二氧化钛自清洁涂料
自清洁涂层原理
自清洁涂层原理今天咱们来唠唠一个超酷的东西——自清洁涂层。
你有没有想过，为啥有些东西表面好像永远都干干净净的，就像有魔法一样呢？这呀，可全靠自清洁涂层这个小机灵鬼呢！再说说光催化自清洁涂层的原理吧。
这就像是一场微观世界里的魔法大战。
这种涂层里有一种很厉害的材料，比如说二氧化钛。
二氧化钛就像一个小小的超级战士。
在有光的时候，尤其是紫外线的照射下，二氧化钛就开始大展身手啦。
它能产生一些很活跃的自由基，这些自由基就像一群充满能量的小怪兽。
这些小怪兽可不会闲着，它们会去攻击那些吸附在涂层表面的有机物。
有机物是啥呢？就像是那些油污啊、细菌啊之类的脏东西。
自由基就像拿着剑一样，把这些有机物分解成二氧化碳和水。
你想啊，那些脏东西都被分解成空气和水了，涂层表面不就干净了嘛。
这就好比有一群小清洁工，在你看不见的地方，只要有光，就不停地把脏东西给消灭掉，是不是超级神奇呢？还有一种超亲水的自清洁涂层呢。
这种涂层的思路有点不一样哦。
正常情况下，水在很多表面上是会形成水珠的，就像我们前面说的荷叶上那样。
但是这种超亲水涂层啊，它让水在表面上完全铺展开来，就像给表面盖了一层水做的被子一样。
当脏东西落在这个表面上的时候，水一铺开，就把脏东西给溶解在水里了。
然后呢，只要有一点点倾斜或者风一吹，带着脏东西的水就流走了，表面又变得干干净净的啦。
这就像是水变成了一个超级温柔的大刷子，把脏东西轻轻刷走了呢。
自清洁涂层可真是人类的一个伟大发明呀。
它就像一个默默守护干净的小天使，不管是在我们的窗户上，让我们不用总是费力地擦玻璃；还是在汽车的外壳上，让汽车总是漂漂亮亮的；又或者是在一些户外的建筑表面，让建筑长久保持整洁的外观。
它给我们的生活带来了太多的便利，也让我们的世界变得更加美好。
宝子们，下次再看到那些总是干干净净的东西，你就可以在心里默默感叹自清洁涂层的神奇啦！。
纳米二氧化钛自清洁涂料的制备
纳米二氧化钛自清洁涂料的制备
纳米二氧化钛自清洁涂料的制备可以分为以下几个步骤：
1.合成纳米二氧化钛颗粒：可以采用溶胶-凝胶法、水热法、水相合
成法等不同的方法，得到适合制备自清洁涂料的纳米二氧化钛颗粒。
2.调制涂料：将所得的纳米二氧化钛颗粒加入到适宜的涂料中，并
加入一些功能辅料（如光稳定剂、抗氧化剂等），制成具有防污、
自清洁效果的涂料。
3.涂料应用：将调制好的涂料涂布至所需要防污、自清洁的物体表
面上，如建筑外墙、汽车表面等。
需要注意的是，在制备纳米二氧化钛颗粒和涂料时，应注意控制合
成条件和涂料成分，确保合成出的纳米二氧化钛颗粒具备高的晶格
质量和优异的光催化效果，并且涂料中的功能辅料应当与纳米二氧
化钛颗粒兼容，以确保涂层的稳定性和使用寿命。
TiO2基自清洁粉末涂料的制备与性能研究
TiO2基自清洁粉末涂料的制备与性能研究赵玥【摘要】The author of this paper has made self-cleaning powder coating materials containing TiO2 by the evaporation method and studied the influence of various conditions on the their self-cleaning effect.The results show that with the increase of TiO2 ,the drying time of coating grad-ually increases,the water contact angle also increases,that the photocatalytic capacity of coating is the greatest when the proportion of TiO2 is 15%,and that coating with TiO2 has good self-cleaning effect on dust,oil,and coffee,and the mechanical performance can meet the general re-quirements for coating application.%利用蒸发法制备了含有 TiO2的自清洁涂料，考察了相关条件对涂层材料自清洁效果的影响。
