CN101348628A - 净化空气的厚质涂覆材料及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种具空气净化功能的厚质涂覆材料及其配制方法，属于建筑材料领域，该内墙涂覆装饰材料，在每100重量份涂料中含有多孔吸附材料5－40重量份，复合光催化材料10－40重量份。本发明以矿物材料复合纳米光催化材料得到高活性净化材料，配合其他纳米材料以及多孔吸附材料，添加无机填料、骨料及其他助剂构成涂覆材料，能去除空气中甲醛、甲苯等有害气体，具有环境健康功能。该涂料对甲醛具有良好的去除效果，并且持续有效，涂层使用时具有一定的厚度，施工简单，图案美观大方、层次分明、立体感强、具有良好的装饰效果。

Description

净化空气的厚质涂覆材料及其配制方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种新型的内墙涂覆装饰材料，该涂料属于 厚质涂层材料，具有良好的内墙装饰材料的功能，还能去除空气中甲醛、甲苯等有害 气体，具有环境健康功能。 背景技术

人的一生大部分时间是在室内度过的，室内空气质量的好坏直接关系到人体的健

康。美国专家检测发现，在室内空气中存在500多种挥发性有机物，其中致癌物质就 有20多种，致病病毒200多种，其中，危害较大的主要有：甲醛、氡、苯、氨以 及酯、三氯乙烯等。研究表明，室内空气的污染程度要比室外空气严重2-5倍，在特 殊情况下可达到100倍。据统计，全球近一半的人处于室内空气污染中，室内环境污 染已经引起35.7%的呼吸道疾病，22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌。 世界卫生组织也将室内空气污染与高血压、胆固醇过高症以及肥胖症等共同列为人类 健康的10大威胁。

国际上，建筑材料领域已提出以纳米功能材料的催化分解和吸附功能为基础，向 着使人体舒适健康的方向发展的目标。日本用木炭、活性炭和多孔材料等作为建材的 组成成分，实施让建筑物"吃掉"有害气体的计划。日本和巴西等国家发现电气石是 具有健康效果，被广泛的应用做健康材料。纳米Ti02优越的光催化性能，受到国内外 学者的青睐。将这些具有特殊功能的材料与传统建材结合，可以开发出具有净化功能 的相应建材产品。印度科学家成功地研制出一种可吸附空气中有害毒素的化学涂料(中 华建设2005(3):62)。将这种涂料用在汽车的排气管和工厂锅炉的烟囱上，可在一定程 度上缓解大气污染。瑞典研制出一种可净化室内空气的涂料，它能迅速消除烟雾和烹 饪菜肴时的油烟味(建材工业信息，2001(3》49)。中国建筑材料科学研究总院发明了具 空气净化、抗菌、调湿功能的内墙粉末装饰涂料专利产品（参见专利02123892.8和 200410073617.2)。目前市场上的净化涂料，往往存在净化有害气体效率不高，对光 源要求苛刻，持久性差等问题，而且有些由于增加了净化功能而影响了涂料本身的物 理性能和施工性能。 发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好空气净化效果的涂覆材料，而且该涂料具有美 观大方、立体感强、装饰效果好等特点。

本发明具空气净化功能的厚质涂覆材料，在每100重量份涂料中，含有以下组分:

多孔吸附材料 5-40重量份；

复合光催化材料 10—40重量份。

具体的，所述的具空气净化功能的厚质涂覆材料，由以下组分混配而成-.

水 20-40重量份；

成膜物质 10 — 21重量份；

多孔吸附材料 5-40重量份；

复合光催化材料 10 — 40重量份；

无机填料 10 — 30重量份；

骨料 0—14重量份；以及

其它助剂 l一2重量份。

其中，所述多孔吸附材料为分子筛、海泡石、凹凸棒土、硅藻土和沸石中的一种 或几种。

其中，所述复合光催化材料为纳米级高活性Ti02与极性材料电气石的复合体，或 纳米级高活性Ti02与海泡石、分子筛、沸石等天然微孔矿物材料的复合体，或是多种

复合体的组合。

所述纳米级高活性Ti02和极性材料电气石复合体中，电气石的含量为l-99wt%。 所述纳米级高活性Ti02和天然微孔矿物材料的复合体中，天然微孔矿物材料的含 量为l~99wt%。

