Composiciones de recubrimiento fotocatalíticas.

Una composición para formar un recubrimiento auto-limpiante, des-contaminante que comprende:

(i) dióxido de titanio fotocatalítico;

(ii) un componente aglutinante que comprende un polímero de polisiloxano; y

(iii) un componente extensor que comprende una mezcla de carbonato cálcico y un extensor alternativo, que es arcilla de caolín;

en el que la composición es capaz de proporcionar un recubrimiento en un sustrato que tiene una durabilidad superior en comparación con un recubrimiento por lo demás idéntico que no comprende el mencionado extensor alternativo.

Composiciones de recubrimiento fotocatalíticas Descripción CAMPO DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a composiciones para conferir un recubrimiento fotocatalítico en una superficie. Más específicamente, la invención se refiere a composiciones de recubrimiento des-contaminantes, autolimpiantes que comprenden partículas de dióxido de titanio fotocatalíticas y un extensor que comprende una mezcla de carbonato cálcico y un extensor alternativo, que es arcilla de caolín.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

El dióxido de titanio es un material fotoactivo que es usado ampliamente como un pigmento en recubrimientos, papeles plásticos y tinta. Para aplicaciones de pigmentos, las propiedades fotoactivas no son típicamente deseadas y el dióxido de titanio de grado pigmentario es preparado generalmente por métodos que eliminan la fotoactividad del material. El dióxido de titanio se produce en dos fases cristalinas, rutilo y anatasa, que difieren en las estructuras de celosía, índices de refracción y densidades. La fase de rutilo es la fase más estable y se favorece para su uso en aplicaciones de pigmentos debido a que los pigmentos de rutilo tienen un índice de refracción más alto que sus contrapartes de anatasa, resultando en una opacidad y blancura mayores.

La forma de anatasa del dióxido de titanio es habitualmente más fotoactiva que la forma de rutilo y usada para aplicaciones fotocatalíticas, mientras que la forma de rutilo se usa como un pigmento. Las propiedades fotocatalíticas del dióxido de titanio resultan de la promoción de electrones desde la banda de valencia a la banda de conducción bajo la influencia de radiación ultravioleta (UV) y UV-cercana. Los pares electrón-hueco reactivos que se han creado migran a la superficie de las partículas de dióxido de titanio donde los hueco oxidan el agua adsorbida para producir radicales hidroxilo libres y los electrones reducen el oxígeno adsorbido para producir radicales de superóxido, el dióxido de titanio fotocatalítico ha sido empleado en recubrimientos y similares para eliminar contaminantes del aire. Dichos recubrimientos pueden también tener la ventaja de ser auto-limpiantes ya que el suelo (grasa, mildiu, moho, algas, etc.) también se oxida en la superficie.

Las Publicaciones de Solicitud Internacional Nº WO 2005/083014, WO 2006/030250 y WO 2005/083013 de Goodwin y otros describen composiciones de recubrimiento auto-limpiantes y des-contaminantes que comprende TiO2 fotocatalítico.

La Solicitud Internacional Nº WO 2008/048765 describe una composición de recubrimiento que comprende partículas de dióxido de titanio fotocatalíticas, un agente opacificante, un compuesto de silicona, partículas de-HNO3, microesferas huecas de resina de estireno y un solvente. La combinación de un compuesto de silicona y microesferas huecas de resina de estireno en una composición de recubrimiento des-contaminante se dice que mejora la opacidad y la durabilidad.

La Solicitud Europea Nº EP1652827 describe el uso de una fuente de luz capaz de producir una iluminación con una potencia de más de 50 lux en la superficie de paredes y/o suelos para activar un fotocatalizador que contiene partículas de TiO2 contenidas en los mencionados revestimientos de la pared y/o los mencionados suelos de espacios confinados.

