返回顶部
返回首页
返回首页
今日    | 手机版 | 信息站 | 企业 | 原料 | 热点 | 商道 | 资讯 |
home 您现在的位置: 首页 >涂料油漆>产品资讯 > 详细信息
锐钛矿型纳米级TiO2改性内墙乳胶漆的性能研究,对经锐钛矿型纳米TiO2改性的内墙丙烯酸乳胶漆进行了SEM 形貌表征及能谱分析, 并通过紫外可见光谱分析对其在对紫外线的屏蔽性能、光催化净化空气、抗菌解毒等方面性能进行了分析和探讨
2019年07月19日    阅读量:1846     新闻来源:中国建材网 cnprofit.com    |  投稿

1  引 言

乳胶漆属水性涂料, 安全、无毒、不污染环境, 无火灾危险, 符合环保要求, 还具有成膜性好、耐擦洗、耐候性、流平性等优良性能。近年来, 乳胶漆的研究方向主要集中于新颖合成技术的研究, 高性能( 涂刷性、抗回粘性、耐碱、耐污、耐水洗刷性、抗菌等) 乳胶漆的研制。


纳米T iO2 作为20 世纪80 年代发展起来的主要纳米材料之一, 具有多种优异功能中国建材网cnprofit.com。不仅具有优异的颜料特性- 高遮盖力、高消色力、高光泽度、高白度和强的耐侯性外, 还具有特殊的力学、光、电、磁功能;更具有高透明性、紫外线吸收能力以及光催化活性[ 1] 。因此纳米T iO2 复合乳胶漆的研究市场非常巨大。


纳米T iO2 有锐钛矿型、金红石型和板钛矿型3种, 板钛矿型因其结构的不稳定性而极少使用。锐钛型的光活性比金红石型高, 原因是锐钛型的能带隙为3. 2eV, 金红石型的能带隙为3. 0eV, 前者较后者高0. 2eV[ 1] 。将锐钛矿型纳米T iO2 用作内墙涂料中的填料时, 有效的紫外线作用区域为􀀁< 380nm, 室内荧光灯表面的辐射量为0. 2mW/ cm2 , 所以在明亮的室内也有光催化效果。


2  实 验

2. 1  主要原料及实验仪器

锐钛矿型纳米T iO2 , 青岛科技大学纳米研究所提供; 丙烯酸乳胶漆, 青岛大洋涂料提供; 纳米T iO2 改性内墙丙烯酸乳胶漆, 青岛科技大学纳米研究所与青岛大洋涂料合作研制。Cary 500 U VisNIR Spect ro photometer , 美国VARIAN 公司; JSM-6700F 的场发射扫描电镜( 带能谱) , 日本电子公司。


2. 2  实验方法

纳米T iO2 改性内墙丙烯酸乳胶漆的制备: 称取适量锐钛矿型纳米TiO2 粉末制成去离子水悬浮液, 同时添加适量的阴离子型表面活性剂, 以保持颗粒的悬浮稳定性. 超声波预分散30 min, 将分散好的浆料添加至丙烯酸乳胶漆中, 使TiO2 的质量分数为0. 7% , 制备完成。将纳米T iO2 改性乳胶漆、普通丙烯酸乳胶漆分别涂刷于普通玻璃片上, 室温自然干燥待测。用Cary 500 U V Vis NIR Spect ro photometer 测试其紫外-可见光学特性; 用JSM-6700F 的场发射扫描电镜测试其形貌, 同时进行能谱分析。


3  结果与讨论

3. 1  纳米TiO2 改性内墙乳胶漆的形貌及能谱分析

由于纳米T iO2 微粒尺寸小, 比表面积大, 表面原子数多, 表面能高, 表面原子严重配位不足, 因此具有很强的表面活性与超强吸附能力, 纳米材料的众多优良特性即因此而来。锐钛矿型TiO2 的X 衍射分析如图1 所示。

锐钛矿型纳米级TiO2改性内墙乳胶漆的性能研究,对经锐钛矿型纳米TiO2改性的内墙丙烯酸乳胶漆进行了SEM 形貌表征及能谱分析, 并通过紫外可见光谱分析对其在对紫外线的屏蔽性能、光催化净化空气、抗菌解毒等方面性能进行了分析和探讨 中国建材网,cnprofit.com