其中，所述的骨料为石英砂和珍珠岩，并配合1一20%纤维。 所述纤维为选自木纤维、石棉绒和纸纤维中的一种。

其中，所述无机填料为选择白水泥、石膏粉、重钙粉、大白粉、灰钙粉、滑石粉 和碳酸钙中的两种或几种的组合。

本发明还提供上述具空气净化功能的厚质涂覆材料的配制方法。是在容器中加入 水作为分散物质，搅拌下加入助剂，加入纤维搅拌均匀，加入成膜物质乳液，投入多 孔吸附材料、复合光催化材料，再加入助剂中的增稠剂，充分混匀出料。

本发明通过采用微米纳米结构或极性材料负载得到的复合催化材料、无机矿物材 料、天然多孔或层状材料、纳米材料、无机填料等多种材料组成厚质内墙涂料，使各 种矿物材料有机结合，发挥协同作用。

本发明产品内墙涂覆材料零VOC，在无光、自然光或普通日光灯下均具有良好的 净化效果，按照标准《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》JC/T 1074-2008检测， 本发明对甲醛24小时净化率〉82%， 96小时饱和净化率>63%，具有良好持久净化效果。

具体实施方式

本发明具良好空气净化效果的涂覆材料装饰涂料，是由复合光催化材料、多孔吸 附材料功能性组分结合涂料生产中常规使用的无机填料、骨料、成膜物质和助剂等混 配而成。其中：

多孔吸附材料：选择分子筛、海泡石、凹凸棒土、硅藻土和沸石其中的一种或几 种组合，组合使用时的组合比例没有限制。多孔吸附材料在涂料中所占重量比为 5%~40%，其主要功能是快速吸附空气中有害污染物，并与光催化材料协同作用，具 有良好的净化效果。

复合光催化材料：纳米级高活性Ti02光催化材料与极性材料电气石的复合体，和 /或纳米级高活性Ti02与海泡石、分子筛、沸石等天然微孔矿物材料的复合体，催化

材料在涂料中所占重量比为10%~30%，其主要功能为光催化净化作用。

Ti02因其优越的光催化性能被广泛应用于净化领域，但仍存在量子效率偏低、对

光源要求高以及易团聚、难分离等难题未解决。在本发明中，首先使用天然微孔矿物

材料或极性材料与Ti02复合，其中：天然微孔矿物材料的天然微米结构可以与纳米光

催化材料Ti02复合，有效解决纳米材料常见的团聚问题，吸附有害污染物，并拓展光 谱吸收范围；而极性材料电气石表面的电场可作用于纳米光催化材料Ti02，可促进电 子空穴的有效分离，提高量子效率，增加羟基自由基（*OH)的产生量使得复合材料 具有高效催化净化效果。

可以借鉴专利200410073617.2的方法，获得极性材料电气石与Ti02复合体。艮P: 先用溶胶-凝胶法制备出纳米Ti02溶胶，再在纳米Ti02溶胶中加入电气石粉体，搅 拌均匀，静置得到凝胶，在400〜75(TC煅烧，得到电气石与Ti02复合体；或者将电气 石粉体与市售Ti02粉体直接研磨混合得到复合体。电气石在复合粉体中的含量可在重 量百分比1~99%之间。

同上，采用不同的天然微孔矿物材料，获得相应天然微孔矿物材料与Ti02复合体， 天然微孔矿物材料在复合粉体中的含量可在重量百分比1~99%之间。

无机填料：选择白水泥、石膏粉、重钙粉、大白粉、灰钙粉、滑石粉、碳酸钙中 的两种或几种组合，组合使用时的组合比例没有限制。在涂料中所占重量比为 10%~30%。选用无机材料主要功能为增强涂料的强度，使其具有良好的耐洗擦性能和 施工性。

