CN102775897B - 一种能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料技术领域，尤其是一种能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆；本发明包括甲组分、乙组分和稀释剂，其中，所述甲组分包括高固体分多元醇树脂、酯类溶剂、分散剂、消光粉、消泡剂、负离子添加剂半制品、光触媒粉质半制品、流平剂和防沉剂；本发明利用负离子添加剂和光触媒粉质的增效作用，不仅令该面漆保持了传统聚氨酯漆所具有的施工性好、耐水性好、硬度高等特点，而且具有高固低粘的特点，保证在施工过程中很低的VOC排出，具有低环污性，游离TDI含量≤0.5％，尤其是能分解甲醛，且甲醛净化效率≥75%。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其是一种能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆及其制备方法。
背景技术
中国室内装饰协会室内环境监测中心等权威机构的检测标明：目前家庭装修中，除了挥发性有害物质（VOC）外，游离甲醛对人体和环境也存在严重危害。游离甲醛是一种较高的毒性物质，主要来源于人造板材使用的粘合剂、室内装修腻子使用的胶水、家具和化纤地毯等，不仅会导致呼吸系统疾病，亦可造成肠胃系统紊乱，严重会导致死亡，已被世界卫生组织确定为致癌和致畸物质。
随着人们环保意识的加强，对室内装修的环保要求也越来越重视；现有的涂料，一般都是想办法降低涂料自身的VOC含量，但对于室内已有的游离甲醛，是没有办法处理的。虽然目前市面上出现越来越多负离子除甲醛产品，称其产品可以有效分解吸附甲醛，但仅负离子本身只有除尘杀菌的作用，并不能除甲醛。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的之一在于提供了一种能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆；该面漆不仅挥发性有机化合物含量低，甚至远低于450g/L，而且真正具有吸附分解甲醛的作用，净化空气。
本发明的目的之二在于提供了所述能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆，包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2:1；
其中，
所述甲组分的固含量为55～60%，并包括按重量百分比计算的如下原料：
甲组分中以上各原料之和为100%；
所述乙组分的固含量为42～46%，并包括按重量百分比计算的如下原料：
二异氰酸甲苯酯三聚体 35～45%
二异氰酸甲苯酯加成物 30～40%
乙酸丁酯 20～30%
乙组分中以上各原料之和为100%；
所述稀释剂包括按重量百分比计算的如下原料：
乙酸乙酯（简称EAC） 10～20%
乙酸正丁酯（简称BAC） 70～85%
丙二醇单甲醚丙酸酯（简称PMP） 5～10%
稀释剂中以上各原料之和为100%。
较佳地，所述高固体分多元醇树脂是具有优异溶剂释放性的（5分钟内表干/1小时内实干）固含为70%的高分子量醇酸树脂；优选长兴3106。
较佳地，所述光触媒粉质半制品为纳米TiO2光触媒与所述高固体分多元醇树脂按重量比1：0.5～1.5混合而得的光触媒混合物。
较佳地，所述负离子添加剂半制品为负离子粉末与所述高固体分多元醇树脂按重量比1：5～10混合后，再用研磨剂研磨而得的负离子混合物，所述负离子混合物的细度最好低于40μ；
较佳地，所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物，优选TOGO 450。
较佳地，所述防沉剂为活化的聚酸酰胺蜡，优选:DISPALON6900HV。
较佳地，酮类溶剂为甲基异丁酮（简称MIBK），酯类溶剂为乙酸丁酯。
其中，分散剂优选BYK-103，消光粉优选桂林光华1250目，硬脂酸锌优选华明泰1846，消泡剂优选DISPALON OX880，TDI三聚体优选三井化学D-262，TDI加成物优选三井化学L-75。
制备所述能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆的方法，所述甲组分的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤A、制备光触媒粉质半制品：将所述量光触媒粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅰ中，以转速为900～1100转/分的速度分散25～35分钟制得所述光触媒粉质半制品；
