CN103709858A - 一种具有净化甲醛功能的环保型内墙涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有净化甲醛功能的环保型涂料的制备方法，该涂料包括如下组份：水30-40份，钛白粉3-20份，活性硅9-20份，活性硅载Ag-AgBr-TiO20.5-5份，高岭土3-5份，乳液12-18份，其中，所述组份数为质量份，所述活性硅和活性硅载Ag-AgBr-TiO2中的活性硅均为以粉煤灰为原料合成的产品，是一种白色粉体，然后通过物理吸附将Ag-AgBr-TiO2组分负载至活性硅材料表面，其中Ag-AgBr-TiO2占活性硅材料质量分数为5-10％。本发明的涂料可以在日光灯或普通太阳光照下将甲醛降解为CO2和H2O，是一种具有净化甲醛等室内有害气体的环保涂料。

Description

一种具有净化甲醛功能的环保型内墙涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保型内墙涂料及其制备方法，尤其涉及一种具有净化甲醛等室内有害气体功能的环保型内墙涂料(内墙漆)及其制备方法，属于涂料技术领域。
背景技术
甲醛等室内有害气体是建筑材料、装饰材料和家具等材料中所含的有害物质，逐步地释放出来，长期的危害人体健康。例如，在建筑涂料中乳液及助剂中存在的游离单体，易产生大量VOC、甲醛、苯等有害性挥发物，这些挥发物不仅会污染环境，而且严重危害人体健康，容易引发慢性呼吸道疾病、白血病等。针对此类问题，国际环境保护组织和各国也纷纷制定法规与标准，对VOC、甲醛、苯等有害挥发物含量进行限定，建筑行业也将VOC、甲醛、苯等含量作为产品出厂的重要指标
甲醛是乳胶漆中VOC的重要成分，是一种无色、有特殊气味，略重于空气、易溶于水的挥发性有机物，甲醛对人的皮肤、眼睛和呼吸道粘膜均有很强的刺激性，急性中毒可以导致流涕、流泪、咳嗽等症状，引发多种呼吸道疾病；慢性吸入低浓度甲醛可导致持续头痛、无力、失眠等；长期皮肤接触甲醛会导致皮炎，还会对人体的呼吸系统、消化系统和中枢神经系统产生不良影响，造成肺和肝免疫功能异常，已被国际癌症研究中心列为人类可疑致癌物质之一。因此，对装饰材料中游离甲醛含量的限制呼声也越来越高。生产净醛内墙乳胶漆成为当前内墙乳胶漆的一个重要发展趋势。
涂料(内墙漆)是一种传统的建筑材料，涂料(内墙漆)的一般作用是装饰和保护。随着人们生活质量的不断提高，环保健康要求也越来越高，对涂料(内墙漆)的进一步要求是净化甲醛等室内有害气体等，目前市场上已出现空气净化涂料(内墙漆)，如中国专利：申请号200810243214.6，申请号200910222118.8，其中使用了二氧化钛作为光催化剂以达到净化甲醛的目的，但是这些净醛涂料(内墙漆)净化效果不太理想，而且需要在紫外线的照射下才能起到净化效果，因此不适用于室内甲醛的净化。另外，中国专利申请：申请号200810222375.7，申请号201210558888.1的专利申请中使用了复合光催化剂以净化甲醛，但是，它们制备的涂料在自然光或日光灯照射下，甲醛净化效果并不理想。此外，目前生产涂料中所用的钛白粉由于资源短缺，价格一路攀升，使涂料的成本也不断上升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有净化甲醛等室内有害气体功能的环保型内墙涂料(内墙漆)的及其制备方法，该涂料(内墙漆)在自然状态(普通太阳光或日光灯)下可高效的净化甲醛等室内有害气体。
本发明首先提供一种环保型内墙涂料，其特征在于，所述涂料包括如下组份：
Figure BSA0000098501770000021
其中，所述组份数为质量份，所述活性硅和活性硅载Ag-AgBr-TiO2中的活性硅均为以粉煤灰为原料合成的产品，是一种白色粉体，然后通过物理吸附过程将Ag-AgBr-TiO2组分负载至活性硅材料表面，其中Ag-AgBr-TiO2占活性硅材料质量分数为5-10％。