骨料：为石英砂或珍珠岩，配合1〜20%的纤维（如木纤维、石棉绒、纸纤维）来 提高涂层的初期干燥抗裂性。骨料在本发明中为选择性添加材料，其在涂料中所占重 量比为0〜14%。

无机填料和骨料配合使用可提高花纹的立体感和丰满度，并增加涂层的抗裂性。 成膜物质：本发明中使用但不限于纯丙烯酸乳液、各种丙烯酸树脂、丙烯酸醇酸

树脂、硅丙乳液、醋丙乳液、苯丙乳液等，可以单一使用或组合使用，组合使用时的

组合比例没有限制。成膜物质重量占涂料总量的10~22%。

其它助剂：分散剂（如六偏磷酸钠、X-405、 DP曙270、 B03)、成膜助剂（如乙二 醇、丙二醇、醇酯-12)、增稠剂（纤维素、AT-70、 TT935、 RM-8W)、消泡剂（如 NXZ、 8034、 4481)、防霉剂（如EPW、 HF) 、 pH值调节剂（如AMP-95)等助剂。 助剂均为现有涂料生产中常用物质，主要作用为调节涂料的状态和性能，各种助剂可 视需要选择性加入一种或多种，助剂的总使用量占涂料总重量的1~2%。

以上所有原料均可商购。

本发明涂覆材料的配制：在容器中加入一定量的水作为分散物质，搅拌下加入助 剂，加入纤维搅拌均匀，加入成膜物质乳液，投入多孔吸附材料、复合光催化材料， 如需调色此时可加入颜填料，再加入助剂中的增稠剂，充分混匀出料。配制过程中可 根据实际情况调节加入顺序。

采用本发明的配料配制的涂料较稠，形成厚质涂覆材料，使其在使用过程中吸附 空气中有害物质的能力增强，进而达到更好的净化效果。

以具体实施例说明本发明的组配以及功能：

实施例一：按以下组分和上述方法配制本例涂覆材料。

组分 用量（克）

水 380

pH值调节剂AMP-95 1

分散剂DP-270 2

消泡剂4481 1 电气石复合Ti02

180

(含Ti。2 95%)

海泡石 80

沸石 100

重钙 50

滑石粉 70

苯丙乳液 120

丙二醇 15

增稠剂AT-70 1

利用该例产品制作的涂层，按照标准《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》JC/T

1074-2008检测其净化功能。将样品涂刷到四块500腿X500mm玻璃板一个表面，自然 干燥7d后放入lm3密封仓中，滴加3nL甲醛溶液，分光光度法测试该涂料24小时对 甲醛的净化率为达8 7 %; 96小时饱和持久净化率达65% 。 实施例二：按以下组分和上述方法配制本例涂覆材料。

<table>table see original document page 8</column></row> <table>用与实施例一相同的方法对本例产品进行功能检测，结果：涂层24小时对甲醛 的净化率达84%， 96小时饱和持久净化率达66% 。

实施例三：按以下组分和上述方法配制本例涂覆材料。

组分 用量（克）

水 280

纤维素 1.5

pH值调节剂AMP-95 1

润湿分散剂DP-270 2

消泡剂4481 4

分子筛复合Ti02 100 (含110280%)

增稠剂RM-8W 1.5

用与实施例一相同的方法对本例产品进行功能检测，结果：涂层24小时对甲醛

的净化率达84%， 96小时饱和持久净化率达65% 。

实施例四：按以下组分和上述方法配制本例涂覆材料。

<table>table see original document page 9</column></row> <table>用与实施例一相同的方法对本例产品进行功能检测，结果：涂层24小时对甲醛 的净化率达82%， 96小时饱和持久净化率达70%。

o o

3 7

5 5 o o o

2 111

5

2

蹄土岩绒粉粉乳V

子藻珠棉石1^丙酯

分硅珍石滑重苯醇

实施例五：按以下组分和上述方法配制本例涂覆材料。

组分 用量（克）

水 200

pH值调节剂AMP-95 1

分散剂DP-270 2

消泡剂NXZ 2

电气石复合Ti02 100 (含^0275%)

