CN103525138A - 一种纳米光触媒净化空气墙面漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种将纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法，含该方法制备的纳米二氧化钛的涂料及该涂料的制备方法。所述将纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法如下：将钛白粉添加到纯净水中，缓慢搅拌，同时添加表面活性剂和分散剂，形成粘稠状液体；将粘稠状液体加温至60-100℃下，缓慢加入纳米二氧化钛，快速冷却，控制在3分钟内冷却到40℃，继续搅拌3-4小时，此时，纳米二氧化钛已负载在钛白粉上。该方法先将纳米二氧化钛负载于钛白粉，再添加到涂料体系中，从而解决了纳米二氧化钛在涂料体系中容易团聚、絮凝的技术问题，显著提高了纳米二氧化钛涂料净化功能的稳定性和抗干扰性，具有十分重要的现实意义。

Description

一种纳米光触媒净化空气墙面漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体地，涉及一种纳米光触媒净化空气墙面漆及其制备方法。
背景技术
科学研究表明：家居装饰材料中的甲醛、苯等有害物质的释放需要10-15年，甚至更长的时间，严重影响了人们的生活健康。因此，人们在家居装饰过程中对装饰材料环保性能的要求越来越高。墙面漆作为室内装饰的主要材料之一，其环保性能尤其受到关注。目前，市面上常用的环保型墙面漆主要水溶性涂料，乳胶漆和多彩漆和陶瓷漆等。然而，虽然这类墙面漆基本不含甲醛和苯等有害有机物质，却对其他装饰材料释放的甲醛、苯等有害物质也没有吸收和清除的作用。
随着人们对墙面漆的深入研究，逐步开发出了一些能够吸收和清除空气中含有的有害化合物的空气净化墙面漆。例如，申请号为201010578500.5，发明名称为一种竹炭墙面漆的中国专利申请公开了一种竹炭墙面漆，含有竹炭因子和负离子添加剂，利用竹炭因子吸附和分解空气中含有的甲醛、氨、苯和其他有害气体，同时利用负离子添加剂释放负离子。然而，众所周知竹炭因子具有一定的吸附量，当竹炭因子的吸附量饱和后不能在吸附空气中的有害物质，从而失去功效。另一方面，吸附在竹炭因子中的有害物质不能及时分解或降解，在墙面漆中沉积，必然造成墙面漆的二次污染。
科学研究发现锐钛矿型纳米二氧化钛吸收光能量后能产生氢氧自由基（OH-）与负氧离子（O2 -）。氢氧自由基（OH-）与负氧离子（O2 -）具有很强的氧化还原能力，能分解氧化空气中的污染物，从而达到净化空气的目的。尤其是10纳米以下的纳米二氧化钛方具有特别优异的光催化性能。因而，墙面漆生产厂家也尝试在墙面漆中添加锐钛矿型纳米二氧化钛。如申请号为201010624630.8的中国专利文献就是采用在涂料中添加纳米二氧化钛。然而，实际生产中发现纳米二氧化钛液溶胶添加到涂料体系中后即絮凝为大粒径而沉淀，当纳米二氧化钛粒子絮凝后，纳米二氧化钛涂料的光催化性能就大大降低了，甚至没有。现有技术无法解决10纳米以下的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶与涂料体系的相溶性问题与纳米二氧化钛粒子在涂料体系中的分散性问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种将纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法，含该方法制备的纳米二氧化钛的纳米光触媒净化空气墙面漆及制备方法。先将纳米二氧化钛负载于钛白粉，再添加到涂料体系中，从而解决了纳米二氧化钛在涂料体系中容易团聚、絮凝的技术问题，显著提高了纳米二氧化钛涂料净化功能的稳定性和抗干扰性，具有十分重要的现实意义。
本发明的技术方案如下：一种将纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法，包括如下步骤：
A、按如下质量百分比分别称量下述各组分：
Figure BDA0000372768860000021