结果显示：随着 TiO2含量的增加，涂层干燥时间逐渐提高，涂层的水接触角增大；TiO2含量为15%时涂层的光催化性能最强；含 TiO2的涂层对灰尘、油污、咖啡都具有较好的自清洁效果，其机械性能满足涂料应用的一般性要求。
【期刊名称】《唐山学院学报》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4页(P57-60)【关键词】二氧化钛;自清洁涂料;制备;性能【作者】赵玥【作者单位】唐山学院环境与化学工程系，河北唐山 063000; 唐山市微纳米材料制备及应用重点实验室，河北唐山 063000【正文语种】中文【中图分类】TQ635.55随着空气和粉尘污染的日益严重，城市中的建筑外墙、玻璃展示窗以及广告展示牌等正在遭受着越来越严重的侵蚀。
纳米二氧化钛在涂料领域的应用
纳米二氧化钛在涂料领域的应用说起涂料，咱们大家可能脑海里首先蹦出来的就是刷墙、喷漆那些事儿。
其实啊，涂料不仅仅是用来装饰的，咱们生活中的很多物品里都有涂料的身影。
无论是外面的建筑，还是车子、家具、甚至是电子产品，它们的表面都离不开涂料的保护和美化。
而最近，这种涂料界的“大明星”——纳米二氧化钛，突然走红了。
你可能会想，“这是什么东西？听起来高大上得有点离我远远的。
”其实啊，它就像是涂料界的小魔术师，能做很多大家都没想到的事。
咱们得搞清楚，纳米二氧化钛是个啥。
简单来说，它是钛白粉的一个升级版。
钛白粉大家应该都知道，涂料中的重要成分，它能让涂料的颜色更白、更亮。
可是，纳米二氧化钛可不仅仅是为了让涂料白。
它的“纳米”特性让它的效果更加神奇。
你想啊，纳米尺寸小到几乎看不见，表面积却超级大，简直是涂料里的“隐形巨人”。
你是不是已经开始好奇了？为什么它这么小却能有这么大的能耐呢？纳米二氧化钛的“本领”可多了，最让人惊艳的就是它的“自洁功能”。
想象一下，如果你的墙壁、汽车，甚至衣服上能像滑水一样轻松把污渍和灰尘甩掉，那得多爽啊！这不是梦，纳米二氧化钛就能做得出来。
它能通过一种叫“光催化”的神奇反应，把空气中的有害物质、灰尘甚至油污分解掉，就像空气中的“清洁小精灵”，让一切变得干净如新。
尤其是对于涂料来说，这可太实用了，外面风吹日晒雨淋，一般的涂料早就变脏了，而加了纳米二氧化钛的涂料，能自己清洁，保持长期的洁净效果。
纳米二氧化钛还能抵挡紫外线，简直是涂料里的“防晒霜”。
大家都知道，紫外线对建筑物、汽车，甚至咱们的皮肤伤害都很大。
普通涂料的颜料暴露在阳光下容易褪色、老化，但纳米二氧化钛能有效吸收紫外线，减少褪色的速度，让颜色保持得更久。
它还能提高涂料的耐候性，不容易受气候变化影响。
这意味着，涂了这种涂料的墙壁或者车漆，能够经得住风吹日晒，保持长久如新，就像涂了防晒霜一样，既能美化，又能保护，真是太省心了。
哦对了，纳米二氧化钛还有个超级厉害的功能，那就是抗菌能力。
自洁涂料
自洁涂料本产品在喷涂工艺过程中采用纳米技术，在材料表面形成一层高密度、超稳固的纳米级二氧化钛透明薄膜紧附于材料表面，纳米二氧化钛在日光紫外线催化作用下具有超亲水性和超强氧化性。
超亲水性使附着在材料表面的水分变成超亲水性的水膜，污迹及灰尘不易附着，且产生防雾功能，从而达到自洁的目的。
