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纳米 TiO2 在水性聚氨酯涂料中的应用
2020/10/17
随着各国环保法规的健全和人们环保意识的增强，水性聚氨酯涂料日益受到重视。将纳米 TiO2 用于水性聚氨酯涂料中，不仅可制成力学性能优异的通用型纳米 TiO2 改性水性聚氨酯涂料，而且还可制成隔热型、抗紫外线型、导电型和抗菌型等功能涂料。目前，全球都在呼吁环境保护和资源的可持续发展，纳米 TiO2 作为高档涂料和功能性涂料用新型功能材料，具有广阔的应用前景。
1. 光催化机理
TiO2 在紫外光照射下产生自由电子空穴对，使空气中的氧活化，产生的活性氧和 OH 自由基具有很高的反应活性。当污染物吸附于表面时，它们会与自由电子或空穴结合，发生氧化还原反应，从而达到消除污染的目的，同时还具杀菌作用。应用纳米 TiO2 的光催化效应，可配制成抗菌涂料和净化空气涂料等，不仅能净化室内 VOC（挥发性有机化合物）、NH3 等污染性气体，同时还可降解大气中的其他污染物，如汽车废气、卤代烃、硫化物、醛类、多环芳烃等。
2. 抗菌型纳米 TiO2 聚氨酯复合涂料
近年来，随着人们环保意识的增强，绿色涂料已成为涂料发展的主流。水性聚氨酯涂料也得到了长足的发展，但该涂料的防霉、防菌问题较为突出，如在贮存过程中生菌使得涂料的品质降低，施涂后涂膜生霉，使外观受污损，甚至开裂、剥落，丧失了涂料原有的保护和装饰功能。
在光催化作用下，纳米 TiO2 具有分解病原菌和毒素的功能，从而达到抗菌杀毒效果。纳米 TiO2 光催化杀灭微生物细胞有两种不同的反应机理 ：一种机理是紫外光激发 TiO2，与细胞直接作用，即光生电子和光生空穴直接与细胞壁、细胞膜或细胞的组成成分发生化学反应而导致细胞死亡 ；另一机理是紫外光激发 TiO2，与细胞间接作用，即光生电子和光生空穴先与水或水中的溶解氧反应，生成 OH 或 HO2 等活性氧类，它们再与细胞壁、细胞膜或细胞的组成成分发生生化反应。纳米 TiO2 用于水性聚氨酯涂料中，赋予涂料持久、长效的抗菌、杀菌功能。
3. 纳米 TiO2 在净化空气涂料中的应用
随着工业的快速发展，城市大气中氮氧化物（NOX）及硫化物的污染日益严重，这已成为环保亟待解决的问题之一，利用 TiO2 的光催化效应可为解决这一问题提供良好而有效的途径。这是由于纳米TiO2 制成的涂料具有净化空气的作用，当紫外光照射该涂层时，TiO2 所产生的电子空穴对能分解空气中的有机或无机污染物，如氮氧化合物、二氧化硫、甲醛、汞等，从而达到净化空气的效果。如将纳米TiO2 配制成光催化净化大气涂料，利用 TiO2 的光催化作用产生活性氧，并配合雨水的作用，可将这些污染 物 变 成 HNO3、H2SO4 而除去。纳米TiO2除去二氧化硫的速度相当快，它不仅具有良好的净化空气效果，且它的使用周期长，利用价值高。
1. 光催化机理
TiO2 在紫外光照射下产生自由电子空穴对，使空气中的氧活化，产生的活性氧和 OH 自由基具有很高的反应活性。当污染物吸附于表面时，它们会与自由电子或空穴结合，发生氧化还原反应，从而达到消除污染的目的，同时还具杀菌作用。应用纳米 TiO2 的光催化效应，可配制成抗菌涂料和净化空气涂料等，不仅能净化室内 VOC（挥发性有机化合物）、NH3 等污染性气体，同时还可降解大气中的其他污染物，如汽车废气、卤代烃、硫化物、醛类、多环芳烃等。
2. 抗菌型纳米 TiO2 聚氨酯复合涂料
近年来，随着人们环保意识的增强，绿色涂料已成为涂料发展的主流。水性聚氨酯涂料也得到了长足的发展，但该涂料的防霉、防菌问题较为突出，如在贮存过程中生菌使得涂料的品质降低，施涂后涂膜生霉，使外观受污损，甚至开裂、剥落，丧失了涂料原有的保护和装饰功能。
在光催化作用下，纳米 TiO2 具有分解病原菌和毒素的功能，从而达到抗菌杀毒效果。纳米 TiO2 光催化杀灭微生物细胞有两种不同的反应机理 ：一种机理是紫外光激发 TiO2，与细胞直接作用，即光生电子和光生空穴直接与细胞壁、细胞膜或细胞的组成成分发生化学反应而导致细胞死亡 ；另一机理是紫外光激发 TiO2，与细胞间接作用，即光生电子和光生空穴先与水或水中的溶解氧反应，生成 OH 或 HO2 等活性氧类，它们再与细胞壁、细胞膜或细胞的组成成分发生生化反应。纳米 TiO2 用于水性聚氨酯涂料中，赋予涂料持久、长效的抗菌、杀菌功能。
3. 纳米 TiO2 在净化空气涂料中的应用
随着工业的快速发展，城市大气中氮氧化物（NOX）及硫化物的污染日益严重，这已成为环保亟待解决的问题之一，利用 TiO2 的光催化效应可为解决这一问题提供良好而有效的途径。这是由于纳米TiO2 制成的涂料具有净化空气的作用，当紫外光照射该涂层时，TiO2 所产生的电子空穴对能分解空气中的有机或无机污染物，如氮氧化合物、二氧化硫、甲醛、汞等，从而达到净化空气的效果。如将纳米TiO2 配制成光催化净化大气涂料，利用 TiO2 的光催化作用产生活性氧，并配合雨水的作用，可将这些污染 物 变 成 HNO3、H2SO4 而除去。纳米TiO2除去二氧化硫的速度相当快，它不仅具有良好的净化空气效果，且它的使用周期长，利用价值高。
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