CN102952422A - 一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于环保建筑材料制备技术领域的一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料及其制备方法。该材料由以下重量份数的组分组成：纳米二氧化钛18-25％，纳米氧化锌5-14％，纳米二氧化钛醇分散剂13-18％，润湿剂2.5-3％，消泡剂2.5-3％，纳米三氧化二锑2.5-3％，纳米氢氧化铝0.5-1％，蒸馏水39-56％；在南方潮湿环境下使用时可添加催干剂，在北方低温条件下使用和运输时则需加入防冻剂。本发明的材料对木质板材甲醛以及TVOC等有害挥发物质的有效长期降解，并同时解决了机制木板材耐沾污性差、耐候性差、不环保等技术问题，在室内自然光、日光灯甚至黑暗处微光条件下，也能起到较强的杀菌效果，防火性能、理化性能均达到或超过了国家一级标准。

Description

一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料及其制备方法

技术领域

本发明属于环保建筑材料加工业制备技术领域，具体涉及一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料及其制备方法。

背景技术

建筑领域用板材一般有石材，木材，复合板材等材料；板材的表面一般喷涂一层防护材料，用来杀菌，阻燃，增加光度，滑度等。

继我国《绿色建筑评价标准》之后，《儿童家具通用技术条件》为我国首个儿童家具标准已经出台；我国建筑领域与绿色相关的另一行业标准《绿色板材评价标准》也将出台；中国板材行业的首个绿色板材认定标准将正式“上岗”规范我国绿色板材市场；《绿色板材评价标准》的核心内容是一些涉及人身安全的指标设定如甲醛含量等，目的就是为了确保板材对人身安全的保障，使得绿色板材成为真正的健康板材。

时下板材市场良莠不齐的现状、愈发严峻的室内空气污染，对家居行业产生极恶劣的影响，同时也危害着消费者的居家环境。据有关调查显示，全球每年有280万人受室内装修污染危害，而我国60％新装居民住宅的甲醛超标，室内污染已经成为人类健康的10大威胁之一。这些安全隐患的由来，与建筑家居装修的主要材料不达标息息相关。

木材、复合板材一般含有浓度较高的甲醛等有害物质，这种有害物质对居住者的健康带来了很大的危害，且在木板材中会长期释放，目前的防护材料都不能有效的屏蔽或去除甲醛缓慢释放的效应。

木材和含木质的复合板材还容易燃烧，目前的防护材料防火效果不佳，在长时间受热的情况下会自燃，达不到完全阻断火灾隐患的目的。

此外，木材与防护材料粘接不紧密，容易脱落，也容易滋生细菌，对居住者的健康带来隐患。

目前，纳米二氧化钛材料领域纳米材料如何以高活性分散状态加入及在新材料中始终能够保持稳定分散状态，是当前纳米材料在应用中的重要课题。

在该领域，欧美等大公司均投放巨大力量研究。

制备纳米二氧化钛材料一般都将纳米二氧化钛直接加入到材料中去，是一种简单的混配，由于纳米粒子的小尺寸及非常大的比表面积效应，故其纳米粒子表面自由能很高，离子之间极易团凝聚在一起而失去了纳米粒子的作用。

这样纳米材料很难达到有效的分散。

CN1448454A中叙述的是一种水性涂料及其制备方法，其主要采用树脂、色浆，但在专利中涉及的防腐剂从美国进口，具体是否天然无机物构成未进一步披露，在该专利中未涉及这种纳米助剂的抗菌的功能。

CN1267687A涉及了一种水性涂料助剂的配方，是由聚氧化乙烯、聚乙二醇、羧甲基淀粉钠组成，在涂料中起到分散和流平作用，长时间存放不会出现分层现象。专利中未涉及与纳米材料复合的制备方法和应用效果。

CN1451433A“水性建筑涂料用纳米助剂及其制备方法”中叙述了一种纳米助剂的组成和生产方法，该助剂是包括纳米氧化锌和纳米碳酸钙超细微粉与稳定剂、分散剂、消泡剂、保湿剂、杀菌剂组成的胶体，这种胶体中纳米粒子分散均匀，因而解决了现有技术中纳米粒子极易聚集成团的问题。因此与乳胶漆和水性树脂有很好的相溶性，很容易均匀分散在涂料中。但在该专利中未涉及这种纳米助剂的阻燃的功能。