步骤B、制备负离子添加剂半制品：将所述量的负离子粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅱ中，以转速为900～1100转/分的速度分散25～35分钟再以卧式研磨机研磨一遍制得所述负离子添加剂半制品；
步骤C、将所述量的高固体分多元醇树脂、氯醋树脂、酮类溶剂、酯类溶剂和分散剂投入到反应器Ⅲ中，以转速为700～900转/分的速度搅拌混合8～15分钟，制得树脂混合液；
步骤D、将所述量的消光粉缓慢加入到有树脂混合液的反应器Ⅲ中，以转速为900～1100转/分的速度分散25～35分钟；
步骤E、往反应器Ⅲ中加入消泡剂、流平剂、防沉剂、负离子添加剂半制品、光触媒粉质半制品，并以转速为500～700转/分的速度混合15～25分钟；
步骤F、以上制得产品取小样测试涂膜后包装，制得甲组分；
所述乙组分的制备方法：先将所述量的二异氰酸甲苯酯三聚体、二异氰酸甲苯酯加成物和乙酸丁酯混合，以转速为50～70转/分的速度搅拌5～15分钟；再将混合物按要求称重、包装，制得乙组分；低转速是为了在搅拌过程中不带入气泡，从而避免气泡中的水会与多异氰酸发生反应，影响最终产品的品质。
所述稀释剂直接按所述量进行称重分装。
本发明包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2:1；其中，所述甲组分包括高固体分多元醇树脂、氯醋树脂、酮类溶剂、酯类溶剂、分散剂、消光粉、消泡剂、负离子添加剂半制品、光触媒粉质半制品、流平剂和防沉剂；本发明中固含70%的高分子量醇酸树脂，具有良好溶剂释放性和干燥性；纳米TiO2光触媒与多元醇树脂按一定比例混合后，更易分散。由于游离甲醛主要是由建材中的胶水等粘合剂挥发所产生，具有释放时间长，清除不易的特点；而一般负离子添加剂在油性聚氨酯涂料中具有不易分散的特点，本发明特选负离子粉末与高固体分醇酸树脂先以一定比例混合后，再研磨成浆体，以便更易分散，更均匀分布在涂层中，使其具有时效性长，吸附效果佳的特性，从而对涂料下层建材中的甲醛具有更好的吸附作用。
本发明面漆中的负离子添加剂吸附甲醛后，被吸附的甲醛迁移至涂料表面，与纳米TiO2光触媒通过光合作用发生氧化还原分解；而一般纳米TiO2外观为白色，需与高固体分醇酸树脂先混合才不会影响涂料最终外观。经过以上反应，游离甲醛最终成为CO2和H2O排出。
简而言之，除醛型聚氨酯面漆的基本原理是通过负离子添加剂对游离甲醛进行吸附，利用树脂的溶剂释放性，使游离甲醛迁移至涂料表面，再通过光触媒进行氧化还原分解，最终成为CO2和H2O排出，从而达到净化甲醛的效果。
本发明中负离子吸附原理：
本发明中光触媒分解原理：
空气中的H2O+h+→·OH
·OH+HCHO（甲醛）→ H2O+CO2
总之，本发明通过对树脂不同接枝结构以及对脂类、酮类溶剂的相溶性的删选，利用负离子添加剂和光触媒粉质半制品的增效作用，不仅令该面漆保持了传统聚氨酯漆所具有的施工性好、耐水性好、硬度高等特点，而且具有高固低粘的特点，保证在施工过程中很低的VOC排出，具有低环污性，游离TDI含量≤0.5%，尤其是能分解甲醛，且甲醛净化效率≥75%。
另外，涂料中所删选的其他助剂、填料，改善涂料的储存稳定性和施工性。
具体实施方式
实施例1
一种能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆，包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2:1；
其中，所述甲组分的固含量为55％，包括按重量百分比计算的如下原料：
高固体分多元醇树脂60%、氯醋树脂10%、甲基异丁酮（简称MIBK）5%、乙酸丁酯（简称BAC）10%、分散剂0.5%、消光粉5%、光触媒粉质半制品4%（其中，纳米TiO2光触媒与高固体分多元醇树脂按重量比1：0.5混合）、消泡剂0.35%、流平剂0.15%、防沉剂1%、负离子添加剂半制品4%（其中，负离子粉末与高固体分多元醇树脂按重量比1：5混合）。
所述乙组分固含量为42%，并包括按重量百分比计算的如下原料：二异氰酸甲苯酯三聚体35%、二异氰酸甲苯酯加成物40%、乙酸丁酯25%。
所述稀释剂包括按重量百分比计算的如下原料：
乙酸乙酯(EAC)10%、乙酸正丁酯（BAC）85%、丙二醇单甲醚丙酸酯(PMP)10%。
制备所述能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆的方法，所述甲组分的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤A、制备光触媒粉质半制品：将所述量光触媒粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅰ中，以转速为900转/分的速度分散35分钟制得所述光触媒粉质半制品；