B、将钛白粉添加到纯净水中，缓慢搅拌，同时添加表面活性剂和分散剂，形成粘稠状液体；
C、将步骤B所得粘稠状液体加温至60-100℃下，缓慢加入纳米二氧化钛，快速冷却，控制在3分钟内冷却到40℃，继续搅拌3-4小时，此时，纳米二氧化钛已负载在钛白粉上。
所述表面活性剂选用阴离子表面活性剂，如脂肪酸、脂肪醇磺酸酯、烷基磺酸酯等；阳离子表面活性剂，如脂肪胺的盐和季铵盐等；双性表面活性剂，如氨基酸和甜菜碱衍生物；非离子表面活性剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚等。
所述表面活性剂选用氟素表面活性剂，如FC-4430或FC-4432。
所述分散剂选用阴离子型，如油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐等。
一种含有上述方法制备的负载有纳米二氧化钛的钛白粉的纳米光触媒净化空气墙面漆。
上述的纳米光触媒净化空气墙面漆，含有按质量百分比如下的各成分：
Figure BDA0000372768860000031
所述表面活性剂选用阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，双性表面活性剂或非离子表面活性剂。所述表面活性剂选用氟素表面活性剂，如FC-4430或FC-4432。
所述填料选自碳酸钙、硅藻土、高岭土或滑石粉中的一种或几种的混合物。
所述助剂为杀菌剂、防霉剂、润湿剂、消泡剂、防冻剂、PH调节剂、增稠剂或流平剂中的一种或几种的混合物。
上述的纳米光触媒净化空气墙面漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
D、按如下质量百分比分别称量下述各组分：
Figure BDA0000372768860000041
常温下，将负载有纳米二氧化钛的钛白粉中添加纯净水，缓慢搅拌下加入填料并混合均匀；
E、向步骤D所得混合物慢慢加入表面活性剂、分散剂和助剂并同时搅拌至均匀混合，即得所述含纳米二氧化钛的涂料。
所述分散剂选用阴离子型，如油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐等。
所述填料选自碳酸钙、硅藻土、高岭土或滑石粉中的一种或几种的混合物。
所述助剂为杀菌剂、防霉剂、润湿剂、消泡剂、防冻剂、PH调节剂、增稠剂或流平剂中的一种或几种的混合物。
所述杀菌剂选自甲基异塞唑啉酮；所述防霉剂选自多菌灵，正辛基异塞唑啉酮中的一种或其混合物。
所述润湿剂选自非离子表面活性剂硅氧烷共聚物。
所述消泡剂为水性涂料消泡剂。
所述PH调节剂选自有机氨AMP95。
所述防冻剂选自丙二醇。
所述增稠剂选自水性聚氨酯和疏水丙烯酸液体。
本发明的有益效果为：本发明所述纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法，通过简单的工艺步骤将纳米二氧化钛负载于钛白粉，从而解决了纳米二氧化钛在涂料中团聚、如凝的技术问题，显著提高了涂料体系的稳定性能和抗干扰性能，使涂料能够长久分解各种有机污染物，如甲醛、苯、TVOC等，和细菌及部分无机污染物，如氨和NOX等，并将其最终降解为二氧化碳和水等无害物质。
具体实施方式
实施例1：一种将纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法，包括如下步骤：
A、按如下质量百分比分别称量下述各组分：
B、将钛白粉添加到纯净水中，缓慢搅拌，同时添加表面活性剂和分散剂，形成粘稠状液体；
C、将步骤B所得粘稠状液体加温至80℃下，缓慢加入纳米二氧化钛，快速冷却，控制在3分钟内冷却到40℃，继续搅拌3.5小时，此时，纳米二氧化钛已负载在钛白粉上。
所述表面活性剂选用阴离子表面活性剂脂肪醇磺酸酯。
所述分散剂选用油酸钠。
实施例2：一种将纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法，包括如下步骤：
A、按如下质量百分比分别称量下述各组分：
Figure BDA0000372768860000052
Figure BDA0000372768860000061
