PL229796B1 - Sposób otrzymywania fotokatalitycznych powłok z TiO2 na powierzchniach polimerowych aktywowanych światłem słonecznym - Google Patents

Sposób otrzymywania fotokatalitycznych powłok z TiO2 na powierzchniach polimerowych aktywowanych światłem słonecznym

Info

Publication number
PL229796B1
PL229796B1 PL400099A PL40009912A PL229796B1 PL 229796 B1 PL229796 B1 PL 229796B1 PL 400099 A PL400099 A PL 400099A PL 40009912 A PL40009912 A PL 40009912A PL 229796 B1 PL229796 B1 PL 229796B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
oxide
coating
plasma
sub
titanium
Prior art date
Application number
PL400099A
Other languages
English (en)
Other versions
PL400099A1 (pl
Inventor
Wojciech Macyk
Rafał SADOWSKI
Rafał Sadowski
Przemysław ŁABUZ
Przemysław Łabuz
Original Assignee
Univ Jagiellonski
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Jagiellonski filed Critical Univ Jagiellonski
Priority to PL400099A priority Critical patent/PL229796B1/pl
Priority to CZ2015-120A priority patent/CZ2015120A3/cs
Priority to PCT/PL2012/000087 priority patent/WO2014017934A1/en
Publication of PL400099A1 publication Critical patent/PL400099A1/pl
Publication of PL229796B1 publication Critical patent/PL229796B1/pl

