自洁净 尘氟碳涂料 的研究

近些年，中国许多地区的雾霾问题比较严重，雾是当然自然现象，伤害不大；霾是由空气中的尘土、盐酸、氰化钠、有机物等颗粒构成的。雾霾颗粒的限度较为小，从0.001μm 到10μm，均值直徑大概在1~2μm上下。这类颗粒物自身既是一种污染物质，也是感冒病毒、结核菌、肺炎链球菌、重金属超标、苯系物等致癌物质的媒介，带有各种各样对身体危害的细颗粒物、有毒物质达20多种多样。因为粒度小（即PM2.5），易被身体消化吸收，十分有助于孩子成长及身体健康，特别是在对呼吸道、内分泌系统伤害比较大，危害生殖系统工作能力，并且会提高感染性病原菌的活力，使传染性疾病增加。

本试验科学研究了一种带有纳米技术TiO₂的氟碳喷涂镀层，这类镀层刷在房屋建筑表层后，与气体触碰，能高效地抑止霾的出现并溶解霾，降低霾的伤害。纳米技术TiO₂做为纳米复合材料具备很多特点，小规格效用、表层与页面效用、量子科技规格效用、宏观经济量子科技隧穿。纳米技术TiO₂是一种半导体器件，Bickley等研究发现，锐钛矿型TiO₂的禁带宽度为3.2eV，在阳光照射尤其是紫外线的直射下其带入电子器件便会越迁至导带，进而产生光生电子器件和光生空穴对，电子器件与空气中的o2产生反映，转化成基酶的超氧离子·O₂^–，而空穴则与表层水或OH^–反映合成具备强氧化性的羟基自由基·OH，羟基自由基具备很高的化工活力，可以毁坏有机化合物的C—C、C—H、C—O、C—N、N—H、O—H键，因此纳米技术TiO₂能高效地对有机物类、氮化合物、酯类化合物、卤代脂肪烃、卤代对二甲苯、氟苯对二甲苯、替代苯甲醛、苯系物、杂环化合物、染剂、表活剂、化肥等开展光催化反应速度，最后将其溶解为H₂O、CO₂等有机物小分子水，进而清除了其对自然环境的环境污染。针对有机物污染物质的解决也都获得了预估的实际效果。

钛酸丁酯：工业用品，南京市尊德贸易有限公司；工业乙醇：分析纯，天津津东天正细致化学药品厂；醋酸：分析纯，济宁市华凯环氧树脂有限责任公司；纳米二氧化钛专用型润湿剂TDL-ND： 工业用品，南京市天行新型材料有限责任公司；水溶性涂料消泡剂DC65：工业用品，道康宁（我国）集团有限公司；pH 调理剂AMP-95：工业用品，广州润宏化工有限公司；氟碳喷涂保湿乳液：工业用品，长兴化工厂；流平剂Si-well-Rebon SR 106：工业用品，广东省雷邦高新科技原材料有限责任公司；涂膜改性剂：工业用品，广州市恒宇化工有限公司。

马尔文纳米粒度仪Zetasizer APS：进口的；高速分散机ZTF-M-I：上海市众托实业有限公司； 快速分散化研磨器ZFS-1.5/2.2：上海市臻煊机电工程贸易有限公司；电加热鼓风干燥箱202-00S：长沙市科怡实验仪器有限责任公司；箱式电阻炉SX2-4-10（马沸炉）：金坛市华城润华试验仪器厂。

1.3.1 胶体溶液-疑胶法制取纳米技术TiO₂

胶体溶液-疑胶法可以在较低温度下制取高纯、粒度遍布匀称、有机化学活力大的双组分或多组分分子结构级纳米技术TiO₂，实际加工工艺如下所示。

在彻底干躁的量杯中添加工业乙醇、醋酸，再添加适量的钛酸丁酯，分散化10~20min。在迅速拌和下，将工业乙醇和去离子水、润湿剂的混合物质滴进以上液态中。滴加满后，水浴加热至70~75℃，再次拌和10~20min 后，静放30~60min，获得匀称的微淡黄色疑胶，用烘干箱110~120℃烘干处理，放进马沸炉中400~600℃培烧、活性获得淡黄色粉末状。反应方程如下所示：

1.3.2 自清清洁霾建筑涂料的制取

将淡黄色纳米技术TiO₂粉末状放进加有去离子水、润湿剂、有机硅消泡剂并正快速分散化的液态中，分散化湿润20~30min，滴入稀释液的pH调理剂，使pH为7~9，分散化10~15min，随后快速碾磨4~6h，获得纳米技术分散化液。检测纳米技术分散化液的粒度，达标后，中等速度分散化下添加保湿乳液、流平剂、防沉剂、涂膜改性剂，分散化40~60min后获得自清清洁霾建筑涂料。