功能：自洁：超氧化性能降解汽车尾气和工业废气中排放出来的有机物如甲醛、甲苯等油污，分解为二氧化碳和水，那么表层的无机物如二氧化硫、氮氧化物就失去了黏附力，当下雨时（或用水冲洗），已经降解的有机物和失去黏附力的无机物在亲水性下很容易被水冲走，具有很好的自洁功能效应；利用TiO2涂层的的自清洁效应可以制造多种具有自洁功能的建筑装饰材料，如：自洁幕墙铝板、自洁幕墙玻璃、自洁瓷砖、自洁卫浴洁具等。
防雾防退色：TiO2涂层具有超亲水性，水滴在TiO2涂层表面形成亲水膜，不会形成不透明的水滴。
亲水膜很薄并且易干、易流、透明；纳米TiO2利用阳光中的紫外线而产生作用，因此能够有效的遮挡暴露在阳光下幕墙、广告牌等的有色涂料，防止其退色而长期保护有色涂料不易老化空气净化：TiO2涂层具超强氧化性能够有效地分解室内外的有机污染物，氧化去除大气中的氮氧化物、硫化物，以及各类臭气等。
TiO2涂布在室内墙壁、家具表面、汽车内饰表面可有效降低有害气体浓度，如：甲苯、甲醛、氨及挥发性有机化合物，达到净化空气、治理装修带来的空气污染。
抗菌杀菌: 细菌由有机物复合构成，利用TiO2涂层在光照时具有超强氧化性，可以抑制或杀死涂层表面的细菌。
如今，TiO2涂层具的抗菌杀菌功能已经在家电制品、日用品、建筑装饰材料、纤维制品及医药卫生等方面显示出广泛的应用前景。
纳米自洁涂料的超亲水性图示(浸润角试验):纳米自洁技术的节能环保体现：节水：超亲水性使附着在材料表面的水分变成超亲水性的水膜，污迹及灰尘不易附着，且产生防雾功能，从而达到自洁的目的，节约清洗用水；节电：纳米自洁建筑外墙的二氧化钛涂层和阳光中的紫外线发生作用，能吸收其中的紫外线，不仅减少了光污染，还阻隔了总太阳能15%进入室内，而且降低了电能的消耗，使其凉爽舒适．此外，建筑自洁可减少高层建筑的清洗次数，从而节约处理污水的电能，达到节电的目的；净化空气：纳米二氧化钛将建筑表面的有机污染物如汽车尾气和工业废气产生的油污和无机污染物如二氧化硫、氮氧化物等降解为二氧化碳和水以及其它单质，很容易被雨水冲走；TiO2它具有极强的抗菌、杀菌能力，这样就很好起到了区域空气净化的效果，大气环境质量明显提高。
纳米二氧化钛防雾及自清洁功能
纳米二氧化钛防雾及自清洁功能纳米二氧化钛防雾及自清洁功能二氧化钛薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。
如在汽车后视镜上涂覆一层氧化钛薄膜，即使空气中的水分或者水蒸气凝结，冷凝水也不会形成单个水滴，而是形成水膜均匀地铺展在表面，所以表面不会发生光散射的雾。
当有雨水冲过，在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，使得后视镜表面保持原有的光亮，提高行车的安全性。
纳米二氧化钛具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米二氧化钛在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。
利用这样一个效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米TiO2薄层，利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2，同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。
日本东京已有人在实验室研制成功自洁瓷砖，这种新产品的表面上有一薄层纳米二氧化钛，任何粘污在表面上的物质，包括油污、细菌在光的照射下，由于纳米二氧化钛的催化作用，可以使这些碳氢化合物物质进一步氧化变成气体或者很容易被擦掉的物质。
纳米TiO2光催化作用使得高层建筑的玻璃、厨房容易粘污的瓷砖、汽车后视镜及前窗玻璃的保洁都可很容易地进行。