La Solicitud Internacional Nº WO 2006/030250 describe una composición que se dice que tiene propiedades auto-limpiantes fotocatalizadoras para su uso como un recubrimiento de eliminación de NOx en material que comprende al menos: a) partículas de dióxido de titanio fotocatalíticas que tienen al menos una actividad de-NOx, b) partículas que tienen una actividad de-HNO3, c) un agente opacificante, y d) un material basado en silicio en el que se dispersan las mencionadas partículas, en el que las mencionadas partículas fotocatalíticas tienen un tamaño cristalino que varía de 1 a 50 nm.

La Solicitud Internacional Nº WO 2005/082810 describe una composición eliminadora de NOx para su uso como un recubrimiento translúcido en superficie de material de construcción, que comprende al menos: a) partículas de dióxido de titanio fotocatalíticas que tienen al menos una actividad de-NOx, b) partículas que tienen una actividad de-HNO3 y c) un material basado en silicio en el que se dispersan las mencionadas partículas, en el que las mencionadas partículas fotocatalíticas tienen un tamaño cristalino que varía de 1 a 50 nm de a) y b) están presentes en una cantidad inferior al 20% en peso del peso total de tal composición.

La Solicitud Internacional Nº WO 03/101913 describe un cuerpo moldeado con cerámica que consiste de un material base de cerámica de óxido y que comprende una superficie que se dice es auto-limpiante por medio de rociado con agua o percolación. Dicho cuerpo moldeado tiene un recubrimiento de cerámica de óxido poroso que es fotocatalíticamente activo y tiene una superficie específica de entre aproximadamente 25 m2/g y aproximadamente 200 m2/g, preferiblemente entre aproximadamente 40 m2/g y aproximadamente 150m2/g. La WO 03/101913 también

describe un método para producir dicho cuerpo moldeado con cerámica.

Cuando las especies de NOx se oxidan por las especies reactivas producidas por la reacción fotocatalítica se forman ácidos nítrico y nitroso. Las especies ácidas se neutralizan a nitritos y nitratos por brotes o extensores alcalinos presentes en las composiciones de recubrimiento, que son eliminadas del recubrimiento por la lluvia. El extensor más comúnmente usado es el carbonato cálcico.

Las composiciones de recubrimiento que comprenden dióxido de titanio fotocatalítico se puede hacer usando diferentes tipos de aglutinantes orgánicos o sistemas de resina. En ausencia de otros materiales, los aglutinantes orgánicos se descomponen en presencia de luz UV en especies que contienen dióxido de carbono, agua y nitrógeno, si está presente, resultando en la degradación del recubrimiento. Esto problema se agrava cuando el recubrimiento está expuesto a radiación UV intensa de la luz solar directa, como es el caso con una pintura exterior. Dichos recubrimientos se formulan a menudo con aglutinantes inorgánicos o con polímeros orgánicos que son resistentes a la oxidación fotocatalítica a concentraciones catalizadoras relativamente bajas. Anteriormente, los recubrimientos que comprenden dióxido de titanio fotocatalítico habían sido preparados con polímeros basados en silicona, como polímeros de siloxano, debido a la mayor estabilidad de estos materiales en presencia de especies activas producidas de reacciones fotocatalíticas. El uso de aglutinantes que comprenden exclusivamente polímeros basados en silicona se desfavorece ya que los polímeros basados en silicona son significativamente más caros en comparación con otros polímeros orgánicos, como los polímeros basados en acrílicos o estireno. Es deseable preparar una composición de recubrimiento fotocatalítica rentable que comprenda una cantidad reducida de polímero basado en silicona mezclada con un polímero orgánico de bajo coste. Sin embargo, mezclar polímeros orgánicos con polímeros basados en silicona resulta en una durabilidad inferior de la composición de recubrimiento.

Por lo tanto, existe una necesidad de una composición de recubrimiento fotocatalítica mejorada que muestra durabilidad y propiedades ópticas mejoradas a un coste menor, a la vez que mantienen la capacidad de eliminar subproductos ácidos de las reacciones de oxidación de NOx fotocatalíticas.

La exposición anterior se presenta solamente para proporcionar un mejor entendimiento de la naturaleza de los problemas a los que se enfrenta la técnica y no debería ser tomada de ninguna manera como una admisión de estado de la técnica ni debería ser tomada la citación de cualquier referencia como una admisión que tal referencia constituya "estado de la técnica" de la presente solicitud.

