纳米抗菌涂料

纳米清洁抗菌涂料的制备及应用

学校：沈阳化工大学

专业：无机非金属材料工程

班级：无非1003

学号：10040325

姓名：崔洋

研究背景

近年来我国经济快速发展，全国各地城镇建设也进入了一个全新的发展阶段，这标志着建筑业作为国民经济支柱产业的地位更加显著。与之相关的建筑涂料产业也同样处于高速增长的时期。据相关部门统计，我国建筑涂料在整个涂料工业中的产值所占比例已达到40%以上。回顾十多年前我国建筑涂料的生产水平和研发水平还都比较低、产品质量差、品种单一、单位能耗大、生产企业规模小。经过近十年的发展，我国的涂料生产和研发水平都有了很大的进步，但同时也面临着产品更新速度慢、研发水平不高等问题。

随着人们生活水平的提高，对室内装饰的要求也在不断提高。随之而来的是对甲醛这一化学气体毒性的重视，它既是一种致癌物，也是一种在很低浓度就能引发过敏症状的刺激剂。SO2和NO2也是两种主要的室外空气污染物。因此，从室内外环境中清除HCHO、SO2和NO2气体是研究的方向。科研人员利用纳米TiO2光催化涂料净化大气污染物。这是一种新型的环保涂料，具有杀菌和清除空气污染物的能力。光催化纳米涂料在紫外线照射下，大多数污染物被完全分解，最终生成CO2、水和无机离子。这一新技术的应用对于环境污染的治理具有深远的意义。现有净化空气涂料多是通过在涂料中添加锐钛矿型纳米二氧化钛来达到净化空气的效果。锐钛矿型纳米二氧化钛吸收光能量后能产生OH-自由基与负氧离子。OH-自由基与负氧离子具有很强的氧化还原能力，能分解氧化空气中的污染物，达到净化空气的目的。但是二氧化钛的价格相对较高，不能够普片的应用在所有有需要的家庭中，因此寻找可用的替代物成为重中之重。

氧化锌具有良好的热稳定性、持久性，特别是锌元素是人体所必需的微量元素，与人体相容性好，价格较低，且近年来人们发现纳米氧化锌也具有抗菌活性，使其成为良好的选择．为检验纳米二氧化钛与纳米氧化锌形成复合物后是否仍保持高的抗菌活性，本研究初步将纳米二氧化钛与纳米氧化锌充分混合加入醇酸树脂中，并测定其新型复合涂料的除菌性。

国内外发展概况

设在希腊的欧盟公民健康和保护研究所与来自丹麦、法国、意大利和希腊的企业共同协作，经过 3 年时间开发出了一种特殊性能的氧化钛纳米涂料。这种特殊材料可以吸收空气中有害的有机物和无机物分子，并在太阳光紫外线的作用

下，破坏有害物质分子结构。它不仅可以减少对人体有害的一氧化氮气体烟雾，也可以对汽油这样的液态有毒物质起催化作用。

国内也有这方面的研究，东莞市明天涂料科技有限公司也研制出了纳米二氧化钛光催化净化空气涂料。该发明产品中添加了10 nm 以下的锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶，纳米二氧化钛吸收光能量之后，价带的电子就会被激发到导带，形成带负电的高活性电子e-，同时在价带上产生带正电的空穴h+。在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同位置。分布在表面的h+可以将吸附在TiO2表面OH—和H2O 分子氧化成(·OH)自由基，而(·OH)自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化并分解各种有机污染物(甲醛、苯、TVOC 等)和细菌及部分无机污染物(氨、NOX 等)，并将最终降解为CO2 ，H2O 等无害物质。净化空气纳米涂料广泛应用于杀菌、自洁、空气净化等领域。

新疆赛普森纳米科技有限公司的纳米涂料已用到奥运工程，而公司近期研发生产的纳米医院专用漆可通过纳米光催化作用，对空气中的细菌和有害聚合物进行有效地分解、杀灭，从而达到杀菌、净化空气、消除传染源的目的。已先后被胜利油田及北京302 医院、北京房产局等单位的建筑工程采用。

有代表性的研究成果

201212047 含可释放阴离子的聚合物纳米复合物的水性无机液态硅酸盐抗菌涂料的制备方法：KR2012 50 052[韩国专利公开]/韩国：S I Chem Co., Ltd.（Kim, Gyu Rin等）.-2012.05.18.-11 页.-111 369（2010.11.10）; IPCC09D183/02 201212048 一种杀菌除嗅内墙涂料：CN102 786 845A[中国发明专利申请公开]/中国：山东山泰集团有限公司（高洪仁）.-2012.11.21.-CN201 210 253 330.2(2012.07.14);IPC C09D101/02

201212049 一种透明杀菌涂料：CN102 775 830A[中国发明专利申请公开]/中国：启东市远中液压机械厂（李联兵）.-2012.11.14.-CN201 210 232 998.9(2012.07.06); IPCC09D4/02

201212050 含无机氧化物微粒和相对分子质量受控的有机聚合物的杀菌除臭剂及其涂饰品：JP2012-95 699[日本专利公开]/日本：JGC Catalysts and Chemicals Ltd．（Tanaka,Atsushi等）.-2012.05.24.-14页.-2010/243 614（2010.10.29）;

IPC A61L9/01

201302048 自清洁防污涂料：KR1-150 073[韩国专利公开]/韩国：GR Tech Co., Ltd., S. Korea(Kim, ⅡHwan).-2012.06.01.-9 页.-136 374(2011.12.16); IPC C09D5/16

201302049 纳米自清洁外墙涂料：CN102 888 186A[中国发明专利申请公开]/中国：广西梧州龙鱼漆业有限公司（周绍忠等）.-2013.01.23.-CN201 210 423 418.4(2012.10.30);IPC C09D183/04

201302050 有机硅改性耐高温自清洁水性电化学防腐漆及制备方法：CN102 838 913A[中国发明专利申请公开]/中国：荆门市昌元科技有限公司（熊兵等）.-2012.12.26.-CN201 210 293 904.9(2012.08.17); IPC C09D151/08 201302051 自洁隔热涂料及其制备方法：CN102 838933A[中国发明专利申请公开]/中国：富思特新材料科技有限公司（张仁哲等）.-2012.12.26.-CN201 210 366 397.7(2012.09.27); IPC C09D201/00

本研究的特点

新型纳米二氧化钛与纳米氧化锌复合涂料有优良的除菌性，简单的制作工艺，低廉的价格，对人体无任何毒害作用。

研究内容

1.纳米纳米二氧化钛的制备。

2.纳米氧化锌的制备。

3.检测复合涂料的除HCHO、SO2和NO2的能力。

4.检测复合涂料的抗菌性。

研究方案

1.用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛

钛醇盐溶于溶剂中形成均相溶液,以保证钛醇盐的水解反应在分子均匀的水平上进行,由于钛醇盐在水中的溶解度不大,一般选用醇(乙醇、丙醇、丁醇等)作为溶剂;钛醇盐与水发生水解反应,同时发生失水和失醇缩聚反应,生成物聚集成1nm左右的粒子并形成溶胶;经陈化,溶胶形成三维网络而形成凝胶;干燥凝胶以除去残余水分、有机基团和有机溶剂,得到干凝胶;干凝胶研磨后燃烧,除去化学吸