二氧化钛自清洁涂料

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。

二氧化钛的杀菌及自清洁功能二氧化钛的杀菌及自清洁功能纳米T iO2 在紫外线作用下产生的活性氧可以杀灭细菌, 因此纳米T iO2 是无机杀菌剂, 用于农用土壤杀菌、卫生陶瓷、水处理、空气净化、抗菌纤维、无机成分, 本身为白色。

对人体安全无毒。

抗菌能力强, 抗菌范围广。

无臭味、怪味,气味小。

热稳定性与耐热性好,不燃烧。

即时性好。

由于纳米TiO2 膜光照可产生良好的超亲水性,因此它也是自洁涂层材料, 用于制备自洁玻璃、自洁陶瓷和自洁涂料等产品,可以达到杀菌、防污、除臭、自洁的目的。

3. 2光催化功能纳米T iO2 在太阳光作用下,可以在常温常压下分解结构稳定的有机物,具有很强的光催化性能,不产生二次污染。

纳米T iO2 具备生物惰性和化学惰性,不会发生光腐蚀和化学腐蚀,价格便宜, 是首选的环境工程使用光催化剂,是最有希望的环境友好催化新技术。

纳米T iO2 光催化剂可以分解烃类、卤代物、羧酸、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂等。

在地下水治理和纺织厂污水处理等一些环境水治理中已得到了实际应用。

除有机物外, 许多无机物在TiO2 表面也具有光学活性,例如无机污水中的Cr6+接触到T iO2 催化剂表面时,能够捕获表面的光电子而发生还原反应,使高价有毒的Cr6+降解为无毒的Cr3+,从而起到净化污水的作用; 一些重金属离子如Pt4+, Hg2+, Au3+等,在催化剂表面也能够捕获电子而发生还原反应,可回收污水的无机重金属离子。

这种技术有可能成为目前氯化方法水处理的代用技术。

环境有害气体可分为室内有害气体和大气污染气体。

室内有害气体主要有装饰材料等放出的甲醛及生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢及氨气等。

纳米二氧化钛通过光催化作用可将吸附于其表面的这些物质分解氧化,从而使空气中这些物质的浓度降低,减轻或消除环境不适感。

另外, T iO2 在光照下对环境中微生物有抑制或杀灭作用,因此,纳米T iO2 能净化空气,具有除臭功能。

二氧化钛防污自清洁用途二氧化钛防污自清洁用途这种涂料主要用于室外。

活性氧不仅能杀死细菌，而且也能分解各种物质(主要是有机物)。

可以利用这种性质将奥森二氧化钛光催化剂应用于分解香烟污垢、海上泄露的原油、换气扇附着的油脂等领域。

作为室外安装材料有下列应用：首先，可以将奥森二氧化钛镀覆在隔离栏、照明灯、隧道内照明灯玻璃上，奥森二氧化钛的超亲水性效果使防污防雾的效果很好，大大减少了打扫次数，如果在汽车两侧的视镜玻璃上涂以此涂料，雨天不会形成雾，大大降低了车祸的发生率。

美国最大的玻璃公司应用此技术，推出商品名为Sunclean的新型窗玻璃，就具备防污防雾的性能。

但是应该注意的是，光触媒在夜晚没有作用，对不能利用太阳光的隧道和地下停车场等空间需要设置紫外荧光灯来解决。

其次，可以赋予建筑物顶棚以光催化自清洁功能，因为室外的污垢大多是油份粘结的尘埃和砂粒等成分，奥森二氧化钛光催化作用能分解油份、尘埃和砂粒等，在降雨时很容易被冲昂13掉。

这种自洁净功能也是通过超亲水性作用而赋予的，有关资料指出，奥森二氧化钛表面经过光照射，在其表面生成活性氧，有较强的分解能力，能使空气中的水与氧分解，同时奥森二氧化钛表面的水也形成非常强的亲水基团，这2种作用同时产生。

这种超亲水作用在材料表面产生水膜，使油污等不能与材料表面牢固结合，从而易于清洗，最终达到防污的自洁净功能。

二氧化钛防污自清洁用途这种涂料主要用于室外。

活性氧不仅能杀死细菌，而且也能分解各种物质(主要是有机物)。

可以利用这种性质将奥森二氧化钛光催化剂应用于分解香烟污垢、海上泄露的原油、换气扇附着的油脂等领域。

作为室外安装材料有下列应用：首先，可以将奥森二氧化钛镀覆在隔离栏、照明灯、隧道内照明灯玻璃上，奥森二氧化钛的超亲水性效果使防污防雾的效果很好，大大减少了打扫次数，如果在汽车两侧的视镜玻璃上涂以此涂料，雨天不会形成雾，大大降低了车祸的发生率。

美国最大的玻璃公司应用此技术，推出商品名为Sunclean的新型窗玻璃，就具备防污防雾的性能。