步骤B、制备负离子添加剂半制品：将所述量的负离子粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅱ中，以转速为900转/分的速度分散35分钟再以卧式研磨机研磨一遍制得所述负离子添加剂半制品；
步骤C、将所述量的高固体分多元醇树脂、氯醋树脂、酮类溶剂、酯类溶剂和分散剂投入到反应器Ⅲ中，以转速为700转/分的速度搅拌混合15分钟，制得树脂混合液；
步骤D、将所述量的消光粉缓慢加入到有树脂混合液的反应器Ⅲ中，以转速为900转/分的速度分散35分钟；
步骤E、往反应器Ⅲ中加入消泡剂、流平剂、防沉剂、负离子添加剂半制品、光触媒粉质半制品，并以转速为500转/分的速度混合25分钟；
步骤F、以上制得产品取小样测试涂膜后包装，制得甲组分；
所述乙组分的制备方法：先将所述量的二异氰酸甲苯酯三聚体、二异氰酸甲苯酯加成物和乙酸丁酯混合，以转速为50转/分的速度搅拌15分钟；再将混合物按要求称重、包装，制得乙组分；
所述稀释剂直接按所述量进行称重分装。
使用时，将甲组分、乙组分和稀释剂调配均匀即可。
实施例2
一种能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆，包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2:1；
其中，所述甲组分的固含量为60%，并包括按重量百分比计算的如下原料：
高固体分多元醇树脂80%、氯醋树脂5%、甲基异丁酮1%、乙酸丁酯9%、分散剂0.3%、消光粉1%、光触媒粉质半制品2%（其中，纳米TiO2光触媒与高固体分多元醇树脂按重量比1：1.5混合）、消泡剂0.65%、流平剂0.05%、防沉剂1%、负离子添加剂半制品1%（其中，负离子粉末与高固体分多元醇树脂按重量比1：10混合）；
所述乙组分固含量为46%，并包括按重量百分比计算的如下原料：二异氰酸甲苯酯三聚体45%、二异氰酸甲苯酯加成物30%、乙酸丁酯25%。
所述稀释剂包括按重量百分比计算的如下原料：
乙酸乙酯(EAC)20%、乙酸正丁酯（BAC）70%、丙二醇单甲醚丙酸酯(PMP)10%。
制备所述能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆的方法，所述甲组分的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤A、制备光触媒粉质半制品：将所述量光触媒粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅰ中，以转速为1100转/分的速度分散25分钟制得所述光触媒粉质半制品；
步骤B、制备负离子添加剂半制品：将所述量的负离子粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅱ中，以转速为1100转/分的速度分散25分钟再以卧式研磨机研磨一遍制得所述负离子添加剂半制品；
步骤C、将所述量的高固体分多元醇树脂、氯醋树脂、酮类溶剂、酯类溶剂和分散剂投入到反应器Ⅲ中，以转速为900转/分的速度搅拌混合8分钟，制得树脂混合液；
步骤D、将所述量的消光粉缓慢加入到有树脂混合液的反应器Ⅲ中，以转速为1100转/分的速度分散25分钟；
步骤E、往反应器Ⅲ中加入消泡剂、流平剂、防沉剂、负离子添加剂半制品、光触媒粉质半制品，并以转速为700转/分的速度混合15分钟；
步骤F、以上制得产品取小样测试涂膜后包装，制得甲组分；
所述乙组分的制备方法：先将所述量的二异氰酸甲苯酯三聚体、二异氰酸甲苯酯加成物和乙酸丁酯混合，以转速为70转/分的速度搅拌5分钟；再将混合物按要求称重、包装，制得乙组分；
所述稀释剂直接按所述量进行称重分装。
使用时，将甲组分、乙组分和稀释剂调配均匀即可。
实施例3
一种能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆，包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分甲组分的固含量为56%，并与乙组分的重量份数比为2:1；
其中，所述甲组分包括按重量百分比计算的如下原料：
高固体分多元醇树脂70%、氯醋树脂8%、甲基异丁酮1%、乙酸丁酯9%、分散剂1%、消光粉4%、光触媒粉质半制品2%（其中，纳米TiO2光触媒与高固体分多元醇树脂按重量比1：1混合）、消泡剂0.4%、流平剂0.1%、防沉剂3%、负离子添加剂半制品1.5%（其中，负离子粉末与高固体分多元醇树脂按重量比1：9混合）。
