Композиция для покрытия

Композиция для покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к композиции для покрытия стен, фасадов или подобных поверхностей.

Такие композиции применяются, например, для получения красок и штукатурных систем для наружных и внутренних работ. Особой областью применения подобных композиций является получение теплоизолирующих композитных систем. При этом эти композиции могут применяться, в частности, для получения отделочного покрытия для теплоизоляционных композитных систем. При этом после изготовления соответствующих теплоизоляционных композитных систем, в частности, на северной стороне зданий, в некоторых случаях встречается поражение отделочного покрытия водорослями и грибками.

Ввиду этих проблем уровня техники в основе изобретения стоит задача предоставить композицию описанного вначале типа, с которой можно эффективно подавить рост водорослей и грибков, и предложить способ получения таких композиций.

Согласно изобретению эта задача решается путем усовершенствования известных композиций, которое по существу отличается тем, что композиция включает фотокаталитически действующее средство с заметным поглощением света по меньшей мере при длине волны в диапазоне от 380 до 500 нм.

Настоящее изобретение исходит из знаний о том, что фотокаталитически действующее средство может использоваться не только для разложения вредных веществ, как указано в документе DE 10064317 A1, но также для подавления клеточного роста водорослей и грибков. При этом, благодаря особым качествам применяемого согласно изобретению фотокаталитически действующего средства, возможно использование обычного солнечного света, который появляется во внутренних помещениях, а также на северной стороне зданий благодаря отражению и рассеиванию, причем одновременно, благодаря применению вяжущего с описанными свойствами, обеспечивается проявление фотокатализа у фотокаталитически действующего средства. Все это позволяет эффективно снизить рост водорослей и грибков без использования обычно применяющихся для подавления роста водорослей и грибков биоцидов.

Для одной особенно предпочтительной в рамках изобретения композиции отношение оптической плотности (функции Кубелки-Мунка F(R_∞)) фотокаталитически действующего средства к оптической плотности (функции Кубелки-Мунка F(R_∞)) вяжущего при по меньшей мере одной длине волны поглощения в диапазоне от 380 до 500 нм составляет больше 6,25·10^-3, предпочтительно больше 1·10^-2. При этом вяжущее при по меньшей мере одной длине волны поглощения в диапазоне от 380 до 500 нм, в частности в диапазоне от 400 до 450 нм, может иметь оптическую плотность менее 0,8, в частности менее 0,5, а фотокаталитически действующее средство в таких же по длине волны поглощения условиях измерения имеет оптическую плотность более 0,005, в частности более 0,01, особенно предпочтительно 0,02 или больше.

Применяемые в рамках изобретения вяжущие могут содержать органические и/или неорганические компоненты. Целесообразным, с точки зрения предотвращения фотокаталитически индуцированного разложения вяжущего, оказалось использование вяжущих, которые при необходимости содержат исключительно неорганические компоненты.

В одной особенно предпочтительной форме осуществления изобретения вяжущее может содержать по меньшей мере один органический компонент и по меньшей мере один неорганический компонент. Профессиональным выбором вяжущего можно гарантировать, что радикалы, создаваемые фотокаталитическим средством, не приведут к разрушению вяжущего и соответствующему осыпанию покрытия стен или фасадов. Согласно одной особенно предпочтительной форме осуществления изобретения фотокаталитически действующее средство содержит полупроводник, в частности, TiO₂. В случае полупроводников фотокаталитический эффект возникает за счет того, что при падении света образуется пара электрон-дырка, которая создает на поверхности материала высокоактивные свободные радикалы, которые могут привести к подавлению роста клеток. Диоксид титана является таким полупроводником. При использовании диоксида титана можно получить фотокаталитический эффект в интервале длин волн от 400 до 450 нм, если сделать добавку, в частности, легирование примесью, как, например, S, N и/или C.

