多功能高分子基清洁表面防滑技术的开发及应用的制作方法

[0001]
本发明涉及地面防滑与室内环保技术领域，具体公开一种新型的氢化二氧化钛/多孔高分子复合薄膜的在地面基材上的制备方法及其防滑、自清洁、室内祛甲醛三方面应用。


背景技术：

[0002]
陶瓷砖、钢化玻璃等地面基材遇水后表面会变得湿滑，其所造成的骨折、扭伤等住院人数占全部意外伤害的35％，地面防滑已然成为了公共安全的新问题。防滑垫/防滑砖等传统安全防滑产品成本较高且在水/油润湿下性能低下。因此，发展高效通用的表面防滑处理技术具有极高的应用前景与市场需求。
[0003]
目前最为常见的防滑处理方式技术是利用复合制剂(常见防滑液)在基材表面刻蚀出高粗糙度表面，以此基材提升表面摩擦系数至安全的等级。然而，这些防滑液的主要原料多是氢氟酸、氢氧化钠等剧毒和强腐蚀性试剂，其对基材损伤不言而喻，对室内环境与人体的危害更是巨大；此外，刻蚀所产生的刚性粗糙表面易于磨损，其防滑作用维持时间十分有限(3-6个月)，需反复刻蚀维护。所以，这些防滑产品的环保属性与处理效果远未达到普适性的应用要求。此外，3m和巴斯夫等国外公司针对地面防滑的问题，开发出了防滑树脂以及地面防滑粘胶等产品。然而，这些产品由于价格昂贵且使用期限较短(≤2个月)，大规模部署使用存在较大限制。
[0004]
另一方面，刻蚀型防滑技术造成地面基材损伤，，其粗糙表面又容易积存灰尘颗粒等污染物，严重影响地面清洁以及室内环境安全。根据相关商检数据，市面常规刻蚀型防滑液，目前仅适用于工业厂房等环境要求较低的应用场景，其所造成的挥发性有机物增加等问题，远未达到正常住宅及其大型公共场所的环保应用要求。
[0005]
综上所述，本发明需要构建一种高性能的绿色防滑技术，同时添加相应组分使经过防滑处理的瓷砖表面具有自清洁的功能，从根本上解决现有防滑技术性能有限且高污染的问题。