B、将钛白粉添加到纯净水中，缓慢搅拌，同时添加表面活性剂和分散剂，形成粘稠状液体；
C、将步骤B所得粘稠状液体加温至60℃下，缓慢加入纳米二氧化钛，快速冷却，控制在3分钟内冷却到40℃，继续搅拌4小时，此时，纳米二氧化钛已负载在钛白粉上。
所述表面活性剂选用氟素表面活性剂FC-4430。
所述分散剂选用羧酸盐。
实施例3：一种将纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法，包括如下步骤：
A、按如下质量百分比分别称量下述各组分：
Figure BDA0000372768860000062
B、将钛白粉添加到纯净水中，缓慢搅拌，同时添加表面活性剂和分散剂，形成粘稠状液体；
C、将步骤B所得粘稠状液体加温至100℃下，缓慢加入纳米二氧化钛，快速冷却，控制在3分钟内冷却到40℃，继续搅拌4小时，此时，纳米二氧化钛已负载在钛白粉上。
所述表面活性剂选用非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚。
所述分散剂选用磺酸盐。
实施例4：用实施例1制备的负载有纳米二氧化钛的钛白粉制备纳米光触媒净化空气墙面漆的方法，包括如下步骤：
D、按如下质量百分比分别称量下述各组分：
Figure BDA0000372768860000071
常温下，将负载有纳米二氧化钛的钛白粉中添加纯净水，缓慢搅拌下加入填料并混合均匀；
E、向步骤D所得混合物慢慢加入表面活性剂、分散剂和助剂并同时搅拌至均匀混合，即得所述纳米光触媒净化空气墙面漆。
所述表面活性剂选用阴离子表面活性剂脂肪酸和烷基磺酸酯的混合物。
所述分散剂选用油酸钠和羧酸盐的混合物。
所述填料为滑石粉。
所述助剂含有杀菌剂、防霉剂、润湿剂、消泡剂、防冻剂、PH调节剂、增稠剂或流平剂。
所述杀菌剂为甲基异塞唑啉酮。
所述润湿剂选自非离子表面活性剂硅氧烷共聚物。
所述消泡剂为水性涂料消泡剂。
所述PH调节剂为有机氨AMP95。
所述防冻剂选自丙二醇。
所述增稠剂选自水性聚氨酯和疏水丙烯酸液体。
实施例5
用实施例1制备的负载有纳米二氧化钛的钛白粉制备纳米光触媒净化空气墙面漆的方法，包括如下步骤：
D、按如下质量百分比分别称量下述各组分：
Figure BDA0000372768860000081
常温下，将负载有纳米二氧化钛的钛白粉中添加纯净水，缓慢搅拌下加入填料并混合均匀；
E、向步骤D所得混合物慢慢加入表面活性剂、分散剂和助剂并同时搅拌至均匀混合，即得所述纳米光触媒净化空气墙面漆。
所述表面活性剂选用氟素表面活性剂FC-4432。
所述分散剂选用阴离子型，硫酸酯盐和磺酸盐的混合物。
所述填料位滑石粉。
所述助剂为杀菌剂、防霉剂、润湿剂、消泡剂、防冻剂、PH调节剂、增稠剂或流平剂中的一种或几种的混合物。
所述杀菌剂选自甲基异塞唑啉酮；所述防霉剂选自多菌灵，正辛基异塞唑啉酮中的一种或其混合物。
所述润湿剂选自非离子表面活性剂硅氧烷共聚物。
所述消泡剂为水性涂料消泡剂。
所述PH调节剂选自有机氨AMP95。
所述防冻剂选自丙二醇。
所述增稠剂选自水性聚氨酯和疏水丙烯酸液体。
实施例6用实施例1制备的负载有纳米二氧化钛的钛白粉制备纳米光触媒净化空气墙面漆的方法，包括如下步骤：
D、按如下质量百分比分别称量下述各组分：
Figure BDA0000372768860000091
常温下，将负载有纳米二氧化钛的钛白粉中添加纯净水，缓慢搅拌下加入填料并混合均匀；
E、向步骤D所得混合物慢慢加入表面活性剂、分散剂和助剂并同时搅拌至均匀混合，即得所述纳米光触媒净化空气墙面漆。
所述表面活性剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的混合物。
所述分散剂选用羧酸盐和硫酸酯盐的混合物。
所述填料为滑石粉。
所述助剂为杀菌剂、防霉剂、润湿剂、消泡剂、防冻剂、PH调节剂、增稠剂或流平剂中的一种或几种的混合物。
所述杀菌剂选自甲基异塞唑啉酮；所述防霉剂选自多菌灵，正辛基异塞唑啉酮中的一种或其混合物。
所述润湿剂选自非离子表面活性剂硅氧烷共聚物。
所述消泡剂为水性涂料消泡剂。
所述PH调节剂选自有机氨AMP95。