При этом особенно благоприятным с точки зрения желаемого фотокаталитического эффекта в диапазоне длин волн от 400 до 450 нм оказалось, что содержание серы и/или углерода в применяемом в качестве фотокаталитически действующего средства диоксиде титана должно составлять от 0,05 до 4 вес.%, предпочтительно от 0,05 до 2 вес.%, особенно предпочтительно от 0,4 до 1,5 вес.%. Оказалось, что желаемый эффект проявляется особенно заметно, если диоксид титана, в известных случаях с добавками серы и/или углерода, находится в анатазной фазе. Кроме того, оказалось выгодным, чтобы сера и/или углерод в композиции согласно изобретению откладывались только в поверхностном слое частиц диоксида титана.

Фотокаталитически действующее средство проявляет особенно хорошее действие, если оно имеет удельную поверхность по БЭТ от 100 до 250 м²/г, предпочтительно от 130 до 170 м²/г, и/или если оно ни в рентгенофотоэлектронном спектре, ни в инфракрасном спектре не имеет карбонатной полосы. С учетом особенно высокой оптической плотности фотокаталитически действующего средства в диапазоне от 400 до 450 нм благоприятным оказалось, если фотокаталитически действующее средство по меньшей мере частично было получено путем смешения предпочтительно растворенного в растворителе титансодержащего соединения с органическим углеродным соединением и термической обработкой этой смеси при температуре 500°C или меньше, предпочтительно 400°C или меньше, особенно предпочтительно 350°C или меньше и выше 150°C, в частности 200°C или выше.

Полученное так фотокаталитически действующее средство может иметь особенно сильную полосу поглощения при энергии связи 285,6 эВ в рентгенофотоэлектронном спектре (РФЭС), по отношению к полосе O1s при 530 эВ.

Для получения композиции, особенно эффективно подавляющей рост клеток, оказалось целесообразным, если для получения фотокаталитически действующего соединения применяется аморфный, частично кристаллический или кристаллический оксид титана, или содержащий воду оксид титана, или гидрат титана, или оксигидрат титана, причем титансодержащeе соединение может быть гидратом титана из сульфатного процесса. Гидрат титана может до этого быть нейтрализован и промыт, так что содержание SO₃ в твердой фазе после сушки составляет менее 1 мас.%. Углеродное соединение, применяемое для получения фотокаталитически действующего средства, используемого в композиции согласно изобретению, целесообразно имеет температуру разложения самое большее 400°C, особенно предпочтительно 350°C или меньше, в частности 300°C или меньше. При этом углеродное соединение может содержать по меньшей мере одну функциональную группу, как, например, OH-, CHO-, COOH-, NH_x- и/или SH_x-группу. Особенно целесообразным показало себя применение этиленгликоля, глицерина, углеводов, гидроксидов аммония или их смесей. Дополнительно или альтернативно в качестве углеродных соединений могут использоваться сажа или активированный уголь. При получении использующегося в композиции согласно изобретению фотокаталитически действующего средства термическую обработку можно проводить в действующем в непрерывном режиме аппарате кальцинирования, предпочтительно вращающейся трубчатой печи, причем для получения суспензии в растворителе используется стандартный диоксид титана, имеющийся в продаже в виде порошка или шлама, к этой суспензии добавляется небольшое количество сероуглеродного соединения и смешивается с суспензией, растворитель удаляется, остаток сушится при температуре сушки и, наконец, обжигается при температуре кальцинирования. В качестве растворителя может использоваться, например, вода.

В отношении получения особенно сильного фотокаталитического эффекта целесообразным оказалось нагревать высушенный остаток в закрытом сосуде в течение одного часа при 300°C и затем выдерживать еще три часа при этой температуре. Кальцинирование порошкообразного остатка путем нагрева проводить целесообразно до тех пор, пока после изменения окраски с белой на темно-коричневую не произойдет следующее изменение окраски на бежевую.