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B01J35/45—Nanoparticles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39—Photocatalytic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B01J37/0211—Impregnation using a colloidal suspension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/349—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of flames, plasmas or lasers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/66—Additives characterised by particle size
    • C09D7/67—Particle size smaller than 100 nm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2401/00—Form of the coating product, e.g. solution, water dispersion, powders or the like
    • B05D2401/30—Form of the coating product, e.g. solution, water dispersion, powders or the like the coating being applied in other forms than involving eliminable solvent, diluent or dispersant
    • B05D2401/32—Form of the coating product, e.g. solution, water dispersion, powders or the like the coating being applied in other forms than involving eliminable solvent, diluent or dispersant applied as powders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2601/00—Inorganic fillers
    • B05D2601/20—Inorganic fillers used for non-pigmentation effect
    • B05D2601/24—Titanium dioxide, e.g. rutile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/14—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by electrical means
    • B05D3/141—Plasma treatment
    • B05D3/142—Pretreatment
    • B05D3/144—Pretreatment of polymeric substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
    • C08K2003/2241—Titanium dioxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania fotokatalitycznych powłok z tlenku tytanu(IV) na powierzchniach polimerowych aktywowanych światłem słonecznym. Powierzchnie polimerowe są wybrane z grupy: polipropylen (PP), polipropylen kopolimer (PPC), polietylen (PE), termoplastyczny elastomer (TPE), polistyren niskoudarowy (GPPS), polistyren wysokoudarowy (HIPS), akrylonitryl-butadien-styren (ABS), styren-akrylonitryl (SAN), poliamid (PA), poliwęglan (PC).
W ostatnich latach nastąpił znaczący wzrost wykorzystania tworzyw sztucznych w niemal każdej dziedzinie ludzkiej działalności. Przyczyniły się do tego przede wszystkim niska cena oraz łatwość dostosowania tworzyw do wymagań rozwijającego się społeczeństwa.
Obecny stan techniki ujawnia takie zastosowania, jednak tlenek tytanu(IV) najczęściej występuje w postaci proszków, roztworów koloidalnych lub warstw na podłożach mineralnych np. na szkle lub metalu (Chen, X., Mao, S.S, 2007, Chemical Reviews, 107, 2891-2959), co znacząco ogranicza możliwości jego zastosowania.
Z publikacji Hegemanna (D. Hegemann et ah, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 2003, 208, 281-286), Kasanena (J. Kasanen et al. J. Appl. Polyrn Sci. 2009, 111,2597-2606) oraz Vandencasteele (N. Vandencasteele et al., 2010, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 178-179, 394-408) znany jest proces aktywowania powierzchni polimerowych techniką plazmy niskotemperaturowej. Aktywacja powierzchni tworzyw polimerowych zmienia ich właściwości fizyczne i chemiczne. Po procesie aktywacji i w kontakcie z tlenem z powietrza na powierzchni tworzyw polimerowych generowane są liczne grupy funkcyjne zawierające tlen np. hydroksylowa -OH, karboksylowa -COOH, karbonylowa -C=O.
Znane są także sposoby modyfikacji właściwości substancji bez zmiany ich objętości wykorzystujące zastosowanie obróbki plazmowej. Przykładem może być zastosowanie obróbki plazmowej do modyfikacji kabla światłowodowego ujawnione w zgłoszeniu patentowym GB 2481891 A. Cała długość światłowodu poddawana jest obróbce plazmowej przez przesunięcie go przez przelotowy piec plazmowy, w wyniku czego powierzchnia światłowodu poddana działaniu plazmy zostaje zmodyfikowana, stając się bardziej podatna na łączenie jej z docelową substancją. Metoda ta pozwala na stworzenie warstwy z docelowej substancji przylegającej do powierzchni kabla światłowodowego. Materiały stosowane w tym przypadku do utworzenia przylegającej warstwy to między innymi żywice epoksydowe, poliamid i poliuretan.
Trwała immobilizacja tlenku tytanu(IV) na powierzchni tworzyw polimerowych dostarczy nowych możliwości zastosowania np. w materiałach budowlanych i konstrukcyjnych, elementach drobnej architektury, meblach lub w obudowach np. urządzeń elektrotechnicznych.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania trwałych fotokatalitycznych powłok z tlenku tytanu(IV) na powierzchniach polimerowych aktywowanych światłem widzialnym, wykazujących wysoką aktywność fotokatalityczną i fotosterylizującą, właściwości samoczyszczące. Celem wynalazku jest również dostarczenie nowych możliwości zastosowania wytworzonych powłok o określonym zestawie cech: powierzchnie fotoaktywne charakteryzujące się właściwościami samooczyszczającymi i/lub antyseptycznymi w warunkach oświetlania światłem słonecznym.