CN1597801A叙述的纳米多功能涂料助剂，采用纳米粒径60nm以下的二氧化钛、氧化锌、载银磷酸锆和防霉剂，辅料占10％为增稠剂、分散剂等，在其权利要求书中未详细表明是什么物质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料及其制备方法。

一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料，由以下重量百分比的组分组成：纳米二氧化钛18-25％，纳米氧化锌5-14％，纳米二氧化钛醇分散剂13-18％，润湿剂2.5-3％，消泡剂2.5-3％，纳米三氧化二锑2.5-3％，纳米氢氧化铝0.5-1％，水39-56％。

所述高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料的pH控制在7.0-7.3。

所述润湿剂为润湿剂H、聚乙二醇或甘油。

所述消泡剂为消泡剂G、吐温或硅油。

该材料在潮湿环境下使用时可添加催干剂，在低温条件下使用和运输时可加入防冻剂。

上述高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

(1)按照重量份数，在室温下将润湿剂2.5-3份和消泡剂2.5-3份分散在15份水中备用；

(2)按重量份数，将纳米二氧化钛醇分散剂13-18份与15份水充分混合，加入纳米二氧化钛5份和纳米氧化锌5-14％，搅拌，搅拌转速为1000-1400r/min，搅拌时间为15-25min；

(3)按重量份数，继续加入纳米二氧化钛13-20份，纳米三氧化二锑2.5-3份，纳米氢氧化铝0.5-1份，搅拌，搅拌转速为1000-1400r/min，搅拌时间为15-25min；

(4)提高转速至1800-2200r/min，搅拌10-15min后用超细粉碎研磨一体机器研磨至细度50-60μm；

(5)转速降低至800r/min以下，加入步骤(1)制备的混合物，搅拌25-30min；

(6)恒温水浴为28℃加入蒸馏水，调制黏度为14-16Pa·s，在室温下调节pH值为7.0-7.3，即得高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料成品。

所述纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米二氧化钛醇分散剂，纳米三氧化二锑，纳米氢氧化铝的粒径均≤55纳米。

本发明的有益效果：本发明的高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料在压缩空气搅拌高压喷覆并30-45摄氏度下快速干燥，满足机制木板材工件需在30-45度下高速高压风下3分钟后形成新颖的高活性覆盖材料的要求；对木质板材甲醛以及TVOC等有害挥发物质的有效长期降解，并同时解决了机制木板材耐沾污性差、耐候性差、不环保等技术问题，对甲醛的去除率达96％；在室内自然光、日光灯甚至黑暗处微光条件下，也能起到较强的杀菌效果，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢的杀菌率均可达到95％以上；防火性能、理化性能均达到或超过了国家一级标准(依据最新国际：12441-2005；耐火燃时间/min：≥15；火焰传播比值：≤25(GB51002-85)；炭化体积/cm3≤25)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料，由以下重量百分比的组分组成：纳米二氧化钛25％，纳米氧化锌5％，纳米二氧化钛醇分散剂18％，润湿剂H2.5％，消泡剂G2.5％，纳米三氧化二锑2.5％，纳米氢氧化铝0.5％，水44％。所选用纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米二氧化钛醇分散剂，纳米三氧化二锑，纳米氢氧化铝的粒径均≤55纳米。

上述高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料的制备方法，按照如下步骤进行：

(1)按照重量份数，在室温下将润湿剂H2.5份和消泡剂G2.5份分散在15份水中备用；

(2)按重量份数，将纳米二氧化钛醇分散剂18份与15份水充分混合，加入纳米二氧化钛5份和纳米氧化锌5份，搅拌，搅拌转速为1000r/min，搅拌时间为10min；

(3)按重量份数，继续加入纳米二氧化钛13份，纳米三氧化二锑2.5份，纳米氢氧化铝0.5份，搅拌，搅拌转速为1000r/min，搅拌时间为15min；

(4)提高转速至1800r/min，搅拌10min后用超细粉碎研磨一体机器研磨至细度50μm；

(5)转速降低至800r/min以下，加入步骤(1)制备的混合物，搅拌时间30min；

(6)恒温水浴为28℃加入蒸馏水，调制黏度为14Pa·s，在室温下调节pH值为7.0，即得高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料成品。

实施例2

一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料，由以下重量百分比的组分组成：纳米二氧化钛18％，纳米氧化锌8％，纳米二氧化钛醇分散剂13％，润湿剂3％，消泡剂3％，纳米三氧化二锑3％，纳米氢氧化铝1％，水51％。纳米二氧化钛醇分散剂，纳米三氧化二锑，纳米氢氧化铝的粒径均≤55纳米。