Композиция согласно изобретению может, помимо по меньшей мере одного вяжущего и фотокаталитически действующих средств, включать также еще диспергатор, как, например, полифосфат натрия и/или раствор полиакрилата, соль натрия, по меньшей мере один загуститель, как, например, модифицированная метилгидроксиэтилцеллюлоза, гидрофобный полиуретан, простой эфир целлюлозы и/или полисахарид, пеногаситель, как, например, смесь парафинового масла, гидрофобной кремневой кислоты и эмульгаторов, и/или полисилоксановый сополимер с гидрофобной кремневой кислотой, эмульгированный в воде, по меньшей мере один пигмент, как, например, диоксид титана, по меньшей мере один наполнитель, как, например, силикат, каолин и т.п., по меньшей мере один гидрофобизатор, как, например, калийметилсиликонат в водном растворе, и/или по меньшей мере один микробиоцид или внутритарный консервант, как, например, изотиазолинон. Покрытие, получаемое с композицией согласно изобретению, может иметь структурирование с размером зерна до 6 мм. Дополнительно или альтернативно композиции согласно изобретению могут включать также адсорбент, как, например, активированный уголь, кремневую кислоту и микрокремнезем. В этом случае вещества, адсорбирующиеся на адсорбенте, могут эффективно разлагаться при использовании в композиции фотокаталитически действующего средства.

Особенно благоприятным оказалось, если композиция согласно изобретению является сверхкритической композицией, у которой доля твердой фазы по отношению к доле жидкой фазы или доле вяжущего рассчитывается так, чтобы не происходило полного смачивания твердых веществ. В этом случае образуется пористое покрытие, с помощью которого можно обеспечить надежный контакт между ликвидируемыми вредными веществами и фотокаталитически действующим средством.

Предпочтительно композиция согласно изобретению включает адсорбент, как, например, активированный уголь, кремневую кислоту, микрокремнезем, силикагели, цеолиты, бентониты, диатомовые земли, пеностекло и т.п.

Оказалось, что применяемые согласно изобретению фотокаталитически действующие средства, в частности, на основе содержащего серу и/или углерод диоксида титана, помимо существенно более высокого по сравнению с чистым диоксидом титана поглощения света в диапазоне длин волн выше 400 нм (vlp-TiO₂) имеют спектр электронного парамагнитного резонанса, который, будучи измерен при температуре 5K, имеет только один существенный сигнал в интервале значений g от 1,97 до 2,05. Причем vlp-TiO₂ представляет собой TiO₂, обладающий светочувствительностью в видимом диапазоне света.

В рамках получения композиций согласно изобретению особенно благоприятным оказалось, если на первом этапе получать промежуточный продукт путем диспергирования фотокаталитически действующего средства в неорганическом вяжущем и смешивать этот промежуточный продукт на втором этапе с органическим вяжущим. При таком способе на первом этапе получают коагуляты из фотокаталитически действующего средства и, в противовес радикалам, образуемым фотокаталитически действующим средством, в целом инертного неорганического вяжущего, причем эти коагуляты на втором этапе могут быть соединены друг с другом с помощью органического вяжущего. В следующих таблицах указаны предпочтительные формы осуществления изобретения, причем числовые данные относятся к весовым частям соответствующих компонентов композиций.

Пример 1. Краска на основе силиконовой смолы для внутренних работ

Вода	-	35,7
изотиазолинон	микробиоцид	0,4
соли полиакриловой кислоты или фосфатные сложные эфиры и тетракалийпирофосфат	диспергатор	0,9
минеральное масло	пеногаситель	0,4
целлюлозный загуститель	загуститель	0,6
полисилоксан	гидрофобизация	1,0
эмульсия силиконовой смолы	вяжущее	4,0
диоксид титана	белый пигмент	13,0
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	10,0
силикат	наполнитель	10,0
каолин	наполнитель	9,0
стирол/акрилат	вяжущее	15,0

Пример 2. Силикатная краска для внутренних работ

вода	-	26,6
простой эфир целлюлозы и полисахариды	загуститель	0,4
тетраалкилалкилендиамин	стабилизатор для жидкого стекла	0,2
полиакрилат с солью натрия	диспергатор	0,1
калийное жидкое стекло	вяжущее	14,0
калийметилсиликонат	гидрофобизация	1,0
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	10,0
диоксид титана	белый пигмент	22,0
каолин	наполнитель	10,0
силикат	наполнитель	7,0
полисилоксановый сополимер	пеногаситель	0,2
стирол/акрилат	вяжущее	8,5