RESUMEN DE LA INVENCION

Las composiciones de recubrimiento auto-limpiantes, des-contaminantes de la presente invención comprende dióxido de calcio catalítico, un aglutinante que comprende un polímero basado en silicio, y un componente extensor que comprende una mezcla de carbonato cálcico y un extensor alternativo que es arcilla de caolín. Las composiciones de recubrimiento de la invención muestran durabilidad y opacidad mejoradas a un coste más bajo, a la vez que mantienen la capacidad de eliminar NOx del ambiente y neutralizar subproductos ácidos de la oxidación fotocatalítica de sustancias con NOx.

En una realización, las composiciones de recubrimiento comprenden además un pigmento, que puede ser dióxido de titanio pigmentario o una mezcla de dióxido de titanio y uno o más pigmentos.... [Seguir leyendo]

1. Una composición para formar un recubrimiento auto-limpiante, des-contaminante que comprende:

(i) dióxido de titanio fotocatalítico;

(ii) un componente aglutinante que comprende un polímero de polisiloxano; y

(iii) un componente extensor que comprende una mezcla de carbonato cálcico y un extensor alternativo, que es arcilla de caolín;

en el que la composición es capaz de proporcionar un recubrimiento en un sustrato que tiene una durabilidad superior en comparación con un recubrimiento por lo demás idéntico que no comprende el mencionado extensor alternativo.

2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un pigmento.

3. La composición de acuerdo con la reivindicación 2, en la que el pigmento es dióxido de titanio.

4. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el aglutinante comprende además un polímero orgánico.

5. La composición de acuerdo con la reivindicación 4, en la que el polímero orgánico es polímero o copolímero de estireno.

6. La composición de acuerdo con la reivindicación 4, en la que el polímero orgánico es un polímero o copolímero acrílico.

7. La composición de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el copolímero de estireno es un copolímero de estireno-acrílico.

8. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el extensor alternativo comprende además uno o más extensores alternativos seleccionados del grupo consistente de sílice, talcos, cuarzo y baritas.

9. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que el extensor alternativo es una arcilla de caolín calcinada por destello.

10. La composición de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el extensor alternativo comprende adicionalmente un talco.

11. La composición de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el extensor alternativo comprende adicionalmente una baritina.

12. La composición de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el extensor alternativo comprende adicionalmente un sílice.

13. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la que el dióxido de titanio fotocatalítico está sustancialmente en ausencia de la forma de rutilo.

14. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en la que la composición comprende de alrededor de un2% a alrededor de un 10% de dióxido de titanio fotocatalítico por volumen de la composición seca.

15. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en la que el componente extensor comprende una mezcla de carbonato cálcico y uno o más extensores alternativos en una proporción de entre alrededor de 50:50 a alrededor de 90;10, carbonato cálcico a extensor alternativo, por volumen, y en una realización en una proporción de entre alrededor de 65:35 a alrededor de 75:25, carbonato cálcico a extensor alternativo, por volumen.

16. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el componente aglutinante comprende además un copolímero de estireno acrílico; y en el que la arcilla de caolín es una arcilla de caolín calcinada por destello.

17. La composición de acuerdo con la reivindicación 16, en la que el componente aglutinante comprende una mezcla de polímero de polisiloxano y copolímero de estireno-acrílico en una proporción de entre alrededor de 50:50 a alrededor de70:30 polímero de polisiloxano a copolímero de estireno acrílico, por volumen.

18. La composición de acuerdo con la reivindicación 16, en la que el componente extensor comprende una mezcla de carbonato cálcico y arcilla de caolín calcinada por destello en una proporción de entre alrededor de 60:40 y alrededor de 80:20, carbonato cálcico a arcilla de caolín calcinada por destello, y en una realización en una proporción de entre alrededor de 60:40 y alrededor de 70:30, carbonato cálcico a arcilla de caolín calcinada por destello.