[发明专利]一种自清洁抗菌防雾薄膜

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子和纳米光催化粒子复合薄膜领域，具体涉及一种自清洁抗菌防雾薄膜。

背景技术

目前，研究比较多的半导体光催化剂大多数都属于n型宽禁带半导体，例如Ti0₂、ZnS、Sn0₂、ZnO、SrTi0₃、V₂0₅等。其中这些半导体化合物中Ti0₂、CdS和ZnO的光催化活性比较好，但PbS等一些半导体含有重金属离子，CdS、ZnO等在光照射时不稳定，容易腐蚀而产生Cd²⁺、Zn²⁺离子，这些重金属离子离子对环境影响很大。相比于其他材料, Ti0₂具有催化活性高、氧化能力强、化学及光稳定性高、耐热性好、无毒、价廉、来源丰富等优点，成为目前最有前途的绿色环保型催化剂之一。然而，当材料进入纳米尺度，表面活性中心增多可提高其化学催化和光催化的反应能力，纳米TiO₂ 一方面凭借其价廉无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好、易制备成透明薄膜等优点，成为光催化抗菌建筑材料（抗菌陶瓷、玻璃等）的新宠。它利用光源的照射，产生氧化能力极强的氢氧自由基，和周围的有害气体、污染物、细菌接触后，进行氧化-还原反应，可有效杀灭细菌及消除各种有害气体，同时将有害物转化为无污染的水和二氧化碳，从而达到净化环境，净化空气之功效。另一方面，纳米TiO₂在紫外光照射下具有超亲水性，当水滴接触到其表面时，会迅速铺展，形成均匀的水膜，将存在的无机物如灰尘、污垢漂浮起来，最后通过均匀水膜的重力作用将漂浮的灰尘、污垢带走，实现自清洁。另外，在紫外光激发条件下，既使空气中的水分或者水蒸气凝结，TiO₂薄膜的表面冷凝水也不会形成单个水滴，而是形成水膜均匀地铺展于其上，所以表面不会发生光散射的雾。当有雨水冲过，表面附着的雨水也会迅速扩散成为均匀的水膜，这样就不会形成分散视线的水滴，可以起到防雾的作用。

现有技术中大多在玻璃，陶瓷等无机材料基材表面镀上纳米级TiO₂ 薄膜，其方法主要有：磁控溅射法、化学气相沉积法（CVD）以及溶胶凝胶法等，这些制备方法存在着设备要求高、薄膜颗粒尺度难以控制以及无法大面积均匀成膜等缺点；也有将纳米级TiO₂加入到涂料中制得具有自清洁和抗菌功能的涂层，但很多存在TiO₂对太阳能利用率低、光催化活性不够高，光催化稳定性不够好等缺点。本发明采用球磨/ 超声/ 高速搅拌的方法将Ti0₂纳米粒子均匀分散于分散介质中，与有机高分子和助剂充分混合，干燥得到母粒；母粒通过普通的挤出吹塑、压延、拉伸或挤出浇塑制备得到自清洁抗菌防雾薄膜。所述的Ti0₂纳米粒子可以为的种类较多，利用其制备的纳米TiO₂ 纳米粒子浆料与有机高分子和助剂共混，具有光催化活性高、共混性好、制作步骤简单、操作方便等优点，制得的自清洁抗菌防雾薄膜是将纳米TiO₂ 粉体均匀分散于塑料基材之中，具有由内至外的抗菌功能，杀菌率高达99%。此法制备的自清洁抗菌防雾薄膜具有很高的可见光透过率以及自洁净作用，可与压敏胶、热敏胶复合，作为建筑玻璃、车辆、轮船视窗的贴膜。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种具有良好的可见光透明性、可遮蔽紫外光线、具有自清洁，杀菌除菌和防雾效果的一种自清洁抗菌防雾薄膜及其制备方法和用途。

本发明目的的实现方式为：一种自清洁抗菌防雾薄膜，是由下述方法制备的，制备的具体步骤如下：

（1）制备TiO₂ 纳米粒子浆料，具体步骤如下：

①酸化处理：把TiO₂ 纳米粒子粉体加入质量浓度为68%-99%的硝酸或乙酸中，控制混合液的pH=1-5；在30-60℃的水浴条件下，酸化处理1-10小时，酸化过的TiO₂在30-60℃烘干备用；

所述TiO₂ 纳米粒子粉体平均粒径为15-30nm；

②配制溶液：先在容器中加入表面活性剂，然后加入表面稳定剂，最后加入酸液，其中表面活性剂、表面稳定剂、酸液的质量比为（2-10）：（2-10）：（0.005-0.015），在搅拌器上搅拌，在20-60℃的恒温水浴中加热0.5-2小时，配制好溶液待用；