技术实现要素：

[0006]
针对上述问题，本项目将预聚合高分子、硬脂酸钠、氢化二氧化钛等作为防滑制剂原料；通过在基材表面形成有机/无机复合的仿生结构多孔阵列，可以使地面与脚底接触形成仿生物理吸盘作用，显著强化了各型地面基材的摩擦系数。另一方面，研发团队在防滑制剂中添加的氢化二氧化钛组分，使得瓷砖表面具有良好的自清洁效果；在可见光照射与室内空气高效流通情况下，此技术加工处理的瓷砖可有效祛除室内空气中的甲醛组分。实际应用效果表明，经其处理的地面在防滑、祛甲醛、自清洁三个方面效果稳定持久(≥18个月)。
[0007]
详细内容如下：
[0008]
(1)一种地面瓷砖的前处理清洁过程：
[0009]
(a)首先，配置前处理溶液：氟化钾5份～20份、柠檬酸10-30份、硬脂酸钙1 份～10份、表面活性剂1份～5份、聚乙烯醇0.1份～1份、去离子水50份～100份 (注：份数均指质量比例)；
[0010]
(b)前处理溶液均匀涂覆制瓷砖基体表面(用量50-80ml/m
2
)，静置等待30min；
[0011]
(c)纯净水冲洗；
[0012]
(2)一种高分子基防滑液的制备及其应用：
[0013]
(a)高分子基防滑液配置：预聚高分子15-30份、乳化剂5-10份、光敏引发剂 0.1-1份，氢化二氧化钛5-10份，碳酸钠1-5份，去离子水50份～100份(注：份数均指质量比例)；
[0014]
(b)高分子基防滑液均匀涂覆制瓷砖基体表面(用量30-50ml/m
2
)，紫外光照射5min；
[0015]
(c)纯净水冲洗，自然晾干,形成厚度～0.5mm的防滑薄膜；
[0016]
(3)摩擦系数测试结果表明高分子基防滑薄膜可以使地面与脚底接触形成仿生物理吸盘作用，显著强化了各型地面基材的摩擦系数(经处理的50余种瓷砖，在潮湿条件下的摩擦系数均大于0.62，全部达到国际防滑标准要求(≥0.50))。
[0017]
(4)暴露于防滑薄膜表面的氢化二氧化钛组分，使得瓷砖表面具有良好的自清洁效果，其对水、乙醇等极性液体接触角均小于5
°
，对植物油、汽油等多种非极性/弱极性液体均大于90
°
。
[0018]
(5)此技术加工处理的的瓷砖表面在可见光照射下具有降解室内甲醛污染物的性能(1平米加工瓷砖，am 1.5模拟太阳光照射10小时，可将2立方米甲醛含量高达0.5毫克/立方米的室内污染空气降解至符合国家标准的清洁空气(甲醛含量≤0.09毫克/立方米))。
[0019]
对比现有技术，本发明的有益效果为：
[0020]
(1)普适性方法创新：相较于传统的防滑砖/防滑垫以及强酸/强碱刻蚀防滑技术而言，此项技术是在基材表面形成一层透光多孔的高分子防滑薄膜，其高效通用、绿色环保的方法优势十分明显；
[0021]
(2)产品技术性能创新：此技术在解决地面防滑的安全问题的同时，通过加入氢化二氧化钛这种新型功能材料，使高分子防滑薄膜又兼具表面自清洁与室内祛污的功能，其高性能、多功能的室内应用特性十分难得，目前尚无类似技术产品及相关报道。
[0022]
(3)技术可靠性：相关技术目前已在50多种地面基材上测试应用，其防滑效果均十分优异，
[0023]
(4)实现成本优势：本项目防滑处理成本约为5.0元每平米；相比之下，防滑垫与防滑砖的成本约为40-180元每平米，巴斯夫与圣戈班等大型跨国企业生产的强酸/强碱刻蚀防滑液(针对工业厂房)成本约为10-17元每平米。因此，本项目技术产品的成本优势十分突出。
附图说明
[0024]
图1高分子基清洁防滑制剂的组分及其应用流程图；
[0025]
图2高分子基防滑薄膜在瓷砖表面的原位制备过程示意图；
[0026]
图3高分子基多孔防滑薄膜的扫描电镜图；
[0027]
图4涂覆有高分子基防滑薄膜的瓷砖在可见光照射下降解室内空气中的甲醛；
具体实施方式
[0028]
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0029]
实施例1
[0030]
采用前处理过程与原位聚合分段的方法在瓷砖表面构建高分子基防滑薄膜 (图1)：第一步，将配置好的前处理溶液通过雾化喷涂的方式均匀分散至瓷砖基底表面，用量约为30-50ml/m
2
；随后，涂覆有前处理溶液的瓷砖地面静置30min，期间以ph值作为标准参数，对前处理过程予以监测。初始ph鱼尾2.5，当ph 上升至3.5时，前处理清洁过程结束。用大量纯净水冲洗地面；采用zeta电位仪器进行表征，瓷砖表面带高密度正电，说明该方法成功清除了瓷砖表面有机物质，并使其表面对带负电的预聚高分子有较强的相互作用力。第二步，将配置好的高分子基防滑液通过刮刀均匀涂抹至瓷砖基体表面，用量约为30-50ml/m
2
，随后用波长为365nm的紫外灯照射，照射速率为5min/m
2
(10m
2
空间可同时照射)；当瓷砖表面固化后，用纯净水冲洗，并自然晾干,其表面形成的防滑薄膜厚度～0.5 mm的防滑薄膜(图2和3)。
[0031]
表1.八类典型的地面建材防滑处理前后摩擦系数对比
[0032][0033]
实施例2
[0034]
氢化二氧化钛又使得防滑薄膜具有丰富的表面电荷。在此情况下，植物油，液体石蜡等弱极性液体滴落至其表面或被排斥弹起，形成强憎油特性。反之，水，乙醇等强极性液体会被快速吸附并在表面铺展开，形成超亲水特性。这就会使防滑薄膜具有显著的自清洁效果。玻璃基底在防滑薄膜处理前，其表面染灰，通过水溶液冲刷，表面带灰带水，比较肮脏；但是经过防滑薄膜处理后，其染灰用水溶液冲刷，则非常洁净。
[0035]
实施例3
[0036]
氢化二氧化钛组分，使得防滑薄膜具有一定的室内环保功能。二氧化钛是一种非常常见的光催化材料，许多研究工作表明，通过紫外光照射，其可有效降解空气中的甲醛；但是，紫外光源具有显著的生物毒性，生活环境中长时间使用并不现实。本团队通过氢气等离子处理，制备了一系列具有可见光吸收效能的氢化二氧化钛，此材料在可见光照射下，即可降解甲醛。将其作为防滑薄膜添加组分，大气模拟箱实验结果表明1平米加工瓷砖，模拟太阳光照射10小时，可将2立方米甲醛含量达0.5毫克/立方米的室内污染空气降解至符合国家标准的清洁空气，其降解甲醛效果明显(图4)
[0037]
实施例4
[0038]
制备过程同实施例1，不同仅在于：将高分子基防滑液用量提高至100ml/m
2
，得到表面浅黄色的防滑薄膜，其防滑性能提升，但透光性变差，在一定程度上仅适用于深色瓷砖。
[0039]
实施例5
[0040]
制备过程同实施例1，不同仅在于：将紫外光照射时间缩短至1min/m
2
，所得防滑薄膜性能无明显影响，但其耐用性则会明显下降。
[0041]
实施例6
[0042]
制备过程同实施例1，不同仅在于：缩短前处理时间至10min，后续形成的防滑薄膜性能无明显影响，但易于形成片层剥落。
[0043]
实施例7
[0044]
制备过程同实施例1，不同仅在于：将使用的预聚高分子的分子量做进一步提升，所得防滑薄膜均匀度收到极大影响，不利于形成均匀致密的多孔阵列。
[0045]
实施例8
[0046]
制备过程同实施例2，不同仅在于：不添加氢化二氧化钛组分，则高分子薄膜则不具备自清洁功能。
[0047]
实施例9
[0048]
制备过程同实施例2，不同仅在于：如果对防滑薄膜进行定期的可见光照射，则高分子薄膜自清洁功能会大幅下降。
[0049]
实施例10
[0050]
制备过程同实施例3，不同仅在于：不添加氢化二氧化钛组分，则高分子薄膜则不具备降解甲醛功能。
[0051]
实施例11
[0052]
制备过程同实施例2，不同仅在于：如果不对室内空气进行强制流通，则高分子薄膜降解甲醛功能会大一定程度下降。
[0053]
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0054]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除