所述乙组分固含量为44%，并包括按重量百分比计算的如下原料：二异氰酸甲苯酯三聚体45%、二异氰酸甲苯酯加成物35%、乙酸丁酯20%。
所述稀释剂包括按重量百分比计算的如下原料：
乙酸乙酯(EAC)15%、乙酸正丁酯（BAC）80%、丙二醇单甲醚丙酸酯(PMP)5%。
制备所述能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆的方法，所述甲组分的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤A、制备光触媒粉质半制品：将所述量光触媒粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅰ中，以转速为1000转/分的速度分散30分钟制得所述光触媒粉质半制品；
步骤B、制备负离子添加剂半制品：将所述量的负离子粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅱ中，以转速为1000转/分的速度分散30分钟再以卧式研磨机研磨一遍制得所述负离子添加剂半制品；
步骤C、将所述量的高固体分多元醇树脂、氯醋树脂、酮类溶剂、酯类溶剂和分散剂投入到反应器Ⅲ中，以转速为800转/分的速度搅拌混合10分钟，制得树脂混合液；
步骤D、将所述量的消光粉缓慢加入到有树脂混合液的反应器Ⅲ中，以转速为1000转/分的速度分散30分钟；
步骤E、往反应器Ⅲ中加入消泡剂、流平剂、防沉剂、负离子添加剂半制品、光触媒粉质半制品，并以转速为600转/分的速度混合20分钟；
步骤F、以上制得产品取小样测试涂膜后包装，制得甲组分；
所述乙组分的制备方法：先将所述量的二异氰酸甲苯酯三聚体、二异氰酸甲苯酯加成物和乙酸丁酯混合，以转速为65转/分的速度搅拌10分钟；再将混合物按要求称重、包装，制得乙组分；
所述稀释剂直接按所述量进行称重分装。
使用时，将甲组分、乙组分和稀释剂调配均匀即可。
实施例4
一种能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆，包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2:1；
其中，所述甲组分甲组分的固含量为58％，并包括按重量百分比计算的如下原料：
高固体分多元醇树脂72%、氯醋树脂9%、甲基异丁酮2%、乙酸丁酯7%、分散剂0.8%、光触媒粉质半制品3%（其中，纳米TiO2光触媒与高固体分多元醇树脂按重量比1：1.2混合）、消泡剂0.58%、流平剂0.12%、防沉剂2.4%、负离子添加剂半制品3.1%（其中，负离子粉末与高固体分多元醇树脂按重量比1：7混合）。
所述乙组分固含量为45%，并包括按重量百分比计算的如下原料：二异氰酸甲苯酯三聚体40%、二异氰酸甲苯酯加成物30%、乙酸丁酯30%。
所述稀释剂包括按重量百分比计算的如下原料：
乙酸乙酯(EAC)17%、乙酸正丁酯（BAC）75%、丙二醇单甲醚丙酸酯(PMP)8%。
制备所述能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆的方法，所述甲组分的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤A、制备光触媒粉质半制品：将所述量光触媒粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅰ中，以转速为950转/分的速度分散33分钟制得所述光触媒粉质半制品；
步骤B、制备负离子添加剂半制品：将所述量的负离子粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅱ中，以转速为1050转/分的速度分散28分钟再以卧式研磨机研磨一遍制得所述负离子添加剂半制品；
步骤C、将所述量的高固体分多元醇树脂、氯醋树脂、酮类溶剂、酯类溶剂和分散剂投入到反应器Ⅲ中，以转速为850转/分的速度搅拌混合12分钟，制得树脂混合液；
步骤D、将所述量的消光粉缓慢加入到有树脂混合液的反应器Ⅲ中，以转速为1050转/分的速度分散35分钟；
步骤E、往反应器Ⅲ中加入消泡剂、流平剂、防沉剂、负离子添加剂半制品、光触媒粉质半制品，并以转速为650转/分的速度混合15分钟；
步骤F、以上制得产品取小样测试涂膜后包装，制得甲组分；
所述乙组分的制备方法：先将所述量的二异氰酸甲苯酯三聚体、二异氰酸甲苯酯加成物和乙酸丁酯混合，以转速为58转/分的速度搅拌12分钟；再将混合物按要求称重、包装，制得乙组分；
所述稀释剂直接按所述量进行称重分装。