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania fotokatalitycznych powłok z tlenku tytanu(IV) aktywowanych światłem słonecznym na powierzchniach polimerów wybranych z grupy: polipropylen (PP), polipropylen kopolimer (PPC), polietylen (PE), termoplastyczny elastomer (TPE), polistyren niskoudarowy (GPPS), polistyren wysokoudarowy (HIPS), akrylonitryl-butadien-styren (ABS), styrenakrylonitryl (SAN), poliamid (PA), poliwęglan (PC), charakteryzuje się tym, że obejmuje dwa etapy:
a) aktywację techniką plazmy niskotemperaturowej powierzchni tworzywa polimerowego,
b) syntezę powłoki nanokrystalicznego tlenku tytanu(IV) z wykorzystaniem zawiesiny nanokrystalicznego tlenku tytanu(IV).
Korzystnie, gdy aktywacja zachodzi pod wpływem plazmy tlenowej lub azotowej. Korzystnie, gdy parametry wynoszą: ciśnienie plazmy 0,1-1 mbar i w czasie działania plazmy 5-500 s. Równie korzystnie, gdy po aktywacji pozostawi się tworzywa polimerowe na powietrzu w celu wytworzenia tlenowych grup funkcyjnych.
Także korzystnie, gdy do syntezy stosuje się nanokrystaliczny tlenek tytanu(IV) o rozmiarze ziaren do 100 nm w postaci koloidalnego roztworu wodnego. Korzystnie, gdy proces syntezy powłoki prowadzi się techniką zanurzeniową, natryskową lub malarską. Korzystnie, gdy proces przebiega w temperaturze pokojowej.
PL 229 796 B1
Poszczególne etapy sposobu zostały także zilustrowane na Fig. 1.
Materiał według wynalazku wykazuje aktywność fotokatalityczną podczas naświetlania światłem słonecznym (fotokataliza jest konsekwencją procesu absorpcji światła ultrafioletowego przez tlenek tytanu). W wyniku naświetlania generowane są tzw. reaktywne formy tlenu (OH·, O2-, H2O2, 1O2) odpowiedzialne za utlenianie związków organicznych i niszczenie mikroorganizmów.
Przedmiotowy wynalazek w przykładach wykonania, nie ograniczających zakresu jego stosowania, uwidoczniono na rysunkach, z których:
Fig. 1 przedstawia ogólny schemat sposobu otrzymywania fotokatalitycznych powłok z tlenku tytanu(IV) aktywowanych światłem widzialnym na powierzchniach polimerów,
Fig. 2 przedstawia zdjęcie płytki z naniesioną powłoką TiO2,
Fig. 3 stopień degradacji Azuru B dla próbki 2 (PA bez powłoki TiO2) oraz 2p (PA z powłoką TiO2) - pomiar densytometryczny, naświetlanie lampą ksenonową o mocy 150 W z filtrem górnoprzepustowym 320 nm symulującym światło słoneczne,
Fig. 4 stopień degradacji zieleni malachitowej dla próbki 2 (PA bez powłoki TiO2) oraz 2p (PA z powłoką TiO2) - pomiar densytometryczny, naświetlanie lampą ksenonową o mocy 150 W z filtrem górnoprzepustowym 320 nm symulującym światło słoneczne.
P r z y k ł a d 1
Otrzymywanie nanokrystalicznego fotokatalizatora aktywnego w świetle słonecznym w postaci powłok na powierzchniach polimerowych.
Z wytworzonego kompozytu poliamid (PA) z TiO2 wycięto kwadrat o boku 3 cm i poddano procedurze oczyszczania powszechnie dostępnymi detergentami. Powierzchnię aktywowano plazmą tlenową w warunkach p = 0.4 mbar, t = 120 s, v = 2 cm3/min, moc 100 W. Po aktywacji tworzywo polimerowe pozostawiono na powietrzu przez 2 minuty. Syntezę powłoki prowadzono techniką zanurzeniową (dip-coating) ze stężonego (15% wagowych) lub rozcieńczonego z wodą w stosunku objętościowym 1:3 koloidalnego roztworu nanokrystalicznego tlenku tytanu(IV). Prędkość wyciągania tworzywa polimerowego z roztworu ustalono na 1 cm/min w temperaturze pokojowej.
P r z y k ł a d 2
Charakterystyka otrzymanych materiałów
Powłoki zsyntezowane jak opisano w Przykładzie 1 są trwale przytwierdzone do podłoża oraz niezmywalne. Zdjęcie płytki z naniesioną powłoką TiO2 zostało przedstawione na Fig. 2.
Aktywność wytworzonych powłok określoną metodą „na sucho”. Jako modelowych zanieczyszczeń do testów aktywności fotokatalitycznej użyto wodnych roztworów azuru B i zieleni malachitowej. Stanowią one dobre modelowe substraty z uwagi na łatwy do śledzenia zanik barwy. Umożliwiają jednak tylko badania porównawcze z uwagi na ich ograniczoną fotostabilność podczas ekspozycji na światło. Wszystkie powierzchnie wykazały fotoaktywność w testach w obecności modelowych zanieczyszczeń, tj. azuru B i zieleni malachitowej.