所述涂料还包括如下组份：
Figure BSA0000098501770000022
Figure BSA0000098501770000031
其中，所述份数为质量份。
上述涂料添加0.5—5％活性硅载Ag-AgBr-TiO2复合光催化剂，利用添加的复合光催化剂活性硅载Ag-AgBr-TiO2，使被吸附的有害气体在日光灯或太阳光的作用下光催化分解为CO2和H2O。
上述乳液为改性丙烯酸酸乳液。
上述涂料的涂刷厚度为0.3—0.5毫米。
上述消泡剂为D600，为山东奥迪斯化工所产；
上述分散剂为5040，为山东奥迪斯化工所产。
所述活性硅和活性硅载Ag-AgBr-TiO2中的活性硅是通过如下具体步骤制得的：
(1)取聚丙烯腈(PAN)充分溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，配置成10％-15％的PAN／DMF溶液；
(2)取二氧化硅纳米颗粒溶解于PAN／DMF溶液中，充分搅拌、混合，其中PAN与二氧化硅颗粒的摩尔比为1：1—1：2；
(3)以铝箔为接收器并伴以高压电源进行纺丝；
(4)通过灼烧，去除纤维膜中的有机物，即得二氧化硅纤维；
(5)以金属镁还原得到的二氧化硅纤维，然后使用5％-10％的盐酸浸泡除杂制得活性硅吸附材料。
上述所用的二氧化硅纳米颗粒为粉煤灰碱浸提取制得，其具体制备步骤是：秤取一定量的粉煤灰，加入6mol／L-10mol／L的氢氧化钠溶液，保持固液比为1∶2—1：3，加热并搅拌，反应1-2小时；抽滤，取滤液加以搅拌，并在搅拌的过程中加入约为溶质质量1％-5％的表面活性剂聚乙二醇，随后通入二氧化碳气体反应1-2小时；抽滤后取滤渣以5％的盐酸淋洗至无气泡产生，真空干燥，制得二氧化硅纳米颗粒。
所述的活性硅以粉煤灰脱硅产物为原料合成的产品，一种白色粉体，表面含有大量的介孔，这些丰富的孔是活性硅材料具有强吸附性能的本质原因，具有吸附甲醛等室内有害气体的性能。
上述活性硅载Ag-AgBr-TiO2是通过如下方法制的：配置一定量的PVP乙醇／水溶液，其中PVP质量分数为5～10％，经磁力搅拌至完全溶解，在冰浴下加入一定量硝酸银，其中Ag+与PVP摩尔比为1：5～10，搅拌4～8h，加入一定量的TiO2粉末，Ag+含量为TiO2摩数的6～12％，混合液继续搅拌2～4h，配置与硝酸银等摩尔数的HBr水溶液，剧烈搅拌下缓慢滴加至PVP／AgNO3／TiO2混合液中，混合液继续搅拌2～4h，获得Ag-AgBr-TiO2溶液，然后投入一定量的活性硅粉末，使得Ag-AgBr-TiO2占活性硅质量分数为6-10％，产物通过抽滤及蒸馏水、乙醇多次洗涤获得活性硅载Ag-AgBr-TiO2产品。
另外，本发明还提供一种环保型内墙涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将30-40份的水放入不锈钢料筒内，在1400r／min的转速下依次加入0.2—0.5份的润湿剂，0-0.45份的消泡剂，0—0.6份的分散剂，3-20份的钛白粉，9—20份的活性硅，0.5-5份活性硅载Ag-AgBr-TiO2，0—15份的重钙，0-15份的硅灰石，3—5份的高岭土，在该转速下均匀分散30-60min；
步骤2：将转速调为800r／min，在该转速下搅拌上述分散体系，同时缓慢加入12—18份的乳液，保持该转速均匀分散15min；
步骤3：将转速调为500r／min，在该转速下搅拌上述乳液，同时缓慢加入0.2—0.5份的纤维素，0.2—0.5份的乙二醇，0.3—0.6份的流平剂，0.4-0.7份的成膜助剂，保持该转速均匀分散20min后，加入适量pH调节剂调节pH在8—11范围内；
步骤4：将转速调为600r／min，在该转速下搅拌上述乳液，同时缓慢加入0-0.6份的分散剂，0-0.45份的消泡剂，适量的防霉剂均匀搅拌8min后陈化一定时间，制得具有净化甲醛功能的环保型内墙涂料，密封保存。
