或金紅石型或二者的混合。
(2)取適量分散液，根據最終塗料中二氧化鈦含量的需要，往分散液中添加漆料和稀釋劑。如果分散液中未加入有機矽樹脂，則此階段只需添加漆料後只要500rpm左右低速分散30分鐘即可。如果分散液中加入有機矽樹脂，則此階段只需添加漆料後須在500-1000rpm分散1-2小時。最後補充適量稀釋劑以調整塗料粘度，並加入固化劑以用於塗膜。
本發明製造的自清潔塗料可採用浸塗或噴塗工藝進行塗膜，基板材料可以是玻璃、PC+ABS或者其它家電產品中常用的塑料件。塗料膜一般在50~80攝氏度下烘烤5~15min進行固化。
本發明效果的測試方法可通過應用此塗料形成的表面膜降解動物油脂的能力來衡量。所採用的光源為365nm主波長的高壓汞燈，照射在塗料膜上的光強為2.4mW/cm2。測試時可在樣片上均勻地塗上薄薄的一層油脂，油脂量約為0.25~0.3mg/cm2。通過紫外線照射一定時間後，對照和試樣上油脂量變化的差異來衡量塗料膜的自清潔能力。
以下為實施本發明的三種方式實例1將鋁粉漆30g、二甲苯20g和1.33克的分散劑EFKA4009預先混合，然後加入二氧化鈦粉體9g，採用直徑為2cm的鋯珠進行球磨分散，攪拌漿轉速為3000rpm，球磨3小時可製備出二氧化鈦含量為15％左右的分散液。取適量分散液，添加鋁粉漆、稀釋劑和固化劑後低速攪拌30分鐘，得到含3％二氧化鈦的鋁粉漆塗料。該塗料膜具有良好的光催化效果，光照6小時後基本把表面所塗的油脂降解完。同樣該塗料膜也可對甲基橙同樣有良好的降解作用，對甲基橙溶液的降解率通過下式計算
用2.4mW/cm的紫外光照射5小時後，其降解率可達86.6％，如圖1所示，其中實驗時甲基橙濃度為0.04g/L。
實例2.
將鋁粉漆120g、二甲苯150g和1.5g分散劑BYK-110預先混合，然後在攪拌的狀態下加入二氧化鈦粉體30g，採用分散盤以6000rpm高速分散3h，製備出二氧化鈦含量為10％左右的分散液。取適量分散液，添加鋁粉漆、二甲苯和固化劑後低速攪拌30min，得到含二氧化鈦3％的鋁粉漆塗料。
實例3.
將有機矽樹脂160g、二甲苯140g、2.4gBYK-110和2.4g DisperBYK174預先混合，然後在攪拌的狀態下加入二氧化鈦粉體96g，採用分散盤以5000rpm的速度高速分散2.5h，可製備出二氧化鈦含量為24％左右的分散液。取適量分散液，添加鋁粉漆、稀釋劑和固化劑後低速攪拌60min，得到含二氧化鈦3％的鋁粉漆塗料。
權利要求
1.一種自清潔塗料，其特徵在於該塗料按重量百分比包括3％-10％的納米二氧化鈦粉體、33％-50％的漆料、0.2-10％分散劑及其它助劑，並且所述漆料包括有金屬粉體。
2.如權利要求1所述的自清潔塗料，其特徵在於所述二氧化鈦粉體表面為親油性。
3.如權利要求1所述的自清潔塗料，其特徵在於所述二氧化鈦粉體的粒徑分布小於等於30納米，晶型主要為銳鈦礦型或金紅石型或二者的混合。
4.如權利要求1所述的自清潔塗料，其特徵在於所述漆料可為鋁粉漆或金粉漆。
5.如權利要求1或2或3或4所述的自清潔塗料，其特徵在於所述自清潔塗料還包括有機矽樹脂，該有機矽樹脂為二氧化鈦粉體總重量的0.2-10％。
6.一種製造權利要求1所述的自清潔塗料的方法，其特徵在於該方法包括以下步驟(1)首先將稀釋劑、漆料和分散劑混合均勻，其中所述漆料包括有金屬粉體，而後在高速攪拌狀態下加入二氧化鈦粉體，高速分散後即可得到分散液；2)取適量分散液，根據最終塗料中二氧化鈦含量的需要，往分散液中添加漆料和稀釋劑並進行分散。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於在步驟(1)中可先將二氧化鈦粉分散在有機矽樹脂中，然後再混入漆料中。
8.如權利要求5或6所述的方法，其特徵在於所述二氧化鈦粉體表面為親油性。
9.如權利要求5或6所述的方法，其特徵在於所述二氧化鈦粉體的粒徑分布小於等於30納米，晶型主要為銳鈦礦型或金紅石型或二者的混合。
10.如權利要求5或6所述的方法，其特徵在於所述漆料可為鋁粉漆或金粉漆。
11.如權利要求5或6所述的方法，其特徵在於所用的分散的方式可以採用鋯珠配合分散漿在1000-3000rpm下進行球磨，或者採用分散盤3000-8000rpm進行高速分散，也可以採取兩者相結合進行分散。
全文摘要
本發明揭示一種自清潔塗料及其製造方法，依重量百分比計，該自清潔塗料包括3％－10％的納米二氧化鈦粉體、33％－50％的漆料、0.2－10％分散劑及其他助劑，並且所述漆料包括有金屬粉體，本發明利用金屬粉體與二氧化鈦粉體相吸附，當光照射到塗料膜表面時，二氧化鈦光催化劑表面產生的光生電子就會轉移到金屬粒子表面，從而促進光生空穴和光生電子的分離，有效提高了二氧化鈦在塗料中的光催化作用。
文檔編號C09D5/00GK1660944SQ200410015409
公開日2005年8月31日 申請日期2004年2月20日 優先權日2004年2月20日
發明者杜澤惠 申請人:漢達精密電子科技(順德)有限公司