Na próbki tworzyw sztucznych naniesiono po kropli roztworów barwników i pozostawiono do czasu odparowania rozpuszczalnika. Następnie, próbki naświetlano przez 12 h monitorując zachodzące zmiany w trakcie eksperymentu. Układ pomiarowy składał się z oświetlacza ksenonowego XBO-150 (lampa ksenonową, 150 W). Bezpośrednio za lampą umieszczono filtr wodny z roztworem siarczanu miedzi(II) (odcinający promieniowanie z zakresu bliskiej podczerwieni, λ > 700 nm) oraz filtr górnoprzepustowy odcinający promieniowanie λ < 320 nm. Próbka znajdowała się w odległości 40 cm od źródła światła. Zmiany w kolorze podczas naświetlania oceniano wizualnie i dokumentowano w postaci zdjęć. Dodatkowo, dla ilościowego zilustrowania zmian dokonano analizy densytometrycznej z wykorzystaniem oprogramowania Doc-It® (UVP). Wyniki przedstawiono w postaci wykresów ilustrujących stopień degradacji barwnika w trakcie naświetlania.
Wyniki testu względem azuru B zostały zilustrowane na wykresie stanowiącym Fig. 3 (Stopień degradacji azuru B dla próbki 2p zawierającej poliamid z powłoką TiO2 oraz próbki 2 zawierającej poliamid), na którym pokazano, że próbka 2p zawierająca powłokę z TiO2 wykazuje większą fotoaktywność w stosunku do próbki 2.
Wyniki testu względem zieleni malachitowej zilustrowane na wykresie stanowiącym Fig. 4 (Stopień degradacji zieleni malachitowej dla próbki 2p zawierającej poliamid z powłoką z TiO2 oraz próbki 2 zawierającej poliamid), na którym pokazano, że próbka 2p zawierająca powłokę z TiO2 wykazuje większą fotoaktywność w stosunku do próbki 2, i po około 5 h wykazywała trwale prawie dwukrotnie większą fotoaktywność w stosunku do próbki 2. Próbkę tworzywa sztucznego z zsyntetyzowaną powłoką TiO2 impregnowano w roztworze barwnika o stężeniu.
PL 229 796 B1
P r z y k ł a d 3
Testy starzeniowe i fotostarzeniowe
Testy starzeniowe
Testowano próbki wykonane z poliamidu, pokryte powłoką z tlenku tytanu(IV) według wynalazku, nanoszoną metodą mokrą z roztworu. Celem eksperymentu było określenie stopnia zniszczenia powłoki pod wpływem zasymulowanych warunków atmosferycznych przez 5 cykli. Amplitudy temperaturowe zostały dobrane tak, aby odzwierciedlić ekstremalne sytuacje pogodowe, gdyż tylko wtedy otrzymane wyniki będą gwarancją wytrzymałości badanych materiałów, które de facto mają przetrwać co najmniej kilka, jeśli nie kilkanaście lat w stanie niezmienionym.
Przeprowadzono:
a) wygrzewanie: próbki wygrzewano w temperaturze 80°C przez 3 h, następnie chłodzono w wodzie;
b) wymrażanie: z uwagi na zanieczyszczenia powietrza oraz stosowanie środków odmrażających symulacja warunków zimowych wymuszona została przez zamrażanie (-18°C) i odmarzanie próbek umieszczonych w kuwecie z solanką. Stężenie chlorku sodu w roztworze wynosiło 10% wag.
Po wykonaniu badań nie zauważono żadnych zmian z powłokach tytanowych ani w materiale z poliamidu. Trwałość materiałów poliamidowych zależy od rodzaju polimeru, z jakiego zostały wytworzone, niemniej jednak średnia temperatura mięknięcia wynosi ok. 200°C, a depolimeryzacji ok. 250°C. Poliamid jest również odporny na działanie soli (głównie chodzi o sól stosowaną w zimie).
Testy fotostarzeniowe
Przedmiotem testów były próbki tworzywa sztucznego - poliamidu w postaci kompozytu poliamidu 6 (próbkę oznaczono 2) oraz poliamidu 6 pokrytego warstwą nanokrystalicznego tlenku tytanu(IV) (próbkę oznaczono 2P).
Celem eksperymentów było przeprowadzenie testów fotostarzenia oraz ocena przydatności wytworzonych materiałów do użytkowania w warunkach atmosferycznych, w tym ekspozycji na działanie światła słonecznego.
Testy fotostarzenia prowadzono w warunkach ekspozycji na światło słoneczne oraz sztuczne źródło światła. Układ pomiarowy składał się z oświetlacza ksenonowego XBO-150 (lampa ksenonową, 150 W). Bezpośrednio za lampą umieszczono filtr wodny z roztworem siarczanu miedzi(II) (odcinający promieniowanie z zakresu bliskiej podczerwieni, λ < 700 nm) oraz filtr górnoprzepustowy λ > 320 nm. Próbka znajdowała się w odległości 40 cm od źródła światła. Zmiany w kolorze podczas naświetlania oceniano wizualnie i dokumentowano w postaci zdjęć.
Próbki umieszczono na parapecie o intensywnym nasłonecznieniu przez okres 4 lub 5 dni. Zmiany w kolorze podczas naświetlania oceniano wizualnie i dokumentowano w postaci zdjęć.
Wyniki przeprowadzonych analiz wyżej opisaną metodą wykazały brak zmian na powierzchni wszystkich próbek, dodatkowo dla próbki 2P nie zaobserwowano zmian w wyglądzie powłoki (nie obserwuje się łuszczenia, pękania) pod wpływem działania światła słonecznego jak i światła z zakresu 320-700 nm.

