光誘發(fā)的親水性制品及其制備方法技術

公開了這樣的方法和制品，其中基材有通過噴霧熱解、化學汽相沉積或磁控管濺射真空沉積法在基材上形成光誘發(fā)的親水性涂層的方法得到的光誘發(fā)的親水性表面。涂層的厚度為５０－５００埃，均方根粗糙度小于５ｎｍ、優(yōu)選小于２ｎｍ，而光催化活性小于３．０×１０↑［－３］ｃｍ↑［－１］ｍｉｎ↑［－１］±２．０×１０↑［－３］ｃｍ↑［－１］ｍｉｎ↑［－１］。基材包括玻璃板和連續(xù)玻璃帶在內的玻璃基材。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

Light induced hydrophilic articles and process for their preparation

The invention discloses a method and a product like this, wherein the substrate obtained by spray pyrolysis, chemical vapor deposition or magnetron sputtering vacuum deposition method to form a hydrophilic coating on the substrate of the light induced by light induced hydrophilic surface. The thickness of the coating is 50 to 500 Angstroms RMS roughness less than 5nm, preferably less than 2nm, and the photocatalytic activity of less than 3 x 10 = - 3, CM = 1, min = - 1, + 2 * 10 = 3, CM = 1, min = - - \1. A base material, including a glass plate and a continuous glass band.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
相關申請的相互引用本申請書為1999年4月1日提交的題為“光催化活化的自潔器具”的美國專利申請09/282943的部分繼續(xù)申請，它為1997年7月23日提交的美國專利申請書08/899257的分案申請(現(xiàn)為US6027766)，它要求1997年3月14日提交的美國專利臨時申請60/040566的優(yōu)先權，這些申請的全部內容在這里作為參考并入。本申請還對2001年2月28日提交的題為“”的美國專利臨時申請60/272197提出優(yōu)先權要求，在這里其全部內容作為參考并入。1.專利技術范圍本專利技術涉及使親水性涂層沉積在基材(例如玻璃板或連續(xù)浮法玻璃帶)上的方法以及涉及用這些方法制備的制品。2.技術考慮在以下的討論中，將討論有關本專利技術的一般技術考慮。但是，并不認為這里討論的具體參考文獻構成美國專利細則中的“現(xiàn)有技術”，不作這樣的承認。對于許多基材來說，例如玻璃基材例如建筑窗、汽車透光窗和飛機窗，為了良好的可見性，希望基材表面盡可能長時間基本上無表面污染物，例如常見的有機表面污染物和無機污染物。傳統(tǒng)上，這就意味著需經常清潔這些表面。這種清潔操作通常通過人工擦拭表面來進行，可借助也可不借助化學清潔溶液。這種方法是費力、耗時和/或高費用的。所以，對具有比現(xiàn)有玻璃基材更易清潔表面的基材特別是玻璃基材存在需求，它使這樣的人工清潔的需要或次數(shù)減少。已知某些金屬氧化物半導體可加到涂層中，以便提供有自潔性能的光催化活化的(下文為“PA”)涂層，即暴露到某種電磁射線下所述的涂層與涂層表面上的有機污染物相互作用，使污染物降解或分解。通常涉及有機化合物光催化氧化的專利和制品在D.Blake的有害化合物從水和空氣中光催化除去的文獻目錄(Bibliography of work onThe photocatalytic Removal of Hazardous Compounds fromWater and Air)中報導，國家可再生能源實驗室(1994年5月)，在1995年10月和1996年10月均更新。通常，將這些PA涂層作得足夠厚，以便在盡可能短的時間內對破壞或分解涂層上的有機污染物有足夠的光催化活性。例如，WO00/75087公開了一種具有最小光催化活性為5×10-3cm-1min-1的光催化活化的涂層。例如在US 5873203、6027766和6054227中公開了另外一些PA涂層。除了自潔性能外，這些PA涂層通常還是親水的，即水潤濕的。PA涂層的親水性有助于減少霧化，即水滴在涂層上的積累，后者可使可見光的透射和通過涂覆基材的能見性下降。到目前為止，這一親水性與幾個因素有關，其中有提高的涂層表面粗糙度和提高的涂層孔隙度。例如，US 6103363公開了這樣一種親水的光催化活化的自潔涂層，其優(yōu)選的均方根(RMS)表面粗糙度為5-15nm，而優(yōu)選的孔隙度為70-90％。但是，這一表面粗糙度可使表面的清潔變得更加困難，例如產生灰塵和污物可積累的小凹槽或從表面上擦拭的清潔用布上抽出和斷裂纖維。