纳米二氧化钛防雾及自清洁功能二氧化钛薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。
如在汽车后视镜上涂覆一层氧化钛薄膜，即使空气中的水分或者水蒸气凝结，冷凝水也不会形成单个水滴，而是形成水膜均匀地铺展在表面，所以表面不会发生光散射的雾。
当有雨水冲过，在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，使得后视镜表面保持原有的光亮，提高行车的安全性。
纳米二氧化钛具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米二氧化钛在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。
利用这样一个效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米TiO2薄层，利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2，同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。
涂料的自清洁特性与应用研究
涂料的自清洁特性与应用研究在当今社会，涂料作为一种广泛应用于建筑、工业、交通等领域的材料，其性能和功能不断得到拓展和创新。
其中，自清洁涂料因其独特的特性和广泛的应用前景，受到了越来越多的关注和研究。
自清洁涂料是一种具有特殊表面性能的涂料，能够在自然环境中自动去除表面的污垢、灰尘、污染物等，保持表面的清洁和光洁。
这种特性使得自清洁涂料在许多领域具有重要的应用价值。
一、自清洁涂料的原理自清洁涂料的自清洁原理主要包括两个方面：一是超疏水/超亲水特性，二是光催化作用。
超疏水特性是指涂料表面具有极低的表面能，水在其表面形成球状，容易滚落并带走表面的污垢。
这种超疏水表面通常是通过特殊的表面结构和化学组成来实现的。
例如，表面具有微纳结构的粗糙度，同时涂层中含有低表面能的物质，如氟碳化合物、硅氧烷等。
超亲水特性则是指涂料表面能够迅速吸收水分，使水分在表面形成均匀的水膜，将污垢溶解并冲走。
这种超亲水表面通常是通过在涂层中引入亲水基团或纳米粒子来实现的。
光催化作用是另一种常见的自清洁原理。
常见的光催化剂如二氧化钛（TiO₂），在紫外线或可见光的照射下，能够产生强氧化性的自由基，将有机污染物分解为无害物质。
这种光催化自清洁涂料不仅能够去除表面的污垢，还能够降解空气中的有害气体。
二、自清洁涂料的类型根据自清洁原理的不同，自清洁涂料主要可以分为以下几种类型：1、超疏水自清洁涂料这类涂料主要利用超疏水特性实现自清洁。
其在建筑外墙、玻璃幕墙、汽车表面等领域有广泛应用。
例如，建筑外墙上的超疏水涂料可以减少雨水的残留，防止污垢和藻类的附着，保持建筑物外观的清洁和美观。
2、超亲水自清洁涂料超亲水自清洁涂料在玻璃、陶瓷等表面有较好的应用。
如自清洁玻璃，能够在雨水的冲刷下迅速清洁表面，提高玻璃的透明度和采光效果。
3、光催化自清洁涂料光催化自清洁涂料由于其能够同时去除表面污垢和降解空气中的污染物，在室内外环境净化方面具有很大的潜力。
例如，在医院、学校等公共场所的墙面涂料中使用光催化自清洁涂料，可以有效减少细菌和病毒的传播，改善室内空气质量。
纳米二氧化钛涂料
提高原料利用率
通过改进原料的预处理方 法和优化制备工艺，提高 原料的利用率，降低成本 。
增强产品稳定性
研究新的稳定剂或表面改 性剂，提高纳米二氧化钛 涂料的稳定性和耐候性。
实现规模化生产
探索适合工业化生产的纳 米二氧化钛涂料制备技术 ，推动产品的规模化应用 。
03
纳米二氧化钛涂料 性能评价
