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TiO₂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          1-2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TiO₂与极性材料电气石的复合体，或纳米级高活性TiO₂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TiO₂和极性材料电气石复合体中，电气石的含量为1-99wt％。

所述纳米级高活性TiO₂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1～99wt％。

其中，所述的骨料为石英砂和珍珠岩，并配合1-20％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TiO₂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TiO₂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。

TiO₂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TiO₂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TiO₂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TiO₂，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TiO₂复合体。即：先用溶胶-凝胶法制备出纳米TiO₂溶胶，再在纳米TiO₂溶胶中加入电气石粉体，搅拌均匀，静置得到凝胶，在400～750℃煅烧，得到电气石与TiO₂复合体；或者将电气石粉体与市售TiO₂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TiO₂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-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TiO₂           180

(含TiO₂95％)

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/T1074-2008检测其净化功能。将样品涂刷到四块500mm×500mm玻璃板一个表面，自然干燥7d后放入1m³密封仓中，滴加3μL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87％；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。

组分               用量(克)

水                 300

分散剂X-405        1.5

pH值调节剂AMP-95   2

乙二醇             8

增稠剂B03          5

电气石复合TiO₂     150

(含TiO₂90％)

海泡石复合TiO₂     20

(含TiO₂10％)

分子筛             120

石英砂             64

木纤维             16

滑石粉             60

重钙粉             100

苯丙乳液           150

醇酯-12            2

防霉剂HF           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TiO₂      100

(含TiO₂ 80％)

分子筛             30

硅藻土             70

珍珠岩             22.5

石棉绒             2.5

滑石粉             160

重钙粉             140

苯丙乳液           180

醇酯-12            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。

组分                用量(克)

水                  340

pH值调节剂AMP-95    1

乙二醇              6

润湿分散剂DP-270    2

消泡剂NXZ           5

消泡剂4481          1.5

海泡石复合TiO₂      100

(含TiO₂ 60％)

硅藻土              50

石英砂              120

木纤维              20

灰钙粉              60

滑石粉              40

重钙粉              30

丙烯酸酯乳液        220

丙二醇              2

防霉剂EPW           2.5

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82％，96小时饱和持久净化率达70％。

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TiO₂       100

(含TiO₂ 75％)

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。

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TiO₂改为普通纳米TiO₂，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TiO₂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TiO2，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          1-2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TiO₂与极性材料电气石的复合体，或纳米级高活性TiO₂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TiO₂和极性材料电气石复合体中，电气石的含量为1-99wt％。

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TiO₂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1～99wt％。

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1-20％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。