CN103194147B

CN103194147B - 一种纳米光催化型除醛乳胶漆及其制备方法

Info

Publication number: CN103194147B
Application number: CN201310146933.7A
Authority: CN
Inventors: 李昂; 黄伟强; 李敏
Original assignee: GUANGDONG SHUNDE SALUX PAINT CO Ltd
Current assignee: GUANGDONG SHUNDE SALUX COATING Co.,Ltd.
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: CN103194147A

Abstract

本发明公开了一种纳米光催化型除醛乳胶漆，其特征是，包括以下组分及其重量百分比：水：20-30%；分散剂：0.5-1.0%；消泡剂：0.2-0.4%；润湿剂：0.1-0.5%；纤维素：0.1-0.8%；PH调节剂：0.05-0.27%；纳米光催化无机原料：6-18%；颜填料：25-40%；无机抗菌助剂：0.2-1.0%；除醛丙烯酸乳液：25-40%；成膜助剂：1-3%；流平剂：0.3-0.8%；增稠剂：0.5-2%；该除醛乳胶漆能长久吸取环境中存在的游离甲醛；本发明还公开了一种制备上述除醛乳胶漆的方法，它能提升乳胶涂料除醛效果。

Description

一种纳米光催化型除醛乳胶漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及精细化工涂料领域，具体涉及一种能有效吸取环境中存在的游离甲醛的乳胶漆，以及该乳胶漆的制备方法。

背景技术

随着经济的不断发展，推动着人们环保意识的提高，环保质量问题受到人们的广泛关注，大量装修材料的使用在提高生活品质的同时，也造成室内空气质量的不断恶化；现有的祛甲醛乳胶产品，主要技术是添加硅藻泥﹑竹炭等物质，这些物质为多孔性结构，从原理上分析只是吸附作用，并非真正反应型分解，添加这类物质对甲醛去除的效果不好也不持久。

虽然“醛净”乳胶漆的提法，在国内外已经有多年的历史，但是，由于技术不成熟，无法实现将“纳米无机材料”除醛丙烯酸乳液和无机抗菌剂，同时应用于乳胶漆配方中，以提升乳胶涂料的持久除醛效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种能长久吸取环境中存在的游离甲醛的乳胶漆。

本发明的另一目的还在于提供一种能提升乳胶涂料除醛效果的纳米光催化型除醛乳胶漆的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种纳米光催化型除醛乳胶漆，其特征是，包括以下组分及其重量百分比：

水：20-30%；

分散剂：0.5-1.0%；

消泡剂：0.2-0.4%；

润湿剂：0.1-0.5%；

PH调节剂：0.05-0.2%；

纳米光催化无机原料：6-18%；

颜填料：25-40%；

无机抗菌助剂：0.2-1.0%；

除醛乳液：25-40%；

成膜助剂：1-3%；

流平剂：0.3-0.8%；

增稠剂：0.5-2%。

本发明的纳米光催化型除醛乳胶漆，通过采用能吸附反应甲醛的除醛乳液﹑纳米级光催化无机材料及各种助剂，使制得的乳胶漆能实现有效而长久吸取环境中存在的游离甲醛；而且，由于采用的“纳米级光催化无机材料”本身的活性是持久的，作为主要活性材料应用在涂料中，经过抗疲劳试验一般能保证有效期10年。

作为更进一步优化的方案，所述纳米光催化无机原料系纳米Tio₂，它的最佳重量百份比最好系在5-15%之间。

作为进一步更具体的方案，所述颜填料可以系由以下一种、两种或三种成分构成：金红石型钛白粉、重钙和滑石粉；如：颜料系金红石型钛白粉，填料系重钙和滑石粉两种成分组成。

所述分散剂可以由以下一种或两种成分构成：特制聚丙烯酸铵盐和聚丙烯酸钠盐。

作为更佳的方案，所述增稠剂可以是碱溶胀型增稠剂和羧乙基纤维素，也可两者单独使用。

所述消泡剂可以系矿物油改性硅酮，而所述无机抗菌助剂可以是无机银抗菌剂，也可以采用有机抗菌剂。

本发明的另一目的是这样实现的：

一种如上述纳米光催化型除醛乳胶漆的制备方法，其特征是，包括如下步骤，

步骤一，预混合：在分散缸中加入适量的水、分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂和PH调节剂，使各组分充分混合均匀，生成胶体状的物质，备用；

步骤二，研磨分散：在上述制成的胶体状物质中，加入纳米光催化无机原料和颜填料，在高速分散设备下，打浆研磨一段时间，同时，颜填料在高速搅拌的高剪切速率作用下，被分散成初级粒子，并且在分散助剂体系的作用下，得到分散稳定状态，直至制得细度在45um以下的白浆物质；