所述防冻剂选自丙二醇。
所述增稠剂选自水性聚氨酯和疏水丙烯酸液体。
为了检测本发明所述纳米光触媒净化空气墙面漆的性能，本申请人以市售某品牌含纳米光触媒净化空气墙面漆为对照，对实施例4所制备的涂料性能进行了对比检测，方法及结果如下：
检测对象：选取同一栋楼，同一层结构相同，房间使用面积均为40平米的新装修的家居室内污染空间两处。分别用对照样品和实施4制备的涂料涂刷室内墙壁，待涂料干燥，于第5天，第10天和第20天，关闭检测对象门窗12小时，进行空气采集。检测采集空气中的假期、铵、苯系物和总挥发性有机物含量。检测方法和检测结果如表1所示。
表1对照样品和实施4制备涂料分解空气污染物性能检测数据对比
Figure BDA0000372768860000101
Figure BDA0000372768860000111
比较上表中的数据可知，相比较市售纳米光触媒净化空气墙面漆，本发明所制备的纳米光触媒净化空气墙面漆对空气中的甲醛、氨，苯和挥发性有机物，具有更快更强的分解能力。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种将纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、按如下质量百分比分别称量下述各组分：
Figure FDA0000372768850000011
B、将钛白粉添加到纯净水中，缓慢搅拌，同时添加表面活性剂和分散剂，形成粘稠状液体；
C、将步骤B所得粘稠状液体加温至60-100℃下，缓慢加入纳米二氧化钛，快速冷却，控制在3分钟内冷却到40℃，继续搅拌3-4小时，此时，纳米二氧化钛已负载在钛白粉上。
2.如权利要求1所述的将纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法，其特征在于，所述表面活性剂选用阴离子表面活性剂，如脂肪酸、脂肪醇磺酸酯、烷基磺酸酯等；阳离子表面活性剂，如脂肪胺的盐和季铵盐等；双性表面活性剂，如氨基酸和甜菜碱衍生物；非离子表面活性剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚等。
3.如权利要求1所述的将纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法，其特征在于，所述表面活性剂选用氟素表面活性剂FC-4430或FC-4432。
4.如权利要求1所述的将纳米二氧化钛负载于钛白粉的方法，其特征在于，所述分散剂选用油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐中的一种或几种的混合物。
5.一种含有权利要求1～4任一项所制备的负载有纳米二氧化钛的钛白粉的纳米光触媒净化空气墙面漆。
6.如权利要求5所述的纳米光触媒净化空气墙面漆，其特征在于，含有按质量百分比如下的各成分：
7.如权利要求6所述的纳米光触媒净化空气墙面漆，其特征在于，所述表面活性剂选用阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，双性表面活性剂或非离子表面活性剂。
8.如权利要求6所述的纳米光触媒净化空气墙面漆，所述填料选自碳酸钙、硅藻土、高岭土或滑石粉中的一种或几种的混合物。
9.如权利要求6所述的纳米光触媒净化空气墙面漆，所述助剂为杀菌剂、防霉剂、润湿剂、消泡剂、防冻剂、PH调节剂、增稠剂或流平剂中的一种或几种的混合物。
10.一种权利要求5-9任一项所述的纳米光触媒净化空气墙面漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
D、按如下质量百分比分别称量下述各组分：
Figure FDA0000372768850000031
常温下，将负载有纳米二氧化钛的钛白粉中添加纯净水，缓慢搅拌下加入填料并混合均匀；
E、向步骤D所得混合物慢慢加入表面活性剂、分散剂和助剂并同时搅拌至均匀混合，即得所述纳米光触媒净化空气墙面漆。
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