而且，涂層孔隙度的增加還產生一些可化學侵蝕下層基材的孔道。為了達到預先希望的涂層厚度、光催化活性、表面粗糙度和涂層孔隙度，已用溶膠-凝膠技術沉積許多種PA自潔涂層。在典型的溶膠-凝膠法中，在大約常溫下將未晶化的膠體懸浮液涂覆到基材上，然后加熱生成晶化的涂層。例如，US 6013372公開了一種由以下步驟生成的親水的光催化活化的自潔涂層將光催化劑顆粒摻混在金屬氧化物層中，然后用溶膠凝膠法將摻混物涂到基材上。但是，傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法在經濟上或實踐上與某些應用條件或基材有矛盾。例如，在傳統(tǒng)的浮法玻璃法中，在熔融金屬浴中的浮法玻璃帶可能太熱，以致由于溶膠中使用的溶劑的汽化或化學反應，從而不能使用溶膠。另外，熔融金屬浴中的環(huán)境也對涂覆溶膠所需的運動機械例如噴霧設備不利。所以，溶膠通常必需在浮法玻璃帶從熔融浴中出來并冷卻到大約室溫后再涂覆。然后再將經涂覆的玻璃帶加熱到足以使涂層晶化的溫度。這樣的冷卻和再加熱操作需要在設備、能源和處理費用方面有巨大的投資，同時還大大降低生產效率。此外，含鈉基材例如鈉鈣硅玻璃的再加熱使基材中的鈉離子遷移到涂層的機會增加，它在傳統(tǒng)上稱為沉積涂層的“鈉離子中毒”。這些鈉離子的存在可使自潔涂層的光催化活性下降或破壞。而且，溶膠-凝膠法通常生成厚的涂層，即數(shù)微米厚，這可能對涂覆制品的光學和/或美學性質有不良的影響。通常，隨著PA自潔涂層厚度的增加，由于光干涉效應使涂層的光透射性和反射性通過一系列最小值和最大值。由于這些光學效應，涂層的反射色和透射色是變化的。因此，足以提供所需自潔性能的涂層厚度可能有不希望的光學性能。所以，提供一種這樣一種有涂層特別是親水涂層的制品以及制備所述制品的方法是有利的，所述的制品和方法使上述這些缺點中的至少一些缺點減少或消除。專利技術概述本專利技術涉及這樣一種制品，它包含有至少一個表面的基材以及沉積在至少一部分該表面上的親水性涂層，特別是光誘發(fā)的親水性涂層(下文規(guī)定)。涂層可通過選自化學汽相沉積(下文為“CVD”)、噴霧熱解和/或磁控賤射真空沉積(下文為“MSVD”)的方法來沉積。在一實施方案中，涂層例如涂層的外表面的均方根粗糙度可為大于或等于0nm至小于或等于4nm，例如小于或等于3nm，如小于或等于2nm，如小于或等于1nm。如果基材為浮法玻璃帶以及在浮法玻璃帶制備過程中涂層在熔融錫浴中用CVD法沉積，那么它是特別有利的。在本專利技術另一具體實施方案中，光誘發(fā)的親水性涂層的光催化活性大于或等于0cm-1min-1至小于或等于3×10-3cm-1min-1，例如小于或等于2×10-3cm-1min-1。在本專利技術另一實施方案中，基材為熔融金屬浴中的浮法玻璃帶，光誘發(fā)的親水性涂層的厚度為大于0埃至小于或等于500埃，以及光誘發(fā)的親水性涂層在熔融金屬浴中通過化學汽相沉積法沉積。本專利技術還涉及制備這樣的制品的方法。令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，很薄的半導體金屬氧化物涂層，例如約大于0埃至小于或等于500埃的半導體金屬氧化物涂層比通常用于達到光催化自潔性能的涂層要薄，甚至當很薄涂層的光催化活性低于自潔涂層分解有機污染物通常所需的活性時，它仍保留其親水性。因此，雖然該薄的半導體金屬氧化物涂層仍保留有親水性的足夠的光活性，但它可對具有可測量的或商業(yè)上可接受的光催化自潔活性沒有足夠的長期光學活性。這一光誘發(fā)的親水性提供低的霧化和/或也使涂覆的制品比未涂覆的制品更容易清潔，例如更容易擦拭，以便除去灰塵和/或水斑。而且，光誘發(fā)的親水性還使水形成鋪展以及使干燥更快，它使水斑減少，因為水不易形成水珠留下斑點。也可通過簡單地沖洗涂層的方法更容易除去灰塵，而不需人工擦拭涂層。另外，這些很薄的半導體金屬氧化物涂層不會因與較厚的光催化自潔涂層有關的不希望的光學問題而受損失。還令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，這些很薄的半導體金屬氧化物涂層可制得比原先想象的更平滑和更致密，同時還保留其光誘發(fā)的親水性。可用于本專利技術實施的適合的半導體金屬氧化物為鈦的氧化物。在一實施方案中，本專利技術提供了這樣一種基材，所述的基材有至少一個帶有光誘發(fā)的親水半導體金屬氧化物涂層例如二氧化鈦涂層的表面，所述的涂層通過CVD、噴霧熱解或MSVD法沉積在至少一部分所述表面上。涂層的厚度可大于0埃至小于或等于50本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制品，所述的制品包含有至少一個表面的基材以及沉積在該至少一個表面的至少一部分上的光誘發(fā)的親水性的涂層，其中光誘發(fā)的親水性涂層的外表面的均方根粗糙度小于或等于２ｎｍ，以及其中光誘發(fā)的親水性涂層用選自化學汽相沉積、磁控濺射真空沉積和噴霧熱解的方法沉積。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：CS哈里斯，J桑伊，
申請(專利權)人：PPG工業(yè)俄亥俄公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]