步骤三，添加乳液：往上述制成细度要求的白浆物质中，加入余下部分的水、无机抗菌助剂，然后，再加入除醛乳液，混合均匀；

步骤四，加入其他助剂：依次加入适量的成膜助剂、消泡剂、流变剂、增稠剂，以制得所需的除醛乳胶漆；

步骤五，包装：将上述除醛乳胶漆装入罐体中。

上述乳胶漆的制备方法，通过预混合、研磨分散和添加乳液等工序，实现将“纳米光催化材料”应用于乳胶漆配方中，提升乳胶涂料的除醛效果，而且，工艺简易易于控制，适合大批量生产要求。

作为进一步具体的方案，上述步骤一中，将各组分充分混合均匀，其搅拌转速控制在300-500RPM之间；

作为进一步具体的方案，上述步骤二中，高速搅拌的转速控制在1200-1400RPM之间；而步骤三中，其转速控制在500-700RPM之间。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明的纳米光催化型除醛乳胶漆，由于在配方中添加纳米光催化材料和应用独特的分散技术，使纳米二氧化钛粒子粒子并均匀分布在涂膜表面，在光照射激发后将甲醛氧化分解为二氧化碳和水，而且，纳米光催化无机材料本身的活性是持久的，作为主要材料应用在涂料中，经过抗疲劳试验一般可保证有效期10年，因此，乳胶漆能长久吸取环境中存在的游离甲醛；分解，在通过对不同的材料性能反复的比较测试，筛选出与配方配伍性好的相应材料，能够突出产品的优异性能及长久祛除甲醛功效。

（2）本发明的除醛乳胶漆制备方法，通过预混合、研磨分散和添加乳液等工序，实现将纳米光催化材料应用于乳胶漆配方中，提升乳胶涂料的除醛效果和持久性，工艺简易、易于控制，适合大批量生产要求。

附图说明

图1是本发明除醛乳胶漆的制备方法流程方框图。

图2是纳米Tio₂光催化反应原理图。

图3是纳米Tio₂除醛原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述：

水：20-30%；

分散剂：0.5-1.0%；

消泡剂：0.2-0.4%；

润湿剂：0.1-0.5%；

PH调节剂：0.05-0.2%；

纳米光催化无机原料：6-18%；

颜填料：25-40%；

无机抗菌助剂：0.2-1.0%；

除醛乳液：25-40%；

成膜助剂：1-3%；

流平剂：0.3-0.8%；

增稠剂：0.5-2%。

作为更具体的实施方案：上述纳米光催化无机原料系纳米Tio₂，它的最佳重量百份比系在5-15%之间；所述颜填料可以系由以下一种、两种或三种成分构成：金红石型钛白粉、重钙和滑石粉；如：颜料是金红石型钛白粉；填料是重钙和滑石粉两组成分构成，其重量比例按实际需要适当选用。

上述除醛乳液是带有活性基因的丙烯酸净醛乳液；而上述分散剂可以是由以下一种或两种成分构成：聚丙烯酸铵盐和聚丙烯酸钠盐两种共同作用。

上述提到的其它成分，增稠剂可以系碱溶胀型增稠剂，纤维素可以系羧乙基纤维素；消泡剂可以系矿物油改性硅酮；而无机抗菌助剂可以系无机防霉剂，也可以系杀菌剂。

作为上述纳米光催化型除醛乳胶漆的一个具体实施方案，其各组分及质量百分比如下：

水：21.2%；分散剂：1.0%；消泡剂%：0.4%；润湿剂%：0.3%；PH调节剂：0.1%；纳米光催化无机原料：10%；颜填料：35%；无机抗菌助剂：0.5%；除醛乳液：30%；成膜助剂：1.8%；流平剂：0.6%；增稠剂：1.4%。

如图1所示：一种纳米光催化型除醛乳胶漆的制备方法，其特征是，包括如下步骤，

步骤一，预混合：在分散缸中加入适量的水、分散剂、消泡剂、润湿剂、纤维素和PH调节剂，使各组分充分混合均匀，生成胶体状的物质，备用；

步骤二，研磨分散：在上述制成的胶体状物质中，加入纳米光催化无机原料和颜填料，在高速分散设备下，打浆研磨一段时间，同时，颜填料在高速搅拌的高剪切速率作用下，被分散成原级粒子，并且在分散助剂体系的作用下，得到分散稳定状态，直至制得细度在45um以下的白浆物质；

步骤三，添加乳液：往上述制成细度要求的白浆物质中，加入余下部分的水、无机抗菌助剂，然后，再加入净醛乳液，混合均匀；

步骤五，包装：将上述除醛乳胶漆装入罐体中。

（1）通过与甲醛反应来消除甲醛的乳液：

鉴于“甲醛”能与“氨的衍生物”如：羟氨﹑肼﹑苯肼﹑2，4﹣二硝基苯肼以及氨基脲等反应，分别生成肟﹑腙﹑苯腙﹑2，4﹣二硝基苯肼及缩氨基脲。甲醛和氨的衍生物反应就是衍生物的胺基和甲醛的亲核加成反应（如下）：