Claims (5)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób otrzymywania fotokatalitycznych powłok z tlenku tytanu(IV) aktywowanych światłem słonecznym na powierzchniach polimerów wybranych z grupy: polipropylen (PP), polipropylen kopolimer (PPC), polietylen (PE), termoplastyczny elastomer (TPE), polistyren niskoudarowy (GPPS), polistyren wysokoudarowy (HIPS), akrylonitryl-butadien-styren (ABS), styren-akrylonitryl (SAN), poliamid (PA), poliwęglan (PC), znamienny tym, że obejmujący dwa etapy:
    a) aktywację powierzchni tworzywa polimerowego techniką plazmy niskotemperaturowej przebiegającą pod ciśnieniem plazmy 0,1-1 mbar i w czasie działania plazmy 5-500 s,
    b) syntezę powłoki z nanokrystalicznego tlenku tytanu(IV) z wykorzystaniem zawiesiny nanokrystalicznego tlenku tytanu(IV), przy czym do syntezy powłoki stosuje się nanokrystaliczny tlenek tytanu(IV) o rozmiarze ziaren do 100 nm w postaci koloidalnego roztworu wodnego.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że aktywacja zachodzi pod wpływem plazmy tlenowej lub azotowej.
    PL 229 796 Β1
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po aktywacji tworzywa polimerowe pozostawia się na powietrzu w celu swobodnego formowania się grup funkcyjnych zawierających tlen.
  4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że proces syntezy powłoki prowadzi się techniką zanurzeniową, natryskową lub malarską.
  5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces syntezy przebiega w temperaturze pokojowej.
PL400099A 2012-07-23 2012-07-23 Sposób otrzymywania fotokatalitycznych powłok z TiO2 na powierzchniach polimerowych aktywowanych światłem słonecznym PL229796B1 (pl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL400099A PL229796B1 (pl) 2012-07-23 2012-07-23 Sposób otrzymywania fotokatalitycznych powłok z TiO2 na powierzchniach polimerowych aktywowanych światłem słonecznym
CZ2015-120A CZ2015120A3 (cs) 2012-07-23 2012-09-11 Fotokatalytický TiO2 film na povrchu polymeru aktivovaný slunečním světlem, způsob jeho výroby a jeho použití
PCT/PL2012/000087 WO2014017934A1 (en) 2012-07-23 2012-09-11 Photocatalytic tio2 coatings at the polymer surfaces activated by sunlight, the methods of producing it and its use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL400099A PL229796B1 (pl) 2012-07-23 2012-07-23 Sposób otrzymywania fotokatalitycznych powłok z TiO2 na powierzchniach polimerowych aktywowanych światłem słonecznym