图1 纳米技术分散化液粒度遍布

图1是用纳米粒度仪检测纳米技术分散化液的粒度布局图，可以看得出粒度关键聚集在15~30nm 中间，在多次试验时发觉有很多要素危害分散化液中TiO₂粒度的尺寸和遍布。将标准控制在最好，粒度可以集中化在5~10nm，操纵不太好会＞100nm，乃至集中化在几十微米，与此同时可靠性不太好，易团圆、地基沉降。通过剖析，危害分散化液中TiO₂粒度尺寸的要素具体有下面一些层面。

2.1.1 水解反应速率的危害

试验发觉：水解反应速率过快，实验操作过程中也有很多的小块斜板沉淀池物转化成，无法得到平稳的全透明胶体溶液。这将同时影响到以后的TiO₂分散化液的颗粒物尺寸和遍布，因此要添加适量的醋酸，并操纵不错加工业乙醇和去离子水、润湿剂的混合物质的速率，与此同时要调节好中后期沙浴提温的速率。

2.1.2 马沸炉烤制溫度的操纵

马沸炉的环境温度要调节好，提温过快和不恰当的溫度，烤制時间太长或过短，都是会造成粒度增加。

2.1.3 润湿剂的危害

采用适合的润湿剂，将进一步提高试验的通过率，更非常容易获得粒度遍布理想化的纳米技术TiO₂分散化液。

2.1.4 快速碾磨的危害

试验发觉，研磨设备的功率对纳米技术TiO₂的分散化有较大的危害。当转速比做到一定抗压强度时，碾磨高效率会明显增强，更非常容易短期内内将纳米技术TiO₂分散化开，更非常容易获得粒度遍布理想化的纳米技术TiO₂分散化液。

图2 纳米技术TiO₂对氮氧化合物的功效检验結果对比分析

图2（A）为在密闭式透光性的器皿中，放进刷涂有自清清洁霾镀层的测试板，随后充进检验汽体，检测浓度值转变。从图2 可以看得出，前10min，在没光的情形下，汽体浓度值转变非常少； 在太阳光的直射下，15min 内，NO和NO_X的浓度值快速降低；而（B）为沒有刷涂自清清洁霾建筑涂料的对照实验，汽体浓度值转变较小。检测中心检测的結果也表明，自清清洁霾镀层可以有效的除去净化处理空气中的氮氧化合物、室内甲醛，污泥负荷达70%以上，进而可以抑止空气中O₃及二次细颗粒物的转化成，空气中的氮氧化合物的除去，有利于降低雾霾天气及光化学污染等环境污染问题的产生。

将刷有乳白色氟碳喷涂的金属片上，右半部一部分，刷上自清清洁霾建筑涂料，放到户外室外服务平台。图3是刚放到户外下完雨后的设计效果图，可以看得出，左一部分亲水性，有显著的水雾，右半部一部分亲水性，水的表面张力十分小，这有利于降水对污染物质的清理。

图3 自清清洁霾建筑涂料镀层的亲水性试验

图4为刷有自清清洁霾建筑涂料的不锈钢板置放一个月后的设计效果图。图5是刷有自清清洁霾建筑涂料的不锈钢板置放6个月后的设计效果图。

图4 自清理试验結果

图5 自清理试验結果

从图内可以看得出，自清清洁霾建筑涂料拥有显著的自清理实际效果。根据很多试验，危害自清清洁霾镀层的的自清理功效的危害各种因素如下所示。

2.3.1 不一样的环氧树脂对自清清洁霾建筑涂料自清理功效的危害

各自用氟碳喷涂保湿乳液、苯丙乳液、水性聚氨酯分散化液镀层开展比较实验发觉，仅有氟碳喷涂镀层才可以作出自清理实际效果时间长、几乎无失光的净霾镀层。氟碳喷涂镀层室外置放6个月后仍有有效的自清理实际效果；乃至加快衰老400h后，仍显示出非常好的自清理作用。而比照苯丙乳液、水性聚氨酯分散化液中纳米技术TiO₂在镀层中成分同样的情形下，自清理功能在室外下仅有2~5 个月。因此最后采用氟碳喷涂保湿乳液做为自清清洁霾建筑涂料的涂膜成分。

2.3.2 纳米技术TiO₂的粒度遍布与在镀层中的成分对自清理功效的危害

试验发觉，纳米技术TiO₂的粒度遍布越集中化在更小的纳米粒度下，催化反应越强，自清理实际效果越好；镀层中纳米技术TiO₂成分越高，自清理实际效果越显著。可是，也会迅速地脱层，最终无效。因此，针对不一样粒度遍布的纳米技术TiO₂有不一样的最好添加量，太少则奏效很慢，太更多就是无效太快。

通过很多试验发觉，纳米技术TiO₂与氟碳喷涂保湿乳液做成的自清清洁霾建筑涂料具备高效率的自清理、净霾作用，与此同时涂膜全透明，对板材自身色调无危害，并且工程施工简易便捷、耗能少，不导致二次污染。当越多的工程建筑表层刷有自清清洁霾建筑涂料时，对降低雾霾的环境污染越有益。自然，自清清洁霾建筑涂料也是有一定的有效期限，大约3~5a会对下边的镀层有一定的脱层功效，因此解决净霾建筑涂料的使用进行更深层次普遍的科学研究。

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