具体实施方式
本发明涉及的环保型内墙涂料(内墙漆)具体通过如下工艺制备：
步骤1：配置一定量的PVP乙醇／水溶液，其中PVP质量分数为5～10％，经磁力搅拌至完全溶解，在冰浴下加入一定量硝酸银，其中Ag+与PVP摩尔比为1：5～10，搅拌4～8h，加入一定量的TiO2粉末，Ag+含量为TiO2摩数的6～12％，混合液继续搅拌2～4h，配置与硝酸银等摩尔数的HBr水溶液，剧烈搅拌下缓慢滴加至PVP／AgNO3／TiO2混合液中，混合液继续搅拌2～4h，获得Ag-AgBr-TiO2溶液，然后投入一定量的活性硅粉末，使得Ag-AgBr-TiO2占活性硅质量分数为6-10％，产物通过抽滤及蒸馏水、乙醇多次洗涤获得活性硅载Ag-AgBr-TiO2产品。
步骤2：将30-40份的水放入不锈钢料筒内，在：1400r／min的转速下依次加入0.2-0.5份的润湿剂，0-0.45份的消泡剂，0-0.6份的分散剂，3-20份的钛白粉，9—15份的活性硅，0.5-5份活性硅载AgBr-TiO20-15份的重钙，0-15份的硅灰石，3—5份的高岭土，在该转速下均匀分散30min。
步骤3：在800r／min的转速下搅拌上述分散体系，同时缓慢加入12—18份的乳液，保持该转速均匀分散15min。
步骤4：在500r／min的转速下搅拌上述乳液，同时缓慢加入0.2—0.5份的纤维素，0.2—0.5份的乙二醇，0.3-0.6份的流平剂，0.4-0.7份的成膜助剂，保持该转速均匀分散20min后，加入适量pH调节剂调节pH在8—10范围内。
步骤5：在600r／min的转速下搅拌上述乳液，同时缓慢加入0-0.6份的分散剂，0—0.45份的消泡剂，适量的防霉剂均匀搅拌8min后陈化一定时间，制得具有净化甲醛功能的环保型涂料，密封保存。
其中，所述活性硅和活性硅载Ag-AgBr-TiO2中的活性硅是通过如下具体步骤制得的：
(1)取聚丙烯腈(PAN)充分溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，配置成10％-15％的PAN／DMF溶液。
(2)取二氧化硅纳米颗粒溶解于PAN溶液中，充分搅拌、混合，其中PAN与二氧化硅颗粒的摩尔比为1：1—1：2。
(3)以铝箔为接收器并伴以高压电源进行纺丝。
(4)通过管式炉灼烧，去除纤维膜中的有机物，即得二氧化硅纤维；
(5)以镁热法还原得到的二氧化硅纤维，然后使用5％的稀盐酸与10％的HF酸溶液，浸泡除杂制得活性硅吸附材料。
上面所用的二氧化硅纳米颗粒优选为粉煤灰或煤矸石等煤基固废碱浸提取制得，其具体制备步骤是：秤取一定量的粉煤灰，加入6mol／L-10mol／L的氢氧化钠溶液，保持固液比为1：2-1：3，加热并搅拌，反应1-2小时；抽滤，取滤液加以搅拌，并在搅拌的过程中加入约为溶质质量1％-5％的表面活性剂聚乙二醇，随后通入二氧化碳气体反应1-2小时；抽滤后取滤渣以5％的盐酸淋洗至无气泡产生，真空干燥，制得二氧化硅纳米颗粒。
本发明得到的涂料具有以下优点：
1、本发明的涂料主要用于内墙，该涂料不仅具有装饰保护等一般涂料(内墙漆)所具有的功能且能够高效的吸附室内装修材料及家具释放的甲醛等室内有害气体，并在日光灯或太阳光照下将甲醛降解为CO2和H2O，能有效改善室内居住条件，是一种利于人体健康的内墙涂料(内墙漆)。
2、本发明中所用的活性硅是利用粉煤灰或煤矸石等煤基固废制备的产物，将其作为涂料填料不仅可提高粉煤灰的综合利用而且可代替部分价格较贵的钛白粉。
3、本发明所得涂料送往内蒙古自治区产品质量检验研究院依据GB／T9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》进行检测，检测结果表明该涂料各项常规性能均达到标准要求，依据GB18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》进行检测，检测结果表明该涂料满足有害物质限量要求，达到环保性要求。