图1  锐钛矿型TiO2 的XRD 谱图

 图2 为纳米TiO2 改性内墙丙烯酸乳胶漆涂膜断面的SEM 照片及相应的能谱分析图。图3 为在改性乳胶漆涂膜断面任取两点进行的能谱分析图。SEM照片上清晰地显示出乳胶漆表面是一种起伏不平的颗粒膜, 这种粗糙的表面将极大地提高薄膜的表面积, 不但反应物在薄膜表面的吸附量增大, 而且光线在这样的表面须经多重反射才能离开, 光吸收及利用率必然得到提高, 有利于催化反应的进行。涂膜断面及断面任取两点进行的能谱分析显示, 乳胶漆中各组分分布均匀, 添加量为0. 7% 的纳米TiO2 呈均匀分布。

锐钛矿型纳米级TiO2改性内墙乳胶漆的性能研究,对经锐钛矿型纳米TiO2改性的内墙丙烯酸乳胶漆进行了SEM 形貌表征及能谱分析, 并通过紫外可见光谱分析对其在对紫外线的屏蔽性能、光催化净化空气、抗菌解毒等方面性能进行了分析和探讨 中国建材网,cnprofit.com


3. 2  对紫外线的屏蔽性能

太阳光中的紫外线是造成乳胶漆老化的一个重要因素。紫外线波长介于200 ~ 400nm 之间, 分为UVA、U VB、UVC 3 个区段, U VC( 200~ 275nm) 可被同温层的臭氧吸收, 到不了地面。而UVB ( 280 ~320nm) 、UVA( 320~ 400nm) 能作用于各种材料、物质表面及内部, 造成材料老化。


紫外线的波长越短, 能量越强, 对乳胶漆的耐久性危害也就越大。虽然内墙乳胶漆的老化现象较之外墙乳胶漆要轻缓许多, 但在室内有较强烈光线影响及照明作用时, 对内墙乳胶漆的老化作用仍不能忽视。经纳米TiO2 改性的乳胶漆则可以散射紫外线, 但不反射可见光。未经改性的乳胶漆和经纳米T iO2 改性的乳胶漆对紫外光的屏蔽效果如图4 所示。

锐钛矿型纳米级TiO2改性内墙乳胶漆的性能研究,对经锐钛矿型纳米TiO2改性的内墙丙烯酸乳胶漆进行了SEM 形貌表征及能谱分析, 并通过紫外可见光谱分析对其在对紫外线的屏蔽性能、光催化净化空气、抗菌解毒等方面性能进行了分析和探讨 中国建材网,cnprofit.com

图4  含纳米T iO2 的丙烯酸乳胶漆

 由图4 可见, 经纳米TiO2 改性的丙烯酸酯内墙乳胶漆对UVB、UV C 区段的紫外线有很好的屏蔽性能,而又能很好的透过可见光。这是由于纳米T iO2 是n型宽带隙半导体, 其电子结构由充满电子的价电子带( O2p) 和没有电子的空轨道形成的导带( Ti3d) 构成,存在禁止带间隙。


当一能量大于或等于禁止带间隙的光子( 波长< 400nm 的紫外光) 入射到TiO2 粒子上时, 比禁止带间隙能量大的光子被吸收, 价电子带的电子跃迁至导带, 而使T iO2 具有强烈吸收紫外线的能力[ 4] 。纳米T iO2 除具备吸收紫外线的功能外, 还具有很强的散射紫外线能力。紫外线本质上是电磁波, 当紫外线作用到介质中的纳米TiO2 粒子时, 由于纳米TiO2 粒子尺寸小于紫外线的波长, 纳米T iO2 粒子中的电子被迫振动( 其振动频率与入射光波的频率相同) , 成为二次波源, 向各个方向发射电磁波, 这就是紫外光的散射。


3. 3  光催化净化空气性能探讨

由上述可知, 纳米T iO2 在吸收能量高于其禁带宽度的短波光辐射后, 产生电子跃迁, 价带电子被激发到导带, 形成空穴􀀁电子对, 并将能量传递给周围的介质,由此可诱发光催化反应, 具有光催化能力[ 5] 。图5 显示了纳米TiO2 和经纳米T iO2 改性的乳胶漆对波长< 400nm 的光辐射的吸收情况。

锐钛矿型纳米级TiO2改性内墙乳胶漆的性能研究,对经锐钛矿型纳米TiO2改性的内墙丙烯酸乳胶漆进行了SEM 形貌表征及能谱分析, 并通过紫外可见光谱分析对其在对紫外线的屏蔽性能、光催化净化空气、抗菌解毒等方面性能进行了分析和探讨 中国建材网,cnprofit.com