Пример 3. Силикатная/силиконовая краска для внутренних работ

Вода	-	26,5
простой эфир целлюлозы и полисахариды	загуститель	0,4
тетраалкилалкилендиамин	стабилизатор для жидкого стекла	0,2
полиакрилат с солью натрия	диспергатор	0,1
эмульсия силиконовой смолы	вяжущее	4,3
калийное жидкое стекло	вяжущее	14,0
калийметилсиликонат	гидрофобизация	1,0
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	10,0
диоксид титана	белый пигмент	22,0
каолин	наполнитель	10,0
силикат	наполнитель	7,0
полисилоксановый сополимер	пеногаситель	0,2
стирол/акрилат	вяжущее	4,3

Пример 4. Силиконовая штукатурка для внутренних работ

Вода	-	13,8
полисахарид и целлюлоза	загуститель	0,5
соль полиакриловой кислоты	диспергатор	0,1
эмульсия силиконовой смолы	вяжущее	3,0
диоксид титана	белый пигмент	0,8
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	10,0
сополимер винилацетата и этилена	вяжущее	3,0
силикат	наполнитель	1,4
карбонат кальция	наполнитель	25,9
кизельгур	наполнитель	2,9
изотиазолинон	микробиоцид	0,2
дисперсия воска	гидрофобизация	0,4
карбонат кальция	структурирующий песок	38,0

Пример 5. Силикатная штукатурка для внутренних работ

Вода	-	24,5
простой эфир целлюлозы	загуститель	0,2
гидроксид калия	регулятор pH	0,1
кремневая кислота	пеногаситель	0,1
соль натрия	диспергатор	0,4
гидроксид кальция	вяжущее	8,0
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	10,0
диоксид титана	белый пигмент	3,0
целлюлоза	наполнитель	1,0
тройной сополимер этилена и винилового эфира	вяжущее	2,9
льняное масло - полимеризованное льняное масло	вяжущее	0,4
диоксид кремния	наполнитель	9,4
карбонат кальция	структурирующий песок	40,0

Пример 6. Краска на основе силиконовой смолы для наружных работ

вода	-	31,0
соли полиакриловой кислоты и полифосфат натрия	диспергатор	0,4
изотиазолинон	микробиоцид	1,2
целлюлоза	загуститель	0,3
силоксан	пеногаситель	0,3
сложный эфир дикарбоновой кислоты	пленкообразующее вспомогательное средство	1,0
эмульсия силиконовой смолы	вяжущее	9,3
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	5,0
диоксид титана	белый пигмент	12,0
карбонат кальция	наполнитель	17,7
алюмосиликат магния	наполнитель	12,0
каустик	регулятор pH	0,1
стирол/акрилат	вяжущее	9,5
полиуретан	загуститель	0,2

Пример 7. Силикатная краска для наружных работ

Вода	-	18,0
простой эфир целлюлозы, сахариды и акрилаты	загуститель	0,7
тетраалкилалкилендиамин	стабилизатор для жидкого стекла	0,3
поликарбоновая кислота и аммониевое производное	диспергатор	0,2
калийметилсиликонат и полисилоксан	гидрофобизация	1,0
калийное жидкое стекло	вяжущее	20,0
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	5,0
диоксид титана	белый пигмент	12,0
каолин	наполнитель	1,0
кизельгур, силикат и диоксид кремния	наполнитель	12,0
сульфат бария	наполнитель	20,0
растворитель	пленкообразующее вспомогательное средство	0,6
стирол/акрилат	вяжущее	9,0
силоксан	пеногаситель	0,2

Пример 8. Силикатная/силиконовая краска для наружных работ

Вода	-	18,0
простой эфир целлюлозы, сахариды и акрилаты	загуститель	0,7
тетраалкилалкилендиамин	стабилизатор для жидкого стекла	0,3
поликарбоновая кислота и аммониевое производное	диспергатор	0,2
эмульсия силиконовой смолы	вяжущее	5,0
калийметилсиликонат и полисилоксан	гидрофобизация	1,0
калийное жидкое стекло	вяжущее	20,0
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	5,0
диоксид титана	белый пигмент	12,0
каолин	наполнитель	1,0
кизельгур, силикат и диоксид кремния	наполнитель	12,0
сульфат бария	наполнитель	20,0
растворитель	пленкообразующее вспомогательное средство	0,6
стирол/акрилат	вяжущее	4,0
силоксан	пеногаситель	0,2