4、本发明所得涂料送往国家建筑材料测试中心依据中华人民共和国建材行业标准JC／T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》中所用方法对该涂料进行净化性能检测。在日光灯和普通太阳光照射下，检测结果为甲醛净化性能83％以上，甲醛净化效果持久性为68％以上，所送检样品甲醛净化性能、甲醛净化效果持久性检验结果符合国家建材行业标准JC／T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》(I类)规定的技术指标要求。
5、本发明对人体无毒无害、无腐蚀、产品质量性能稳定，完全符合环保要求且在室内自然状况下能够净化甲醛。
具体实施例
实施例1
将35份的水放入不锈钢料筒内，在1400r/min的转速下依次加入0.2份的润湿剂，0.3份的消泡剂，0.5份的分散剂，8份的钛白粉，12份的活性硅，0.96份活性硅载Ag-AgBr-TiO2，11份的重钙，10份的硅灰石，4份的高岭土，在该转速下均匀分散30min。将转速调为800r／min，在此转速下搅拌上述分散体系，同时缓慢加入16份的乳液，保持该转速均匀分散15min。将转速调为500r／min，在此转速下搅拌上述乳液，同时缓慢加入0.4份的纤维素，0.5份的乙二醇，0.6份的流平剂，0.5份的成膜助剂，保持该转速均匀分散20min后，加入适量pH调节剂调节pH在8—10范围内。然后在600r／min的转速下搅拌上述乳液，同时缓慢加入0.5份的分散剂，0.4份的消泡剂，适量的防霉剂均匀搅拌8min后陈化一定时间，制得具有净化甲醛功能的环保型内墙涂料，密封保存。
将上述涂料送往内蒙古自治区产品质量检验研究院依据GB／T9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》进行检测，检测结果表明该涂料各项常规性能均达到标准要求，依据GB18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》进行检测，检测结果表明该涂料满足有害物质限量要求，达到环保性要求。
将上述涂料送往国家建筑材料测试中心依据中华人民共和国建材行业标准JC／T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》中所用方法对该涂料进行净化性能检测。在日光灯和普通太阳光照射下，检测结果为甲醛净化性能77.6％，甲醛净化效果持久性为68.7％，所送检样品甲醛净化性能、甲醛净化效果持久性检验结果符合国家建材行业标准JC／T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》(I类)规定的技术指标要求。
实施例2
改变活性硅以及活性硅载Ag-AgBr-TiO2的加入量，加入9份活性硅，0.72份活性硅载Ag-AgBr-TiO2，制备涂料的方法同于实施例1，其中，水为33份，润湿剂为0.3份，消泡剂为1.2份，分散剂为0.8份，钛白粉为6份，重钙为15份，硅灰石为14份，高岭土为3份，乳液为16份，纤维素为0.4份，乙二醇为0.5份，流平剂为0.4份，成膜助剂为0.5份。
将上述涂料送往内蒙古自治区产品质量检验研究院依据GB／T9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》进行检测，检测结果表明该涂料各项常规性能均达到标准要求，依据GB18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》进行检测，检测结果表明该涂料满足有害物质限量要求，达到环保性要求。