R－NH₂(或R₂NH）+CH₂O→R－NHCH₂OH（R₂NOH）

因此，在乳液聚合的过程中，引进含胺（氨）基的功能性共聚单体如含端胺基苯乙烯，（甲基）丙烯酸﹣2﹣氨基乙酯，（甲基）丙烯酸二甲基氨基乙酯，（甲基）丙烯酸﹣3﹣氨基丙酯，（甲基）丙烯酸﹣2﹣丁基氨基乙酯，（甲基）丙烯酰胺等；这样合成的乳液，具有可以吸收和分解甲醛的胺（氨）基，这些基团和甲醛进行一定的亲核加成反应，从而降低或消除室内空气中的游离甲醛。

（2）纳米Tio₂光催化降解甲醛的机理及效果：

Tio₂受波长小于387.5nm的光照射激发后，在Tio₂表面生成光致电(ecb﹣)和空穴（hvb+)，迁移到固体表面分别与其表面的溶解氧和水发生反应，生成具有高活性的自由基﹒OH﹑O₂，这些自由基被认为是Tio₂光催化反应的主要活性物质，它们为甲醛的深度氧化提供高活性的催化剂，可以将甲醛氧化分解为二氧化碳和水。

甲醛的光催化氧化过程的中间产物是甲酸，最终被氧化分解成二氧化碳和水，而配方中添加纳米光催化无机原料加速了空气中甲醛在漆膜上的吸附和降解效率。

如图2所示，系纳米Tio₂光催化反应原理（有光条件）：

·波长≤387.5nm的光下，纳米Tio₂电子就会被激发到导带，从而形成电子，空穴对(e和h+)，空气中的O₂和H₂O与其作用后生成超氧自由基O₂·和羟基自由基·OH。

粉体粒子（hv）→h⁺+e

H₂O+h⁺→·OH+H⁺

O²+e→O₂·

2O₂·+2H₂O→O₂+H₂O₂

H₂O₂+e→·OH+OH^-

如图3所示，系纳米Tio₂除醛原理：

（化学吸附）非常大比表面积

（光催化作用）自由基反应

HCHO（甲醛）→HCOOH→H₂O+CO₂

CH₃CHO（乙醛）→CH₃CHOOH→H₂O+CO₂

C₆H₅CH₃（甲苯）→H₂O+CO₂

有机物→H₂O+CO_2。

Claims

1.一种纳米光催化型除醛乳胶漆，其特征是，包括以下组分及其重量百分比：

水：20-30%；

分散剂：0.5-1.0%；

消泡剂：0.2-0.4%；

润湿剂：0.1-0.5%；

pH调节剂：0.05-0.2%；

纳米光催化无机原料：8-15%；

颜填料：25-40%；

无机银汞抗菌剂：0.2-1.0%；

除醛乳液：25-40%；

成膜助剂：1-3%；

流平剂：0.3-0.8%；

增稠剂：0.5-2%；

所述除醛乳液系带有活性基因的丙烯酸乳液；

所述纳米光催化无机原料系纳米TiO₂；

所述增稠剂系碱溶胀型增稠剂和纤维素系羧乙基纤维素；

所述消泡剂系矿物油改性硅酮。

2.根据权利要求1所述纳米光催化型除醛乳胶漆，其特征是，所述颜填料由以下一种、两种或三种成分构成：金红石型钛白粉、重钙和滑石粉。

3.一种如权利要求1所述纳米光催化型除醛乳胶漆的制备方法，其特征是，包括如下步骤，

步骤二，研磨分散：在上述制成的胶体状物质中，加入纳米光催化无机原料和颜填料，在高速分散设备下，打浆研磨一段时间，同时，颜填料在高速搅拌的高剪切速率作用下，被分散成初级粒子，并且在分散助剂体系的作用下，得到分散稳定状态，直至制得细度在45μm以下的白浆物质；

步骤三，添加乳液：往上述制成细度要求的白浆物质中，加入余下部分的水、无机银汞抗菌剂，然后，再加入除醛乳液，混合均匀；

步骤五，包装：将上述除醛乳胶漆装入罐体中。

4.根据权利要求3所述制备纳米光催化型除醛乳胶漆的方法，其特征是，上述步骤一中，将各组分充分混合均匀，其搅拌转速控制在300-500RPM之间。

5.根据权利要求3所述制备纳米光催化型除醛乳胶漆的方法，其特征是，上述步骤二中，高速搅拌的转速控制在1200-1400RPM之间；而步骤三中，其转速控制在500-700RPM之间。