Пример 9. Силиконовая штукатурка для наружных работ

Вода	-	11,8
изотиазолинон	микробиоцид	0,8
сахарид	загуститель	0,1
соль натрия	диспергатор	0,1
эмульсия силиконовой смолы	вяжущее	2,0
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	5,0
диоксид титана	белый пигмент	1,6
кизельгур, силикат и диоксид кремния	наполнитель	3,8
гидроксид алюминия	наполнитель	8,8
целлюлоза	наполнитель	0,7
карбонат кальция	наполнитель	10,6
растворитель	пленкообразующее вспомогательное средство	0,8
стирол/акрилат	вяжущее	6,0
тройной сополимер этилена и винилового эфира	вяжущее	5,5
тетракалийпирофосфат	диспергатор	0,3
минеральное масло	пеногаситель	0,1
карбонат кальция	структурирующий песок	42,0

Пример 10. Силикатная штукатурка для наружных работ

Вода	-	7,2
полисахарид	загуститель	0,1
тетраалкилалкилендиамин	стабилизатор для жидкого стекла	0,3
калийное жидкое стекло	вяжущее	4,1
калийметилсиликонат	гидрофобизация	0,3
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	5,0
диоксид титана	белый пигмент	1,8
кизельгур и силикат	наполнитель	2,8
карбонат кальция	наполнитель	32,0
полиакрилонитрил	наполнитель	0,3
минеральные волокна	наполнитель	0,5
стирол/акрилат	вяжущее	8,3
растворитель	пленкообразующее вспомогательное средство	0,2
изотиазолинон	микробиоцид	0,3
суспензия жирного спирта	замедлитель высыхания	0,5
кремневая кислота	матирующее средство	1,3
карбонат кальция	структурирующий песок	35,0

Пример 11. Дисперсионный лак для наружных работ

Вода	-	14,0
анионные соли	диспергатор	0,2
минеральное масло	пеногаситель	0,3
растворитель	пленкообразующее вспомогательное средство	5,0
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	5,0
диоксид титана	белый пигмент	20,0
силикат	наполнитель	3,0
чистый акрилат	вяжущее	50,0
гидроксид калия	регулятор pH	0,2
акриловая кислота	загуститель	2,0
изотиазолинон	микробиоцид	0,3

Пример 12. Глазурь для бетона для наружных работ

Вода	-	23,0
анионные соли	диспергатор	0,5
простой эфир целлюлозы	загуститель	0,2
минеральное масло	пеногаситель	0,3
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	5,0
диоксид титана	белый пигмент	1,5
кизельгур	наполнитель	2,0
карбонат кальция	наполнитель	27,0
растворитель	пленкообразующее вспомогательное средство	4,0
стирол/акрилат	вяжущее	35,0
акриловая кислота	загуститель	1,0
изотиазолинон	микробиоцид	0,5

Пример 13. Известковая штукатурка для наружных работ

Вода	-	23,50
простой эфир целлюлозы	загуститель	0,20
калийный щелок	регулятор pH	0,10
минеральное масло	пеногаситель	0,10
соль полиакриловой кислоты	диспергатор	0,40
целлюлозные волокна	наполнитель	1,00
диоксид титана	белый пигмент	3,00
гидроксид кальция (известь)	вяжущее	8,00
винилхлорид-этилен-виниловый эфир	вяжущее	2,90
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	5,00
льняное масло - полимеризованное льняное масло	вяжущее	0,40
силикат	наполнитель	2,00
кварцевый песок	наполнитель	13,40
карбонат кальция	структурирующий песок	40,00

Пример 14. Известковая штукатурка для внутренних работ

Вода	-	23,5
простой эфир целлюлозы	загуститель	0,2
калийный щелок	регулятор pH	0,1
минеральное масло	пеногаситель	0,1
соль полиакриловой кислоты	диспергатор	0,4
целлюлозные волокна	наполнитель	1,0
диоксид титана	белый пигмент	3,0
гидроксид кальция (известь)	вяжущее	8,0
винилхлорид-этилен-виниловый эфир	вяжущее	2,9
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	10,0
льняное масло - полимеризованное льняное масло	вяжущее	0,4
силикат	наполнитель	2,0
кварцевый песок	наполнитель	13,4
карбонат кальция	структурирующий песок	35,0