将上述涂料送往国家建筑材料测试中心依据中华人民共和国建材行业标准JC／T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》中所用方法对该涂料进行净化性能检测。在日光灯和普通太阳光照射下，检测结果为甲醛净化性能79.2％，甲醛净化效果持久性为69.3％，所送检样品甲醛净化性能、甲醛净化效果持久性检验结果符合国家建材行业标准JC／T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》(I类)规定的技术指标要求。
实施例3
改变活性硅以及活性硅载Ag-AgBr-TiO2的加入量，加入13份活性硅，1.04份活性硅载Ag-AgBr-TiO2，制备涂料的方法同于实施例1，其中，水为36份，润湿剂为0.3份，消泡剂为1.2份，分散剂为0.8份，钛白粉为5份，重钙为12份，硅灰石为12份，高岭土为3份，乳液为17份，纤维素为0.4份，乙二醇为0.3份，流平剂为0.5份，成膜助剂为0.4份。
将上述涂料送往内蒙古自治区产品质量检验研究院依据GB／T9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》进行检测，检测结果表明该涂料各项常规性能均达到标准要求，依据GB18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》进行检测，检测结果表明该涂料满足有害物质限量要求，达到环保性要求。
将上述涂料送往国家建筑材料测试中心依据中华人民共和国建材行业标准JC／T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》中所用方法对该涂料进行净化性能检测。在日光灯和普通太阳光照射下，检测结果为甲醛净化性能77.3％，甲醛净化效果持久性为68.6％，所送检样品甲醛净化性能、甲醛净化效果持久性检验结果符合国家建材行业标准JC／T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》(I类)规定的技术指标要求。
对比实施例1：
加入9.72份纳米TiO2(钛白粉)，制备涂料的方法同于实施例1，其中，水为33份，润湿剂为0.3份，消泡剂为1.2份，分散剂为0.8份，钛白粉为6份，重钙为15份，硅灰石为14份，高岭土为3份，乳液为16份，纤维素为0.4份，乙二醇为0.5份，流平剂为0.4份，成膜助剂为0.5份。
将上述涂料送往国家建筑材料测试中心依据中华人民共和国建材行业标准JC／T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》中所用方法对该涂料进行甲醛净化性能检测。检测结果显示该涂料不具有甲醛净化性能。所送检样品甲醛净化性能、甲醛净化效果持久性检验结果不符合国家建材行业标准JC／T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》(I类)规定的技术指标要求。
以上实施方式仅为本发明的较佳实施实例，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有净化甲醛功能的环保型内墙涂料，其特征在于，所述涂料包括如下组份：
Figure FSA0000098501760000011
其中，所述组份数为质量份，所述活性硅和活性硅载Ag-AgBr-TiO2中的活性硅均为以粉煤灰为原料合成的产品，是一种白色粉体，然后通过物理吸附过程将Ag-AgBr-TiO2组分负载至活性硅材料表面，其中Ag-AgBr-TiO2占活性硅材料质量分数为5-10％。
2.根据权利要求1所述的环保型内墙涂料，其特征在于，该涂料还包括如下组份：
Figure FSA0000098501760000012
其中，所述份数为质量份。
3.根据权利要求1或2所述的环保型内墙涂料，其特征在于，该涂料添加0.5-5％活性硅载Ag-AgBr-TiO2复合光催化剂，利用添加的复合光催化剂活性硅载Ag-AgBr-TiO2，使被吸附的有害气体在日光灯或太阳光的作用下光催化分解为CO2和H2O。
