[发明专利]光催化涂层

说明书

技术领域

本发明涉及涂料组合物和具有由涂料组合物形成的光催化涂层的带涂层的制品，尤其是在建筑材料中的应用，例如屋顶粒料。

背景技术

由于藻类生长或其他介质导致的建筑物表面变色一直是困扰建筑业多年的难题。变色往往是由于蓝绿藻和其他通过空气传播的污染物(例如烟尘和油脂)的存在所引起。

解决该问题的一个方法是为建筑物表面涂覆包含光催化剂和粘结剂(通常为硅酸盐粘结剂)的组合物。当暴露于阳光下时，光催化剂可以光氧化导致变色的有机材料。

光催化二氧化钛(TiO₂)粒子可以用于提供光催化活性，例如用在屋顶粒料中。为了获得长期的光催化性能，可以在涂料组合物中使用相对高含量的硅酸盐。这可能影响带涂层粒料的颜色，并且降低它们的光活性。

发明内容

本发明涉及涂料组合物以及通过涂覆涂料组合物得到的带涂层的制品。

本发明的涂料组合物通常包含光催化粒子和含有硼酸、硼酸盐、或它们的组合的碱金属硅酸盐粘结剂。优选地，光催化粒子为过渡金属催化剂。特别优选的光催化剂包括：结晶锐钛矿型TiO₂、结晶金红石型TiO₂、结晶ZnO以及它们的组合。涂料组合物中所用的光催化粒子通常具有约1nm至约1000nm范围内的平均粒度。优选的平均粒度的范围为约1nm至约200nm，最优选的范围为约1nm至约100nm。涂料组合物中光催化粒子的固体重量百分比的范围为约0.1％至约90％。优选的重量百分比的范围为约30％至约80％，最优选的范围为约40％至约70％。适用于本发明的碱金属硅酸盐粘结剂包括硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾、以及它们的组合。

本发明中可以使用任何硼酸，包括原硼酸、焦硼酸、偏硼酸、四硼酸、五硼酸以及其他多硼酸。优选的硼酸是原硼酸。本发明中可以使用任何硼酸盐，包括无水或水合原硼酸盐、焦硼酸盐、偏硼酸盐、四硼酸盐、五硼酸盐以及其他多硼酸盐。优选的硼酸盐为四硼酸钠(硼砂)。特别优选的硼酸盐为五水四硼酸钠(五水硼砂)。涂料组合物中所用的硼酸、硼酸盐、或它们的组合的固体重量百分比通常大于约0.1％。优选的重量百分比大于约10％，最优选的百分比大于约20％。

将涂料组合物涂覆在基底制品上，然后在回转窑、烘箱或者其他合适的设备中将其加热至高温，可以生成具有改良的耐久性的光催化涂层。优选的制品包括易受由于藻类生长或其他介质(例如粉尘、灰尘、烟尘、花粉等通过空气传播的颗粒)所产生的变色影响的建筑材料。一种特别优选的制品是屋顶粒料。采用实例部分中描述的涂层耐久性测试法来测量所得涂层的耐久性，其结果可以大于约80％，更优选地大于约90％，最优地约100％。

具体实施方式

本发明涉及包含光催化粒子和含有硼酸、硼酸盐、或它们的组合的碱金属硅酸盐粘结剂的涂料组合物，以及具有改良的耐久性的光催化涂层的带涂层的制品。本发明中，采用实例部分中描述的涂层耐久性测试法来表征光催化涂层的耐久性。

通过以下方法形成光催化涂层：将涂料组合物涂覆在基底制品上，然后加热至最低约170℃、最高约650℃的高温，优选的温度为约200℃至约450℃。该涂层可以预防基底制品因藻类生长或其他介质而变色。就本发明的用途而言，涂层可以具有多个层。

适用于本发明的基底制品可以为能够耐受至少约170℃的温度的任何陶瓷、金属、或聚合物材料或它们的复合材料。优选的制品包括易受由于藻类侵扰或其他介质(例如粉尘、灰尘、烟尘、花粉等通过空气传播的颗粒)所产生的变色影响的建筑材料。例子包括：屋面材料、混凝土和水泥材料、石膏、沥青、陶瓷、灰墁、水泥浆、塑料、金属或带涂层的金属、玻璃、或它们的组合。其他例子包括：池面、墙面材料、壁板材料、地板、过滤系统、冷却塔、浮标、海堤、护岸、船体、码头、以及沟渠。一种特别优选的制品为屋顶粒料，例如由粘板岩、绿岩、花岗岩、暗色岩、石英砂、页岩、霞石正长岩、玄武石、碎石英石、矿渣等形成，并且粒度(以直径计)在约300μm至约5000μm范围内的屋顶粒料。通常将屋顶粒料部分地嵌入基底屋面材料(例如沥青浸渍的屋顶板)，从而保护基底材料免受阳光和环境恶化的影响。另一种特别优选的制品为瓦片，例如由陶器、石头、瓷器、金属、聚合物、或它们的复合材料形成的那些瓦片。瓦片通常用于覆盖屋顶、天花板、地板、以及墙面，或其他物体(例如桌面)，以提供耐磨性、耐候性和/或耐火性。