納米自潔玻璃.doc

納米自潔玻璃-清洗玻璃時(shí)代的革命1自清潔玻璃概述11自清潔玻璃定義自清潔玻璃是指普通玻璃在經(jīng)過(guò)通過(guò)特殊的物理或化學(xué)方法處理后，使其表面產(chǎn)生獨(dú)特的物理特性，從而使玻璃不再通過(guò)傳統(tǒng)的人工擦洗方法而達(dá)到清潔效果的玻璃。目前，從方法上區(qū)分自清潔玻璃有以下兩類(lèi)：超親水自清潔玻璃超疏水自清潔玻璃111超親水自清潔玻璃超親水自清潔玻璃在玻璃制備出超親水性光催化tio2薄膜。該光催化薄膜具有兩大特性。1、超親水性能：使材料表面對(duì)水具有超親和作用，使水的液滴在玻璃材料表面上的接觸角趨于零，因此，當(dāng)水接觸到材料時(shí)，迅速在其表面鋪展，形成均勻的水膜，表現(xiàn)出超親水的性質(zhì)，通過(guò)均勻水膜的重力下落帶走污漬，通過(guò)該方式將可以去處大部分有機(jī)或無(wú)機(jī)污漬。2、光催化分解有機(jī)物能力：通過(guò)光催化反應(yīng)，該tio2薄膜將有能力分解各類(lèi)有機(jī)物，通過(guò)該特性可以有效去處殘余的頑固有機(jī)污漬并有殺滅粘附于表面的病菌效果。目前，該方式已經(jīng)成為自清潔玻璃的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的基本方向。112超疏水自清潔玻璃超疏水自清潔玻璃：利用超疏水技術(shù)使得玻璃表面產(chǎn)生超疏水和超疏油的特殊表面，從而，使得親水性污漬和親油性污漬無(wú)法粘附于玻璃表面，從而保證了玻璃的自清潔。該方法特點(diǎn)：效果明顯。但是由于該方法的時(shí)效性差，無(wú)法保證玻璃產(chǎn)品作為耐用消費(fèi)品的長(zhǎng)期使用壽命，從而無(wú)法保證真正意義上的自清潔效果。該方法已經(jīng)被玻璃行業(yè)放棄。以下論述，均以超親水自清潔玻璃為主展開(kāi)。113超親水自清潔玻璃的幾種方式：超親水自清潔玻璃發(fā)展到目前為止主要有以下方式：a化學(xué)氣相沉積（cvd）法b磁控濺射法c溶膠凝膠高溫?zé)Y(jié)的方法d常溫固化超親水自清潔玻璃就目前產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)調(diào)研情況看：化學(xué)氣相沉積（cvd）法、磁控濺射法和溶膠凝膠高溫?zé)Y(jié)的方法等，由于技術(shù)局限、成本因素等問(wèn)題均未得到市場(chǎng)的充分認(rèn)可。而常溫固化由于其工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、性能和效果好，已經(jīng)得到中國(guó)玻璃界的權(quán)威耀華玻璃、洛陽(yáng)玻璃、深南玻等廠家的有關(guān)技術(shù)專(zhuān)家和權(quán)威人事的認(rèn)可，得到了非常積極的評(píng)價(jià)，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成功地運(yùn)用到了國(guó)家標(biāo)志性工程國(guó)家大劇院。并得到了國(guó)家大劇院相關(guān)各方的一致好評(píng)。2超親水自清潔玻璃的由來(lái)和發(fā)展21超親水自清潔玻璃的理論由來(lái)：自20世紀(jì)70年代以來(lái)，日本東京大學(xué)的藤島昭(fujishima)、橋本和仁(hashimoto)等人的研究發(fā)現(xiàn)，在微弱光下即在太陽(yáng)光（紫外光強(qiáng)度約為1mwcm-2）或在日光燈(紫外光強(qiáng)度約為0.2mwcm-2)照射下，tio2吸收近紫外光后，光生電子和空穴分別使tio2表面吸附的氧還原和水氧化，生成o-2和oh活性基因，這些活性基因足以使玻璃表面的有機(jī)污物、微生物和細(xì)菌分解為co2和h2o等簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物。