Пример 15. Цементная штукатурка для наружных работ

мраморная мука	наполнитель	24,0
карбонат кальция	структурирующий песок	33,0
карбонат кальция	наполнитель	4,0
кварцевый песок	наполнитель	12,0
волокно	наполнитель	0,5
простой эфир целлюлозы	загуститель	0,3
силикат	наполнитель	0,5
сульфат кальция	наполнитель	0,2
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	5,0
Олеат	гидрофобизация	0,3
Белый цемент	вяжущее	13,2
гидроксид кальция	вяжущее	7,0

Пример 16. Цементная штукатурка для внутренних работ

мраморная мука	наполнитель	24,0
карбонат кальция	структурирующий песок	28,0
карбонат кальция	наполнитель	4,0
кварцевый песок	наполнитель	12,0
волокно	наполнитель	0,5
простой эфир целлюлозы	загуститель	0,3
силикат	наполнитель	0,5
сульфат кальция	наполнитель	0,2
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	10,0
Олеат	гидрофобизация	0,3
Белый цемент	вяжущее	13,2
гидроксид кальция	вяжущее	7,0

Пример 17. Гипсовая штукатурка для внутренних работ

гипс (сульфат кальция)	вяжущее	24,0
каменная мука (например, мраморная)	наполнитель	29,6
простой эфир целлюлозы/крахмала	загуститель	0,3
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	10,0
карбонат кальция	структурирующий песок	35,0
стирол/акрилат	вяжущее	1,0
винная кислота	замедлитель	0,1

Пример 18. Гипсовая/известковая штукатурка для внутренних работ

гипс (сульфат кальция)	вяжущее	4,0
гидрат белой извести	вяжущее	10,0
каменная мука (например, мраморная)	наполнитель	28,7
сложный эфир целлюлозы/крахмала	загуститель	0,7
фотокаталитический диоксид титана	пигмент	10,0
карбонат кальция	структурирующий песок	45,0
стирол/акрилат	вяжущее	1,5
винная кислота	замедлитель	0,1

Композиция согласно изобретению может применяться в покрытиях любого рода, как, например, краски, штукатурки, лаки и глазури. Она может наноситься на новые и старые строительные основы для покрытий внутри и снаружи помещений, как, например, каменные стены, оштукатуренные поверхности, краски, обои, деревянные, металлические, стеклянные и керамические поверхности, теплоизоляционные композитные системы, навесные элементы фасадов и т.п.

Далее отдельно дается пояснение относительно фотокаталитически действующего средства в форме vlp-TiO₂, которое может с особым преимуществом применяться при получении композиций согласно изобретению.

Фотокаталитически действующее средство в форме vlp-TiO₂, с особым преимуществом применяемое в рамках изобретения, имеет более высокую фотокаталитическую эффективность, чем описанные в уровне техники типы. Мерой фотокаталитической эффективности (далее называемой "фотоактивностью") служит разложение 4-хлорфенола определенным количеством vlp-TiO₂ при 120-минутном облучении светом с длиной волны ≥ 455 нм. Метод измерений подробно описан ниже. В указанных условиях измерения фотоактивность vlp-TiO₂ согласно изобретению составляет по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 40%, в частности по меньшей мере 50%.

Содержание серы и/или углерода находится в диапазоне от 0,05 до 4 мас.% от TiO₂, предпочтительно от 0,05 до 2,0 мас.%, особенно предпочтительно, от 0,3 до 1,5 мас.%. Наилучшие результаты получаются при содержании углерода от 0,4 до 0,8 мас.%.

Частицы диоксида титана содержат углерод только в поверхностном слое и поэтому далее называются "углерод-модифицированными" в отличие от объемно легированного диоксида титана, получаемого согласно Sakthivel и Kisch (2003). Углерод или углеродные соединения в vlp-TiO₂ согласно изобретению предположительно являются в первую очередь ковалентно связанными через кислород с поверхностью TiO₂ и могут быть удалены щелочами.