光学性能评价
纳米二氧化钛涂料
汇报人：XX
目录
CONTENTS
• 纳米二氧化钛涂料概述 • 纳米二氧化钛涂料制备技术 • 纳米二氧化钛涂料性能评价 • 纳米二氧化钛涂料应用研究 • 纳米二氧化钛涂料市场前景分析 • 纳米二氧化钛涂料环境安全性评
估
01
纳米二氧化钛涂料 概述
定义与发展历程
定义
纳米二氧化钛涂料是一种采用纳米技 术制备的，以二氧化钛为主要成分的 高性能涂料。
市场规模
随着环保意识的提高和技术的不断进 步，纳米二氧化钛涂料市场规模不断 扩大。预计未来几年，该市场将保持 快速增长，市场规模有望达到数十亿 美元。
增长趋势
随着全球经济的复苏和基础设施建设 的加快，纳米二氧化钛涂料市场将呈 现稳步增长趋势。同时，随着新技术 的不断涌现和应用领域的拓展，市场 增长率有望进一步提高。
触可能对人体健康产生不良影响，如引起肺部疾病或皮肤炎症等。
02
环境影响
纳米二氧化钛涂料在使用过程中，如发生泄漏或不当处理，可能对土壤
、水体和空气等环境造成污染。
03
安全防护措施
为确保使用安全，应佩戴防护用品，如口罩、手套和护目镜等，同时保
持通风良好，避免长时间接触。
废弃物处理及资源化利用途径
废弃物分类
玻璃幕墙涂料
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3.2 应用现状&问题
光催化活性与涂层透明性之间的平衡问题。
考虑建筑外观，自清洁涂层的透明性越高越好； 透明性越高，涂层的光催化自清洁性越差，二者相互矛盾； 纳米 TiO2分散问题，机械研磨会降低纳米 TiO2粒子的光催化活性。
ห้องสมุดไป่ตู้
涂层附着问题。
由于纳米 TiO2粒子具有光催化活性，通常选择具有耐光解的无机粘结剂，这样就与有机涂层 的结合力差。 另外，为了提高涂层的粘结性，粘结剂越多，纳米 TiO2粒子包埋越严重，涂层的光催化活性 越低。
通常采用 TiO2溶胶、SiO2溶胶，或者苯丙聚合物、聚乙烯醇聚合物、纯丙聚合物，作为 TiO2 纳米粒子粘结剂。
文献有报道，但真正在市场上销售的产品很少。
福建名谷科技有限公司有一款与建筑涂料相配套的自清洁涂饰剂产品，在真石漆、石材等粗糙 表面具有较好的附着力和自清洁特性。到目前为止，尚未有用于高光泽漆膜表面的自清洁涂饰 剂产品面市。
TiO2在光照下可转化成超双亲表面，使污染物与 TiO2表面紧密接触，提高光催化 分解效率，同时也有利于雨水对污染物的冲刷。
1.3 TiO2自清洁涂层
基于 TiO2材料的自清洁涂层有两类：
纯无机 TiO2涂层。
物理气相沉积法(PVD)、溶胶–凝胶法、 化学气相沉积法(CVD)和原子沉积技术(ALD)等。
1.1 背景
“自清洁涂料”
我国空气质量普遍较差且各地污染情况各不相同，雾霾、沙尘、酸雨等时常 侵蚀我们的环境，这就对外墙涂料的抗污性提出了更高的要求。 自清洁涂层能够使表面污染物或灰尘颗粒在重力、雨水、风力等外力作用下 自动脱落或通过光催化降解而除去，具有节水、节能、环保等优点，在建筑、 交通、新能源等行业具有重要的应用前景。
服役寿命问题。
由于纳米 TiO2粒子的光催化作用，粘结剂中的有机成分逐渐被分解，或者自清洁涂层下面的 有机涂层被催化分解，导致黄变、粉化、开裂、透明性下降等老化现象。
小结
TiO2基自清洁涂层的研究虽已开展多年，也有大量论文和专利文献报道，但 实际成熟产品不多，相关报道的技术可行性、经济性和实际使用效果无从证 实，自清洁涂层的实际应用领域还远远不够。 TiO2基自清洁涂层的光催化活性、透明性、附着力等性能指标之间存在一定 的矛盾，需要进一步合理优化。 我国环境污染严重，空气中油性污染物含量高，TiO2基自清洁涂层实际除污 效果明显。只要制备与应用技术过关，必将展现出极好的市场前景。纳米 TiO2是最具典型特征的纳米材料，其在自清洁涂层领域的推广应用，将有利 于促进纳米材料产业的发展。