與此同時(shí)，藤島昭等人在研究中還發(fā)現(xiàn)tio薄膜經(jīng)微弱光照射后，ti02表面具有兩親性即超親水性和光催化活性，如果遮斷光源，這種兩項(xiàng)特性在黑暗中仍能保持一段時(shí)間。tio2光催化材料的應(yīng)用已被稱(chēng)為一場(chǎng)“光清潔革命”。正是基于該項(xiàng)理論，各國(guó)玻璃行業(yè)廠家和研究機(jī)構(gòu)的利用各種方法力圖實(shí)現(xiàn)在玻璃上進(jìn)行tio2光催化材料的涂附，以期得到具有超親水的tio2光催化材料薄膜，開(kāi)發(fā)出有實(shí)用價(jià)值的自清潔玻璃。22超親水型tio2光催化材料研究進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)tio2光催化材料在通常狀態(tài)下有三種晶型形態(tài)：銳鈦礦晶型、金紅石晶型和板鈦礦晶型，其中銳鈦礦晶型有最強(qiáng)的超親水特性和光催化活性；金紅石晶型基本沒(méi)有超親水特性和光催化活性，而大多數(shù)的tio2材料是以該狀態(tài)存在；板鈦礦晶型僅有微弱的超親水特性和光催化活性。研究中還發(fā)現(xiàn)tio2光催化材料的超親水特性和光催化活性和該材料的比表面積成正比。因而如何開(kāi)發(fā)出高比表面積，和高超親水特性和光催化活性的銳鈦礦晶型的tio2光催化材料并將改材料穩(wěn)定涂覆玻璃表面是開(kāi)發(fā)自清潔玻璃的技術(shù)關(guān)鍵。23自清潔技術(shù)研究狀況在基礎(chǔ)研究方面，目前，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家均有知名公司在專(zhuān)門(mén)從事自清潔玻璃的研究開(kāi)發(fā)和制作，如英國(guó)pilkingtonactiv公司、日本toto公司、美國(guó)ppg公司、德國(guó)gea公司、vta公司、uic公司等。2000-2004年，共發(fā)表相關(guān)文章4097996篇。在應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面，日本率先展開(kāi)開(kāi)發(fā)推廣應(yīng)用tio2光催化自清潔玻璃，英國(guó)皮爾金頓公司、美國(guó)ppg公司的玻璃商也看好這一產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、加工、生產(chǎn)及推廣應(yīng)用的大市場(chǎng)。英國(guó)皮爾金頓玻璃公司在開(kāi)發(fā)應(yīng)用tio2光催化自潔凈玻璃方面已走在歐、美玻璃商的前列，并在2002年底之前把該產(chǎn)品推廣到歐洲及其他國(guó)家和美國(guó)玻璃市場(chǎng)，進(jìn)行公開(kāi)批量銷(xiāo)售。并已在北美、歐洲、大洋洲的澳大利亞、亞洲的日本等地區(qū)及國(guó)家推出，即將形成新的大市場(chǎng)，絕不容忽視。北美皮爾金頓公司在2002年年底推出自己的自清潔玻璃窗，這種玻璃窗利用太陽(yáng)光中的紫外線分解塵粒中的有機(jī)物，再讓雨水沖去。即使用水洗，這種玻璃窗也不會(huì)留下水痕。但是由于成本和效果問(wèn)題，該自清潔玻璃窗未能得到大規(guī)模推廣。為了促進(jìn)自清潔、光催化技術(shù)及其產(chǎn)品的共同發(fā)展，2000年10月，以toto為首組織了以此為題的論壇，目的就是制定光催化產(chǎn)品的相關(guān)指標(biāo)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，將光催化技術(shù)及其一系列產(chǎn)品迅速推向市場(chǎng)，為人類(lèi)的環(huán)保工作做出貢獻(xiàn)。