Фотокатализатор может дополнительно или альтернативно содержать азот и/или серу.

Применяемый для получения композиций согласно изобретению vlp-TiO₂ поглощает, в отличие от немодифицированного TiO₂, видимый свет с длиной волны λ ≥ 400 нм. При этом пропорциональная оптической плотности функция Кубелки-Мунка F(R_∞) при 500 нм составляет примерно 50%, а при 600 нм примерно 20% от этой величины при 400 нм.

Спектр электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) применяемого согласно изобретению vlp-TiO₂, измеренный при температуре 5K, отличается сильным сигналом при значениях g от 2,002 до 2,004, в частности 2,003. В диапазоне значений g от 1,97 до 2,05 не возникает никаких других сигналов. Интенсивность сигнала при g примерно 2,003 при облучении светом с длиной волны λ ≥ 380 нм (не-УФ 100 Вт галогеновая лампа, люминесцентный фильтр KG5) усиливается по сравнению с измерением в темноте.

Рентгенофотоэлектронный спектр (РФЭС) vlp-TiO₂ согласно изобретению отличается появлением сильной полосы поглощения при энергии связи 285,6 эВ по отношению к O1s-полосе при 530 эВ.

Отличительным, кроме того, является то, что vlp-TiO₂, в отличие от фотокатализатора согласно Sakthivel и Kisch (2003), ни в рентгенофотоэлектронном спектре (РФЭС), ни в инфракрасном спектре не имеет карбонатных полос.

При облучении видимым светом vlp-TiO₂ имеет краевой угол смачивания водой примерно 8°, в то время как немодифицированный TiO₂ имеет краевой угол примерно 21°.

Применяемый согласно изобретению фотокатализатор делает возможным разложение вредных веществ не только искусственным видимым светом, но также рассеянным дневным светом во внутренних помещениях. Он может использоваться для разрушения загрязнений воздуха, которые вступают в контакт с композицией согласно изобретению.

Фотокатализатор может найти применение в покрытиях для внутренних и наружных работ, как, например, краски, штукатурки, лаки и глазури для нанесения на каменные стены, оштукатуренные поверхности, краску, обои и деревянные, металлические, стеклянные или керамические поверхности или на элементы конструкций, как, например, теплоизоляционные композитные системы и навесные элементы фасадов, а также в дорожных покрытиях и в синтетических материалах, синтетических пленках, волокнах и для бумаги. Фотокатализатор может, кроме того, применяться при изготовлении сборных железобетонных изделий, бетонных мостовых камней, кровельной черепицы, керамики, кафельной плитки, обоев, тканей, панелей и облицовочных элементов для перекрытий и стен снаружи и во внутренних помещениях.

Благодаря индуцированному светом повышению гидрофильности поверхности TiO₂ появляются дополнительные возможности применения в строительной индустрии.

Далее изобретение более подробно описано с привлечением фигур 1-12.

Фиг.1 показывает пропорциональную относительной оптической плотности функцию Кубелки-Мунка F(R_∞) (в произвольных единицах) для немодифицированного TiO₂ и TiO₂, модифицированного C (vlp-TiO₂) как функцию длины волны; можно видеть, что vlp-TiO₂, в отличие от немодифицированного диоксида титана, поглощает в области видимого спектра. F(R_∞) при 500 нм составляет примерно 50% и при 600 нм примерно 20% от значения при 400 нм.

Фиг.2 показывает спектры электронного резонанса (ЭПР) применяемого в рамках изобретения vlp-TiO₂ (спектр A) и TiO₂, полученного согласно Sakthivel и Kisch (спектр B), снятые в темноте при температуре 5 K. Спектр A имеет только один значимый сигнал при значении g 2,003. Спектр B дополнительно к основному сигналу при g примерно 2,003 имеет еще три сигнала в области g-факторов от 1,97 до 2,05.