2.2 纯无机 TiO2涂层应用现状
无机 TiO2涂层应用最成功的是自清洁卫生陶瓷、自清洁玻璃等产品的工厂制 造。 自清洁玻璃最早由英国 Pilkington 公司开发。目前，我国的自清洁玻璃也发展 迅速。2008 年，长春新世纪开发出两面镀有纳米涂膜的自清洁玻璃，并在国 内首次实现工程应用。 国家大剧院外表面即是采用TiO2自清洁玻璃。
多孔 TiO2涂层的制备。
在紫外光作用下， TiO2涂层与水的接触角为0度，显示出超亲水特性。 在涂层中引入大孔或介孔，既能提高其亲水性，增加比表面积，又能延长涂层的超亲水特性在 无光环境下的保持时间。 多孔 TiO2涂层通常通过模板存在下的溶胶–凝胶法制备。
将 TiO2涂层与其他氧化物材料结合，发展多功能特性。
如在 TiO2涂层中引入SiO2 、SnO2 、WO3 均可提高涂层的亲水性，SnO2还可以提高 TiO2涂层 的光催化活性。 G. Beobide等用介孔 SiO2涂层与致密或者介孔 TiO2涂层复合制备了兼具减反射和自清洁功能的 涂层。
3.1 TiO2基纳米复合涂层
TiO2基纳米复合涂层通过将预先制得的TiO2纳米粒子与粘结剂(有机、无机或 有机–无机杂化粘结剂)复配，在基材表面涂覆，室温或高温干燥后获得。
PVD 和 CVD 法涉及特殊的设备和真空环境，TiO2涂层的制备面积受到较大 限制，制备成本高；溶胶–凝胶法成本低，适合于大面积制备，但一般需要高 温处理。
2.4 新的研究方向
对可见光响应的TiO2自清洁涂层的制备。
TiO2的禁带宽度为 3.2 eV，只能对紫外光响应，太阳光的利用率低。 通过掺杂可实现 TiO2自清洁涂层的可见光响应性。 掺杂元素主要有两类：一类是用 N、S、C 等非金属原子，另一类是用 Fe3+、Co2+、Ni2+、 Mo5+、Nb5+、W6+等过渡金属离子，其中 N 的掺杂研究最多。
1.2 自清洁涂料的分类
超疏水(水接触角>150°)自清洁涂层
“荷叶效应” 有机氟树脂、硅树脂等复合材料
基于无机光催化半导体材料的自清洁涂层
TiO2在紫外光辐照下产生电子–空穴对，再与吸附在 TiO2材料表面的 H2O 和 O2发 生氧化还原反应生成氢氧自由基，氢氧自由基活性很高，可分解有机污染物，实 现表面自清洁；
TiO2基纳米复合涂层。
TiO2基纳米复合涂层通过将预先制得的TiO2纳米粒子与粘结剂(有机、无机或 有机–无机杂化粘结剂)复配，在基材表面涂覆，室温或高温干燥后获得。 与无机 TiO2涂层结构不同，TiO2基纳米复合涂层中的 TiO2组分以添加剂的形 式加入，弥散分布在涂层中。
2.1 纯无机 TiO2涂层 文献报道
2.3 存在的问题
由于静电作用，自清洁玻璃表面的灰尘只能部分除去，只有通过雨水的冲刷 才能完全除去。若玻璃表面无法接受雨水冲淋，或者型材阻挡导致积雨，均 可能影响自清洁玻璃的使用效果。
在玻璃或陶瓷表面应用时，由于不能加热处理，涂层附着力差、光催化活性 低，往往难以直接在玻璃幕墙、室内陶瓷墙面等应用。
四异丙氧基钛在醋酸的催化下水解缩合， 然后在室温下陈化得到纳米TiO2涂层。
(1)图为红酒样斑，(2)图为咖啡样斑。 (a)纯棉纤维，(b) TiO2涂层修饰。 所得涂层具有良好的光催化自清洁效果
Kaihong Qi and John H. Xin. Room-temperature synthesis of single-phase anatase TiO2 by aging and its self-cleaning properties[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2010, 2 (12): 3479-3485.