由此可見(jiàn)，自清潔玻璃的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)得到各國(guó)玻璃行業(yè)的專(zhuān)業(yè)廠家極大關(guān)注，并且投入大量的研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，但是，由于產(chǎn)品的性能和成本問(wèn)題，使得前期的自清潔玻璃均未突破技術(shù)瓶頸，制約了自清潔玻璃的快速發(fā)展，未能滿足所對(duì)應(yīng)的巨大的市場(chǎng)需求。3國(guó)內(nèi)外自清潔玻璃的技術(shù)狀況31采用化學(xué)氣相沉積（cvd）方法采用這種方法的企業(yè)主要有英國(guó)pilkington、美國(guó)ppg公司、美國(guó)afg公司和日本旭硝子公司。即通過(guò)化學(xué)汽相沉積（cvd）方法將tio沉積到潔凈玻璃的表面，沉積結(jié)果往往為三種tio晶型共存在沉積在一起，該自清潔玻璃具有特點(diǎn)：a銳鈦礦型tio晶型的含量極低,僅僅具有很有限的超親水和光催化功能。b應(yīng)用cvd方法生產(chǎn)自清潔玻璃成本很高。c應(yīng)用該方法生產(chǎn)的自清潔玻璃將使玻璃本身的透射率大大降低（約降低10%）。d為非納米材料，比表面積很低，使得性能和效率較低。e為彌補(bǔ)性能低下的缺陷，cvd方法將通過(guò)增加膜厚方式來(lái)提高性能。由于有效成份銳鈦tio晶型的含量極低，親水性和光催化性難以保證，加上透射率降低以及生產(chǎn)成本較高等負(fù)面因素。因而，該產(chǎn)品市場(chǎng)上有過(guò)推廣，但是因?yàn)樾阅?，價(jià)格和成本因素，市場(chǎng)反饋效果極差。玻璃行業(yè)專(zhuān)家評(píng)價(jià)，英國(guó)pilkington生產(chǎn)的自清潔玻璃的性能對(duì)比不明顯。市場(chǎng)售價(jià)6mm白玻260元/平方米，8mm白玻320元/平方米，成本高，市場(chǎng)難以接受。32磁控濺射方法利用現(xiàn)有的玻璃生產(chǎn)的磁控濺射鍍膜設(shè)備，通過(guò)將金屬鈦濺射到玻璃表面，在玻璃表面自然氧化生成tio的薄膜，使得玻璃表面具有一定的親水性，來(lái)達(dá)到自清潔效果。由于磁控濺射技術(shù)限制，玻璃表面生成的tio薄膜為無(wú)定型的tio薄膜。這樣，所得到自清潔玻璃具有如下特點(diǎn)：a玻璃表面的親水性及自清潔性能極其有限。b磁控濺射的成本高額昂。因而，該技術(shù)具有很大的局限性，市場(chǎng)反饋效果差。實(shí)際上，該技術(shù)沒(méi)有得到推廣，采用該技術(shù)的代表廠家有中國(guó)三峽新材公司，目前該公司已經(jīng)放棄了使用該方法生產(chǎn)自清潔玻璃。33溶膠提拉+高溫?zé)Y(jié)技術(shù)即將tio制成溶膠，再將玻璃放入該溶膠中浸潤(rùn)提拉的方式得到處理過(guò)的玻璃，再將該玻璃再高溫?zé)Y(jié)爐中燒結(jié)550。c，3-4h完成金紅石晶型向銳鈦礦晶型的轉(zhuǎn)化。該方法存在缺陷：a通過(guò)高溫?zé)Y(jié)，成本高，不利于規(guī)?；a(chǎn)。b金紅石晶型向銳鈦礦晶型的轉(zhuǎn)化存在轉(zhuǎn)化效率問(wèn)題,自清潔效果有限。c有彩虹現(xiàn)象。d使得玻璃的透光率降低15-20%。因此，該技術(shù)從投放市場(chǎng)以來(lái)一直未得到積極反響。采用該技術(shù)的代表廠家有三峽新材公司，長(zhǎng)春新世紀(jì)公司，代表工程有長(zhǎng)春長(zhǎng)江路步行街采光頂5700平米，市場(chǎng)反應(yīng)一般，沒(méi)有持續(xù)工程和市場(chǎng)拓展。