分子筛 220

海泡石 180

白水泥 70

大白粉 10

石膏粉 20

重钙粉 40

纯丙烯酸乳液 150

丙二醇 2

防霉剂EPW 1.5

增稠剂RM-8W 1.5

用与实施例一相同的方法对本例产品进行功能检测，结果：涂层24小时对甲醛 的净化率达83%, 96小时饱和持久净化率达60% 。

实施例六至八：按以下组分和上述方法配制以下涂覆材料，并实施例一的方法进 行功能检测，具体内容列于下表。

<table>complex table see original document page 10</column></row> <table><table>table see original document page 11</column></row> <table>

比较实验

参照实施例一，改变其中催化组分或吸附组分，进行对比实验。

对比实验一：将实例一中复合Ti02改为普通纳米Ti02，其他组分不变。用相同的

方法进行功能检测，结果：涂层24小时对甲醛的净化率达55%， 96小时饱和持久净 化率达42%。

对比实验二：将实例一中海泡石、沸石改为灰钙粉，其他组分不变。用相同的方 法进行功能检测，结果：涂层24小时对甲醛的净化率达60%， 96小时饱和持久净化 率达50%。

对比实验结果显示：普通纳米Ti02在可见光下光催化效率不高，而多孔吸附材料 短期具有明显的净化效果，但较容易饱和，净化持久性不好。本发明中用矿物复合

Ti02，并配合吸附材料使用，使涂层材料在可见光下具有良好的净化效果，并且持久有效。

Claims (10)

1、一种具空气净化功能的厚质涂覆材料，其特征在于，每100重量份涂料中，含有以下组分： 多孔吸附材料 5-40重量份； 复合光催化材料 10-40重量份。

2、 根据权利要求1所述的具空气净化功能的厚质涂覆材料，其特征在于，由以下组分混配而成：水 20-40重量份；成膜物质 10 — 21重量份；多孔吸附材料 5-40重量份；复合光催化材料 10 — 40重量份；无机填料 10 — 30重量份；骨料 0—14重量份；以及其它助剂 l一2重量份。

3、 根据权利要求1或2所述的具空气净化功能的厚质涂覆材料，其特征在于， 所述多孔吸附材料为分子筛、海泡石、凹凸棒土、硅藻土和沸石中的一种或几种。

4、 根据权利要求1或2或3所述的具空气净化功能的厚质涂覆材料，其特征在 于，所述复合光催化材料为纳米级高活性Ti02与极性材料电气石的复合体，或纳米级 高活性Ti02与海泡石、分子筛、沸石等天然微孔矿物材料的复合体，或是多种复合体 的组合。

5、 根据权利要求4所述的具空气净化功能的厚质涂覆材料，其特征在于，所述 纳米级高活性Ti02和极性材料电气石复合体中，电气石的含量为l-99wt%。

6、 根据权利要求4所述的具空气净化功能的厚质涂覆材料，其特征在于，所述 纳米级高活性Ti02和天然微孔矿物材料的复合体中，天然微孔矿物材料的含量为 l~99wt%。

7、 根据权利要求1或2所述的具空气净化功能的厚质涂覆材料，其特征在于， 所述的骨料为石英砂和珍珠岩，并配合1一20%纤维。

8、 根据权利要求7所述的具空气净化功能的厚质涂覆材料，其特征在于，所 述纤维为选自木纤维、石棉绒和纸纤维中的一种。

9、 根据权利要求7所述的具空气净化功能的厚质涂覆材料，其特征在于，无机填料为选择白水泥、石膏粉、重钙粉、大白粉、灰钙粉、滑石粉和碳酸钙中的 两种或几种的组合。

10、 权利要求1至9任一所述具空气净化功能的厚质涂覆材料的配制方法，在 容器中加入水作为分散物质，搅拌下加入助剂，加入纤维搅拌均匀，加入成膜物 质乳液，投入多孔吸附材料、复合光催化材料，再加入助剂中的增稠剂，充分混 匀出料。