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL400099A1 PL400099A1 (pl) 2014-02-03
PL229796B1 true PL229796B1 (pl) 2018-08-31

Family

ID=47116243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL400099A PL229796B1 (pl) 2012-07-23 2012-07-23 Sposób otrzymywania fotokatalitycznych powłok z TiO2 na powierzchniach polimerowych aktywowanych światłem słonecznym

Country Status (3)

Country Link
CZ (1) CZ2015120A3 (pl)
PL (1) PL229796B1 (pl)
WO (1) WO2014017934A1 (pl)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3365104B1 (en) 2016-03-14 2021-09-08 Chulalongkorn University Method for preparing a titanium dioxide catalyst supported on polymer film or membrane substrate
CN115722264B (zh) * 2022-11-18 2023-06-30 昆明理工大学 一种二氧化钛/PFNBr复合光催化剂、制备方法及其应用
CL2023001027A1 (es) * 2023-04-10 2023-09-29 Univ Santiago Chile Nanopartículas de tio2 ag-dopadas, compósito, film, método de obtención, y uso como recubrimiento exterior.

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1498176A1 (de) * 2003-07-16 2005-01-19 Profine GmbH Photokatalytisch aktive Beschichtung eines Substrats
WO2010069997A1 (en) * 2008-12-16 2010-06-24 Dyrup A/S Self-cleaning coating composition
GB201011400D0 (en) 2010-07-07 2010-08-18 Telestack Ltd Support assembly for a telescopic conveyor

Also Published As

Publication number Publication date
PL400099A1 (pl) 2014-02-03
CZ2015120A3 (cs) 2015-07-08
WO2014017934A1 (en) 2014-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mardosaite et al. Superhydrophobic ZnO nanowires: wettability mechanisms and functional applications
Wang et al. Superhydrophobic and photocatalytic PDMS/TiO2 coatings with environmental stability and multifunctionality
Han et al. Active antifogging property of monolayer SiO2 film with bioinspired multiscale hierarchical pagoda structures
Ashraf et al. Nano copper oxide incorporated polyethylene glycol hydrogel: an efficient antifouling coating for cage fishing net
Xue et al. Fabrication of robust and antifouling superhydrophobic surfaces via surface-initiated atom transfer radical polymerization
Munafò et al. Durability of nano-engineered TiO2 self-cleaning treatments on limestone
Wang et al. Design and synthesis of self-healable superhydrophobic coatings for oil/water separation
Yang et al. A durable superhydrophilic self-cleaning coating based on TiO2–SiO2-PAA nanocomposite for photovoltaic applications: Long-term outdoor study
EP2892349B1 (en) PHOTOCATALYTIC TiO2 COATINGS ON THE POLYMER SURFACES ACTIVATED WITH VISIBLE LIGHT, METHOD OF THEIR PREPARATION AND USE THEREOF
Yuan et al. SiO2/TiO2 and PDMS modified self-cleaning coating and its application in decorative UHPC surface
Liu et al. Transparent grafted zwitterionic copolymer coatings that exhibit both antifogging and self-cleaning properties
EP2145678A1 (en) TiO2-ZnO Nanocomposite film
Demaude et al. Atmospheric pressure plasma deposition of hydrophilic/phobic patterns and thin film laminates on any surface
PL229796B1 (pl) Sposób otrzymywania fotokatalitycznych powłok z TiO2 na powierzchniach polimerowych aktywowanych światłem słonecznym
Xie et al. Designing non-fluorinated superhydrophobic fabrics with durable stability and photocatalytic functionality
Zhu et al. Fabrication of an intelligent superhydrophobic surface based on ZnO nanorod arrays with switchable adhesion property
Yang et al. Facile formation of durable SiO2–TiO2 coatings on plastic films for self-cleaning and antifogging
KR20210096897A (ko) 습윤 조건에 따른 색상 및 광 투과량 변화, 및 유해 물질의 제거 기능을 갖는 플라즈몬 염색 유리창
Chen et al. Photoinduced surface zwitterionization for antifouling of porous polymer substrates
Xu et al. Quantitative generation of ROS and their effective photocatalytic antibacterial activity of high-intensity universal P25 network films: The role of ROS
Wang et al. Catechol-based layer-by-layer assembly of composite coatings: a versatile platform to hierarchical nano-materials
Sisti et al. TiO2 deposition on the surface of activated fluoropolymer substrate
Behera et al. Fabrication of nanostructures with excellent self-cleaning properties
Charinpanitkul et al. Improved hydrophilicity of zinc oxide-incorporated layer-by-layer polyelectrolyte film fabricated by dip coating method
JP2003039621A (ja) 防汚性に優れたポリカーボネート樹脂板