4中科納米的常溫固化納米自清潔玻璃的技術(shù)優(yōu)勢(shì)4.1關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)論述中科納米公司的科研人員通過(guò)近七年的潛心研究，利用特種納米技術(shù)生產(chǎn)出光催化，和親水性極高活性并且性能穩(wěn)定的納米tio2薄膜材料，并且經(jīng)過(guò)常溫常壓下涂覆的工藝，生產(chǎn)出納米自清潔玻璃，該技術(shù)生產(chǎn)出的納米自清潔玻璃克服了以上各種技術(shù)所帶來(lái)的缺陷，真正意義上實(shí)現(xiàn)了在保持玻璃表面原貌的情況下，達(dá)到玻璃的高效自清潔和光催化效果。42項(xiàng)目的技術(shù)成熟性和項(xiàng)目產(chǎn)品可靠性論述421納米自清潔玻璃產(chǎn)品完成測(cè)試422完成了常溫常壓下自清潔玻璃涂覆工藝的摸索及效果評(píng)價(jià)。4221特種規(guī)格，超大板面玻璃自清潔制作同玻璃的深加工工藝結(jié)合，完成超大版面自清潔玻璃的制作，完成工程國(guó)家大劇院6000平米。單片規(guī)格2000mmx4500mm，總面積逾百平米超大規(guī)格的汽車(chē)展示廳項(xiàng)目。4222自清潔玻璃的效果評(píng)價(jià)完成了自然狀態(tài)下的效果評(píng)價(jià)，效果良好，該效果已經(jīng)被國(guó)家大劇院正式采納為國(guó)家大劇院的清洗方案。423我方技術(shù)優(yōu)勢(shì)和化學(xué)汽相沉積，磁控濺射，溶膠提拉高溫?zé)Y(jié)不同，我方技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)：4231工藝簡(jiǎn)單，成本極低采用了常溫常壓噴涂的方式，工藝極其簡(jiǎn)單，也就降低了該技術(shù)的應(yīng)用門(mén)檻。使得納米自清潔玻璃成本降得極低，保證了市場(chǎng)接受能力，和生產(chǎn)廠家足夠得利潤(rùn)空間。4232效果明顯由于采用了的固含量tio2材料為完全的銳鈦礦晶型tio2,這樣就保證了極佳的納米自清潔性能和光催化性能。比較數(shù)據(jù)表明：（1）表征超親水性能采用玻璃與水的接觸角，一般玻璃與水的接觸角為30左右，而中科納米自清潔玻璃的接觸角為6.5,pilkington的自清潔玻璃的接觸角為17，中科納米自清潔玻璃的親水性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于pilkington的產(chǎn)品，真真達(dá)到了超親水效果；（2）表征光催化分解有機(jī)物的光催化活性：中科納米自清潔玻璃是pilkington自清潔玻璃的16倍。中科納米產(chǎn)品已經(jīng)可以達(dá)到實(shí)用要求。4233具有增透效果以往的自清潔玻璃往往使得玻璃的透射率大大降低（降低幅度達(dá)10左右），而我方的自清潔玻璃卻能夠使得自清潔玻璃的透射率提高1-2%，這是我方獨(dú)有的特性，該特性將極大地提高用戶對(duì)自清潔玻璃本身的信賴(lài)。4234克服了彩虹現(xiàn)象彩虹現(xiàn)象是tio2薄膜在玻璃表面產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象造成。彩虹現(xiàn)象是制約納米自清潔玻璃發(fā)展的一個(gè)重要因素。先期的技術(shù)生產(chǎn)的自清潔玻璃都或多或少的帶有彩虹現(xiàn)象，彩虹現(xiàn)象破壞了玻璃原有的表觀視覺(jué)裝飾效果，為最終消費(fèi)者難以接受.因而，該現(xiàn)象也就極大地限制相應(yīng)的產(chǎn)品的市場(chǎng)準(zhǔn)入。中科納米公司生產(chǎn)的納米自清潔玻璃在該方面得到了完全的突破，為相應(yīng)的自清潔玻璃進(jìn)入市場(chǎng)提供了最基本保證。4235超常的使用壽命該自清潔玻璃實(shí)際那人工老化測(cè)試已經(jīng)超過(guò)2000小時(shí)，這將意味著，該自清潔玻璃的實(shí)際使用壽命將可超過(guò)10年，將可以完全滿足玻璃行業(yè)的實(shí)際需要。4236實(shí)現(xiàn)在線自清潔玻璃的加