图5  纳米T iO2 和含纳米T iO2 的丙烯乳胶漆的UVvis 光学特性

 在紫外光的有效作用下, 纳米T iO2 光催化剂对有机物有很强的降解作用, 能与空气中的甲醛、氨气、苯等有害气体发生反应, 将它们转化为无毒化合物, 对环境空气起到极好的净化作用, 并能避免二次污染的发生。由图4、5 可见, 经纳米TiO2 改性的乳胶漆对紫外光有优良的吸收性能, 结合纳米T iO2 的光催化性能,此种改性乳胶漆对甲醛等多种有毒有害气体必定具一定的净化效果, 具体性能指标有待进一步实验论证。


3. 4  抗菌耐污性能的探讨

因为纳米T iO2 具有极强的吸附能力, 这使得纳米粒子对于无论是促使物质腐败的氧原子、氧自由基, 还是产生其它异味的烷烃类分子等, 均具有极强的抓俘能力。其抗菌机理[ 6] 是在可见光照射下, 激发的电子同吸附在涂层表面上的氧产生活性氧( 即O2- ) , 同时失去电子。带正电的空穴氧化羟基( 􀀂 OH) 生成羟基自由基( OH ) , O2- 和OH 具有很强的氧化性能, 能很容易破坏细菌的细胞膜, 使细胞质中的活性酶被破坏掉, 导致细菌死亡, 并能降解由细菌释放出的复合物。从而不难推断出经纳米TiO2 改性乳胶漆能有效杀死细菌, 具有防腐抗菌功能。其抗菌性能指标有待进一步实验论证。


3. 5  纳米改性乳胶漆的其它性能指标

纳米改性乳胶漆的其它性能指标如表1 所示。

表1  纳米改性乳胶漆的性能指标

锐钛矿型纳米级TiO2改性内墙乳胶漆的性能研究,对经锐钛矿型纳米TiO2改性的内墙丙烯酸乳胶漆进行了SEM 形貌表征及能谱分析, 并通过紫外可见光谱分析对其在对紫外线的屏蔽性能、光催化净化空气、抗菌解毒等方面性能进行了分析和探讨 中国建材网,cnprofit.com

4  结 论

综上所述, 纳米T iO2 改性内墙丙烯酸乳胶漆在具备优良的抗老化性能的同时, 具备了净化空气、抗菌解毒、除臭自洁的优良功效。另外, 纳米TiO2 尺寸小, 比表面积大, 因而与基体的接触面积也很大, 当乳胶漆材料受到冲击时, 会产生比一般填料更多的微开裂, 吸收更多的冲击能, 从而阻止和钝化裂纹的进一步扩展, 使高分子基建涂料的韧性和强度得到很大的提高。从而提高了涂膜的耐洗刷性能; 同时由于它改善了组分的流动性, 缩短了成膜固化时间。


但目前纳米TiO2 在乳胶漆中的应用仍处于初级阶段, 如何保证纳米TiO2 在乳胶漆中的分散性成为一个主要的问题。目前, 最有效的方法是对其进行有机或无机包覆改性。另外, 纳米材料的应用不单单是一个混合添加的过程, 要和乳胶漆中的其它组分匹配, 如果纳米TiO2 的选型不当, 或添加量不适, 反而会降低乳胶漆其它方面的性能。


另外, 须建立新的、较简便的检测方法来测定乳胶漆中添加的纳米材料的粒度及分散状态。对开发成熟的纳米复合乳胶漆, 需逐步建立起一套新的严格的纳米涂料的评价体系, 规范市场秩序, 继续加大研究开发投入, 以提高我国乳胶漆的档次 。


标签:行业资讯原料动态建材百科产品资讯建材应用装修百科市场评论技术中心家装材料成品材料建筑基材建筑施工涂料油漆墙体幕墙建筑材料
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与本网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571

全站地图 | 二级目录 | 上链请联系QQ:23341571

深圳网络警察报警平台 深圳网络警
察报警平台

公共信息安全网络监察 公共信息安
全网络监察

经营性网站备案信息 经营性网站
备案信息

中国互联网举报中心 中国互联网
举报中心

中国文明网传播文明 中国文明网
传播文明

深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
电子标识