Фиг.3 включает рентгенофотоэлектронные спектры (РФЭС) vlp-TiO₂ согласно изобретению (спектр A) и уже известного, осажденного из тетрахлорида титана тетрабутиламмонийхлоридом, TiO₂ согласно Sakthivel и Kisch (спектр B). Спектр vlp-TiO₂ имеет выраженный C1s-сигнал при энергии связи 285,6 эВ по отношению к О1s-полосе поглощения при 530 эВ, что указывает на элементарный углерод. Спектр B, напротив, обнаруживает C1s-сигналы элементарного углерода при энергии связи 284,5 эВ, а также дополнительно полосы при 289,4 и 294,8 эВ, которые указывают на карбонат. Соответствующие ИК-спектры также имеют типичные карбонатные полосы при 1738, 1096 и 798 см^-1.

Фиг.4 иллюстрирует фотокаталитическую эффективность vlp-TiO₂ по сравнению с немодифицированным TiO₂ при разложении 4-хлорфенола (в виде 2,5·10^-4 мольного водного раствора) искусственным видимым светом (λ ≥ 455 нм). Показано уменьшение полного количества органического углерода (TOC_t) в растворе по отношению к начальному значению (TOC₀). С vlp-TiO₂ полное разложение происходит через три часа.

Фиг.5 иллюстрирует фотокаталитическую эффективность vlp-TiO₂ по сравнению с немодифицированным TiO₂ в разложении 4-хлорфенола (в виде 2,5·10^-4 мольного водного раствора) рассеянным дневным светом во внутреннем помещении. Показано уменьшение полного содержания органического углерода (TOC_t) в растворе по отношению к начальному значению (TOC₀). Даже при рассеянном дневном свете низкой интенсивности (от 7 до 10 Вт/м² в диапазоне от 400 до 1200 нм) vlp-TiO₂ вызывает 80%-ное разложение в течение шести часов. Даже при рассеянном дневном свете очень низкой интенсивности (от 1,6 до < 1 Вт/м²) vlp-TiO₂, в отличие от стандартных TiO₂-фотокатализаторов (Degussa P25, Kemira UV-Titan, Sachtleben Hombikat, Tayca MT-100SA), еще обнаруживает значительную фотоактивность. Измерение скорости разложения водного раствора 4-хлорфенола (2,5·10^-4 моль) проводится, как описано выше.

a) Сила света: 1,6 Вт/м ² ; длительность: 12 ч

Катализатор	Поверхность по БЭТ	Скорость разложения
vlp-TiO2	170 м2/г	16%
P25	50 м2/г	4%
UV-Titan	20 м2/г	5%
Hombikat	240 м2/г	9%
MT-100SA	50 м2/г	5%

b) Сила света: < 1 Вт/м ² ; длительность: 24 ч

Катализатор	Поверхность по БЭТ	Скорость разложения
vlp-TiO2	170 м2/г	18%
Hombikat	240 м2/г	3%

Фиг.6 показывает фотокаталитическую эффективность vlp-TiO₂ по сравнению с немодифицированным TiO₂ в разложении бензола (5 об.%), ацетальдегида (2 об.%) и моноксида углерода (5 об.%) рассеянным дневным светом во внутреннем помещении. Реакционным сосудом служит 1-литровая круглая колба, снабженная бумажным рукавным фильтром (d = 15 см), покрытым 12 мг диоксида титана. Показано уменьшение полного содержания органического углерода (TOC_t) в атмосфере по отношению к начальному значению (TOC₀). Кривые показывают разложение бензола, ацетальдегида или моноксида углерода посредством vlp-TiO₂ согласно изобретению, а также разложение ацетальдегида немодифицированным диоксидом титана.

Фиг.7 показывает рентгеновскую дифрактограмму порошка vlp-TiO₂, которая обнаруживает только отражение, соответствующее анатазу. Измеренный по методу Шерера размер кристаллов составляет при этом 10 нм.

Фиг.8 показывает полученный с помощью электронного микроскопа высокого разрешения (ЭМВР) снимок vlp-TiO₂ с рядами узлов решеток кристаллитов. Размер кристаллитов можно оценить по порядку величины в 10 нм.

Фиг.9 дает распределение углерода по глубине в vlp-TiO₂, показанное как отношение C/Ti. Оно было определено с помощью ионной бомбардировки (Ar⁺) и ЭСХЛ-анализом. Указанное время бомбардировки 5·10³ секунд соотв