使用时，将甲组分、乙组分和稀释剂调配均匀即可。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。
将本发明按照JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》。对本发明进行测试，测试条件为：温度（20±2）℃，相对湿度为（50±10）%，涂刷量为150g/m2，时间为涂刷30天后的测试结果为：
由上表可以看出，本发明30天后的甲醛含量远远低对于比仓（不含特殊的光触媒粉质和负离子添加剂）中的对比例，而且本发明的净化率也远远高出了标准。
Claims (7)
1.一种能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆，其特征在于，包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2:1；
其中，
所述甲组分的固含量为55～60％，并包括按重量百分比计算的如下原料：
甲组分中以上各原料之和为100％；
所述乙组分的固含量为42～46％，并包括按重量百分比计算的如下原料：
二异氰酸甲苯酯三聚体 35～45％
二异氰酸甲苯酯加成物 30～40％
乙酸丁酯 20～30％
乙组分中以上各原料之和为100％；
所述稀释剂包括按重量百分比计算的如下原料：
乙酸乙酯 10～20％
乙酸正丁酯 70～85％
丙二醇单甲醚丙酸酯 5～10％
稀释剂中以上各原料之和为100％：
所述高固体分多元醇树脂是具有优异溶剂释放性的固含为70％的高分子量醇酸树脂；
所述光触媒粉质半制品为纳米TiO2光触媒与所述高固体分多元醇树脂按重量比1：0.5～1.5混合而得的光触媒混合物；
所述负离子添加剂半制品为负离子粉末与所述高固体分多元醇树脂按重量比1：5～10混合后，再用研磨剂研磨而得的负离子混合物。
2.根据权利要求1所述的能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆，其特征在于，所述负离子混合物的细度低于40μm。
3.根据权利要求1所述的能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆，其特征在于，所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物。
4.根据权利要求1所述的能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆，其特征在于，所述防沉剂为活化的聚酸酰胺蜡。
5.根据权利要求1所述的能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆，其特征在于，所述酮溶剂为甲基异丁酮。
6.根据权利要求1所述的能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆，其特征在于，所述酯溶剂为乙酸丁酯。
7.制备权利要求1-6中任意一项所述能分解甲醛的环保型聚氨酯面漆的方法，其特征在于，所述甲组分的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤A、制备光触媒粉质半制品：将所述量光触媒粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅰ中，以转速为900～1100转/分的速度分散25～35分钟制得所述光触媒粉质半制品；
步骤B、制备负离子添加剂半制品：将所述量的负离子粉末缓慢加入到有所述高固体分多元醇树脂的反应器Ⅱ中，以转速为900～1100转/分的速度分散25～35分钟再以卧式研磨机研磨一遍制得所述负离子添加剂半制品；
步骤C、将所述量的高固体分多元醇树脂、氯醋树脂、酮溶剂、酯溶剂和分散剂投入到反应器Ⅲ中，以转速为700～900转/分的速度搅拌混合8～15分钟，制得树脂混合液；
步骤D、将所述量的消光粉缓慢加入到有树脂混合液的反应器Ⅲ中，以转速为900～1100转/分的速度分散25～35分钟；
步骤E、往反应器Ⅲ中加入消泡剂、流平剂、防沉剂、负离子添加剂半制品、光触媒粉质半制品，并以转速为500～700转/分的速度混合15～25分钟；
步骤F、以上制得产品取小样测试涂膜后包装，制得甲组分；
所述乙组分的制备方法：先将所述量的二异氰酸甲苯酯三聚体、二异氰酸甲苯酯加成物和乙酸丁酯混合，以转速为50～70转/分的速度搅拌5～15分钟；再将混合物按要求称重、包装，制得乙组分；
所述稀释剂直接按所述量进行称重分装。
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