上述高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料的制备方法，按照如下步骤进行：

(1)按照重量份数，在室温下将聚乙二醇3份和吐温3份分散在15份水中备用；

(2)按重量份数，将纳米二氧化钛醇分散剂13份与15份水充分混合，加入纳米二氧化钛5份和纳米氧化锌8份，搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌时间为25min；

(3)按重量份数，继续加入纳米二氧化钛13份，纳米三氧化二锑3份，纳米氢氧化铝1份，搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌时间为25min；

(4)提高转速至2000r/min，搅拌12min后用超细粉碎研磨一体机器研磨至细度55μm；

(5)转速降低至800r/min以下，加入步骤(1)制备的混合物，搅拌时间30min；

(6)恒温水浴为28℃加入蒸馏水，调制黏度为15Pa·s，在室温下调节pH值为7.1，即得高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料成品。

实施例3

一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料，由以下重量百分比的组分组成：纳米二氧化钛20％，纳米氧化锌6％，纳米二氧化钛醇分散剂15％，润湿剂2.7％，消泡剂2.8％，纳米三氧化二锑2.8％，纳米氢氧化铝0.7％，水50％。所选用纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米二氧化钛醇分散剂，纳米三氧化二锑，纳米氢氧化铝的粒径均≤55纳米。

上述高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料的制备方法，按照如下步骤进行：

(1)按照重量份数，在室温下将甘油2.7份和硅油2.8份分散在15份水中备用；

(2)按重量份数，将纳米二氧化钛醇分散剂15份与15份水充分混合，加入纳米二氧化钛5份和纳米氧化锌6份，搅拌，搅拌转速为1000r/min，搅拌时间为10min；

(3)按重量份数，继续加入纳米二氧化钛15份，纳米三氧化二锑2.8份，纳米氢氧化铝0.7份，搅拌，搅拌转速为1400r/min，搅拌时间为15min；

(4)提高转速至2200r/min，搅拌15min后用超细粉碎研磨一体机器研磨至细度60μm；

(5)转速降低至800r/min以下，加入步骤(1)制备的混合物，搅拌时间30min；

(6)恒温水浴为28℃加入蒸馏水，调制黏度为16Pa·s，在室温下调节pH值为7.2，即得高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料成品。

Claims (7)

1.一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：纳米二氧化钛18-25％，纳米氧化锌5-14％，纳米二氧化钛醇分散剂13-18％，润湿剂2.5-3％，消泡剂2.5-3％，纳米三氧化二锑2.5-3％，纳米氢氧化铝0.5-1％，蒸馏水39-56％。

2.根据权利要求1所述一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料，其特征在于，所述高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料的pH控制在7.0-7.3。

3.根据权利要求1所述一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料，其特征在于，所述润湿剂为润湿剂H、聚乙二醇或甘油。

4.根据权利要求1所述一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料，其特征在于，所述消泡剂为消泡剂G、吐温或硅油。

5.根据权利要求1所述一种高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料，其特征在于，该材料在潮湿环境下使用时可添加催干剂，在低温条件下使用和运输时可加入防冻剂。

6.权利要求1所述高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

(1)按照重量份数，在室温下将润湿剂2.5-3份和消泡剂2.5-3份分散在15份水中备用；

(2)按重量份数，将纳米二氧化钛醇分散剂13-18份与15份水充分混合，加入纳米二氧化钛5份和纳米氧化锌5-14％，搅拌，搅拌转速为1000-1400r/min，搅拌时间为15-25min；

(3)按重量份数，继续加入纳米二氧化钛13-20份，纳米三氧化二锑2.5-3份，纳米氢氧化铝0.5-1份，搅拌，搅拌转速为1000-1400r/min，搅拌时间为15-25min；

(4)提高转速至1800-2200r/min，搅拌10-15min后用超细粉碎研磨一体机器研磨至细度50-60μm；

(5)转速降低至800r/min以下，加入步骤(1)制备的混合物，搅拌25-30min；

(6)恒温水浴为28℃加入蒸馏水，调制黏度为14-16Pa·s，在室温下调节pH值为7.0-7.3，即得高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料成品。

7.根据权利要求6所述高活性水性抗菌阻燃纳米二氧化钛材料的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米二氧化钛醇分散剂，纳米三氧化二锑，纳米氢氧化铝的粒径均≤55纳米。