[发明专利]一种具有光催化降解甲醛功能的超双疏涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有光催化降解甲醛功能的超双疏涂料及其制备方法和应用，所述超双疏涂料是以二氧化钛纳米粒子作为中心核，利用含氟的硅氧烷和硅酸酯类物质共水解形成氟硅纳米小球，紧紧包裹二氧化钛纳米粒子，所形成的具有核壳结构的纳米粒子的悬浮液。本发明所得超双疏涂料可以用于玻璃，纸片，钢铁等不同的基底上；所制备的涂层不仅疏水疏油，而且对一些如乙二醇，甲苯等有机物也表现出良好的排斥作用；所制备的涂层在紫外灯的照射下，还具有一定的光催化降解甲醛的效果。与现有技术相比，不仅所制备的涂层制备方法简单、成本低廉、有利于大规模工业化生产，而且所制备的涂层具有多种性能，如自清洁、超双疏、光催化、抗油污、抗结冰等。

技术领域

本发明涉及一种具有光催化降解甲醛功能的超双疏涂料及其制备方法和应用，属于超双疏涂料技术领域。

背景技术

受到荷叶表面超疏水现象的启发，越来越多的科研工作者致力于利用仿生学原理制备超疏水材料。超疏水表面具有自清洁、防结冰、防雾等较多的性能，然而其表面存在着被油润湿和污染的缺陷。因此与超疏水表面相比，超双疏表面就有着更大的应用范围和价值。超双疏表面一般指材料表面对水和油的接触角大于滑动角小于的表面。因此，超双疏表面就会有疏水疏油、自清洁、抗油污、抗腐蚀等多种特殊的功能，具有很大的商业价值。

超双疏表面的制备主要来自两个方面：一是微观的纳米粗糙结构，二是低表面能物质的修饰。构造微观纳米粗糙结构的方法有很多，如等离子腐蚀法，升华制孔法，层层叠加法等，这些方法技术要求高、步骤繁杂、成本高、难以实现大规模生产。因此，目前设计操作简单、成本低廉、易于工业化生产的超双疏材料成为研究热点。在现有技术中，有人发明了一种以二氧化硅为大球，氟硅纳米颗粒为小球的树莓状纳米粒子涂层。该涂层展现了非常好的超疏水性能，但疏油性能较差，并且所制备的涂层没有光催化效果。

此外，甲醛在室内达到一定浓度时，会对人体造成一定的伤害，当浓度较高时，甚至会对人的生命造成威胁。因此，发明一种能有效降解室内甲醛浓度的涂料的意义非常大。

发明内容

发明目的：为了解决超双疏表面制备技术难度大、操作成本高、难以大规模生产等问题，本发明提供了一种简单、方便、普适、可大面积制备的超双疏涂料及其制备方法和应用。

发明内容：本发明公开了一种具有光催化降解甲醛功能的超双疏涂料，所述超双疏涂料是以二氧化钛纳米粒子作为中心核，利用含氟的硅氧烷和硅酸酯类物质共水解形成氟硅纳米小球，紧紧包裹二氧化钛纳米粒子，所形成的具有核壳结构的纳米粒子的悬浮液。

所述二氧化钛纳米粒子为锐钛矿型二氧化钛纳米粒子，其粒径为30～100nm。

所述具有光催化降解甲醛功能的超双疏涂料的制备方法，包括以下步骤：

将二氧化钛纳米粒子溶解分散在醇溶液中，然后搅拌中依次加入催化剂、共溶剂、硅酸酯和含氟硅氧烷，反应，即得所述超双疏涂料。

优选，包括以下步骤：

(1)称量一定质量的二氧化钛纳米粒子，将其溶解在一定体积的醇溶液中，搅拌25‐35min，超声分散10‐20min，得到纳米二氧化钛颗粒分散均匀的分散液；

(2)向步骤(1)得到的分散液中边搅拌边先后加入催化剂、共溶剂、硅酸酯和含氟硅氧烷，至少反应24h，即得所述超双疏涂料。

所述醇溶液为甲醇、乙醇或异丙醇溶液中的任意一种或几种。

所述催化剂为氢氧化钠、氨水或盐酸中的任意一种或几种。

所述共溶剂为水。

所述硅酸酯类为正硅酸四丁酯、正硅酸四乙酯或者硅酸乙酯中的任意一种或几种。