4.根据权利要求1或2所述的环保型内墙涂料，其特征在于，所述乳液为改性丙烯酸酸乳液。
5.根据权利要求1或2所述的环保型内墙涂料，其特征在于，所述涂料的涂刷厚度为0.3-0.5毫米。
6.根据权利要求1或2所述的环保型内墙涂料，其特征在于，所述消泡剂为D600，所述分散剂为5040。
7.根据权利要求1或2所述的环保型内墙涂料，其特征在于，所述活性硅和活性硅载Ag-AgBr-TiO2中的活性硅是通过如下具体步骤制得的：
(1)取聚丙烯腈(PAN)充分溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，配置成10％-15％的PAN／DMF溶液；
(2)取二氧化硅纳米颗粒溶解于PAN／DMF溶液中，充分搅拌、混合，其中PAN与二氧化硅颗粒的摩尔比为1：1-1：2；
(3)以铝箔为接收器并伴以高压电源进行纺丝；
(4)通过灼烧，去除纤维膜中的有机物，即得二氧化硅纤维；
(5)以镁热法还原得到的二氧化硅纤维，然后使用5％-10％盐酸溶液，浸泡除杂制得活性硅吸附材料。
8.根据权利要求7所述的环保型内墙涂料，其特征在于，所用的二氧化硅纳米颗粒为粉煤灰碱浸提取制得，其具体制备步骤是：秤取一定量的粉煤灰，加入6mol／L-10mol／L的氢氧化钠溶液，保持固液比为1：2—1：3，加热并搅拌，反应1-2小时；抽滤，取滤液加以搅拌，并在搅拌的过程中加入约为溶质质量1％-5％的表面活性剂聚乙二醇，随后通入二氧化碳气体反应1-2小时；抽滤后取滤渣以5％-10％的盐酸淋洗至无气泡产生，真空干燥，制得二氧化硅纳米颗粒。
9.一种权利要求1-8任意一项所述的环保型内墙涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将30-40份的水放入不锈钢料筒内，在1400r／min的转速下依次加入0.2—0.5份的润湿剂，0—0.45份的消泡剂，0—0.6份的分散剂，3-20份的钛白粉，9-20份的活性硅，0.5-5份活性硅载AgBr-TiO2，0-15份的重钙，0-15份的硅灰石，3—5份的高岭土，在该转速下均匀分散30-60min；
步骤2：将转速调为800r／min，在该转速下搅拌上述分散体系，同时缓慢加入12—18份的乳液，保持该转速均匀分散15min；
步骤3：将转速调为500r／min，在该转速下搅拌上述乳液，同时缓慢加入0.2—0.5份的纤维素，0.2—0.5份的乙二醇，0.3-0.6份的流平剂，0.4-0.7份的成膜助剂，保持该转速均匀分散20min后，加入适量PH调节剂调节PH在8-11范围内；
步骤4：将转速调为600r／min，在该转速下搅拌上述乳液，同时缓慢加入0—0.6份的分散剂，0-0.45份的消泡剂，适量的防霉剂均匀搅拌8min后陈化一定时间，制得具有净化甲醛功能的环保型内墙涂料，密封保存。
10.根据权利要求9所述的环保型内墙涂料的制备方法，其特征在于，所述的活性硅载Ag-AgBr-TiO2复合光催化剂是通过如下方法制的：配置一定量的PVP乙醇／水溶液，其中PVP质量分数为5～10％，经磁力搅拌至完全溶解，在冰浴下加入一定量硝酸银，其中Ag+与PVP摩尔比为1：5～10，搅拌4～8h，加入一定量的TiO2粉末，Ag+含量为TiO2摩数的6～12％，混合液继续搅拌2～4h，配置与硝酸银等摩尔数的HBr水溶液，剧烈搅拌下缓慢滴加至PVP／AgNO3／TiO2混合液中，混合液继续搅拌2～4h，获得Ag-AgBr-TiO2溶液，然后投入一定量的活性硅粉末，使得Ag-AgBr-TiO2占活性硅质量分数为5-10％，产物通过抽滤及蒸馏水、乙醇多次洗涤获得活性硅载Ag-AgBr-TiO2复合光催化剂产品。
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