CN105062242A - 除甲醛的环保型水性漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种除甲醛的环保型水性漆，包括以下组分：纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂、除醛苯丙乳液、成膜助剂、抑泡剂和消泡剂、润湿平流剂、流变助剂、增稠剂、防腐剂、蜡乳液、纯水。本发明通过添加除醛苯丙乳液和纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂来吸附甲醛，提高了涂料的均匀性和分散性，同时利用了纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂，进行光催化降解甲醛气体，使甲醛的去除率达到了85％以上，同时其的稳定性和重复使用性能好，能耗低，无二次污染。

Description

除甲醛的环保型水性漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及除甲醛的环保型水性漆及其制备方法，是一种化学涂料组合物，是一种用于装修、各种家具和办公家具等木制品表面处理的涂料，是一种可以除甲醛的环保型水性木器漆。

背景技术

目前，在房屋装修中，由于各种装修用材料所带来的甲醛、苯系物、TVOC等有害物质造成的家装污染和室内空气中有害物质的超标。已严重地干扰了人们的日常生活。人体长时间吸收这种含有甲醛的气体会引起各种疾病，严重的还会危机到人的生命安全。因此对装修后的房间和新购买的家具要进行室内空气污染的治理，及消除新家具所带来的有害气体的污染。以保证室内有害气体的含量在国家规定的范围以内，使人们生活在一个健康的环境中。

装修后的房间和新购买的家具所产生的室内空气污染基本上有两个来源：一个是装修或家具的表面涂料，如普通油漆通常都用有机溶剂作为油漆的溶剂，这些溶剂含有苯系物、TVOC等有害的污染物质。另一个是粘接各种材料的粘合剂。对于前一个来源现在已经采用无污染涂料来解决，例如：无污染墙面涂料，木制品表面处理使用的水性漆等等。其中有些涂料已经达到基本无污染无毒的程度。如一份申请号为200410075486.1，申请日为2004年12月14日，发明名称为具有杀菌抑菌净化空气功能的水性木器漆的中国发明专利。用此水性漆涂制的家具避免了普通油漆所带来的苯系物及TVOC等有害气体对室内空气的污染，具有良好的室内环保效果。

对于粘合剂中的污染物，特别是甲醛，就目前的技术水平还没有十分有效的方法可以完全除去。只能通过控制有害物质用量和良好的工艺手段使甲醛等有毒、有害物质的含量和释放量达到最低的限度。因此，人们在装修或购买较多新家具的时候，即便是选择最优质的产品时，也要进行消除室内有害气体的工作。消除室内有害空气的通常方法是利用甲醛消除剂，来消除室内含有甲醛物质的有害气体。如一份申请号为01133329，申请日为2001年10月23日，发明名称为甲醛去除剂的中国发明专利，它是由三乙醇胺、偏重亚硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、2，3，4，5，6-五羟基乙醛和蒸馏水组成的水溶液。利用上述甲醛消除剂消除甲醛的办法是在室内喷雾，但由于室内家具中甲醛的释放是一个缓慢的过程，而喷雾是一个短时间的过程，因而需要不断地进行喷雾才可有效消除。上述方式操作麻烦，效果并不理想。

普通的水性漆涂抹在木器表面有一定的封闭甲醛的作用，但封闭甲醛的作用十分有限。以使用大量粘结剂的人造板为例，欧美对室内使用的人造板甲醛释放量要求是E0级，即每张人造板所释放出的甲醛量在0.5毫克/升以下，日本则要求达到0.3毫克/升以下。注意：这里所说的是含有甲醛的器具所释放出的甲醛即“甲醛释放量”，单位是：毫克/升，与空气中的甲醛含量是两个概念，空气中的甲醛是单位空气中含甲醛的量，单位是：毫克/立方米。一般认为只有达到每张人造板所释放出的甲醛量0.3毫克/升以下时，在人居环境中才能无限制地使用人造板材。但我国的人造板甲醛释放量目前最高要求是E1级，即每张人造板所释放出的甲醛量1.5毫克/升。换算为直观的说法：100M2房间的装修中这样的人造板最多只能使用12张，超过这个限量，甲醛的释放量就会超标。但根据中国建筑装饰行业的统计，1998年以后家庭装修中单个装修单位的人造板平均使用量都在30张以上。就人造板的是用情况来说，在没有任何除甲醛措施的情况下，甲醛的释放指标大大超标。水性漆的使用使这种情况有所改变。根据实验测试，水性漆涂刷包裹人造板后，能达到降低20％的甲醛释放量的效果。因此，环保型水性漆使用在E0级的人造板上，基本可以保证室内空气中甲醛浓度达到安全标准。只要装修材料所释放的甲醛、苯系物、TVOC等有毒有害物质的释放量达到环保要求，使用环保水性漆的装修后或购买了新家具后，室内环保是有保证的。然而，多数装修材料达不到真正的环保要求，特别是市场出售的绝大多数人造板材达不到E0级，在这种情况下环保型水性漆的封闭作用十分有限，仍有大量甲醛释放到空气中，必须另辟蹊径，予以解决。

专利CN101020794A公开了一种除甲醛的环保型水性漆及其制备方法，所述环保型水性漆包括以下组分：聚合物乳液、成膜助剂、抑泡剂和消泡剂、润湿平流剂、流变助剂、增稠剂、防腐剂、蜡乳液、胺基化合物、氨银溶液、两性氧化物、纯水。其虽然能够除甲醛，但是其所添加的功能性材料如聚合物乳液、胺基化合物、氨银溶液、两性氧化物等对涂料的均匀性和分散性都有影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种除甲醛的环保型水性漆，其通过添加除醛苯丙乳液和纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂来吸附甲醛，提高了涂料的均匀性和分散性，同时利用了纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂的光催化降解甲醛气体的性能，提高了甲醛的去除率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种除甲醛的环保型水性漆，包括以下组分：纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂、除醛苯丙乳液、成膜助剂、抑泡剂和消泡剂、润湿平流剂、流变助剂、增稠剂、防腐剂、蜡乳液、纯水。

所述的除甲醛的环保型水性漆，其各组分的重量份数比为：

各组分的重量分数比，纳米TiO2/硅藻土复合催化剂可为10、11、12、13、14或15等；除醛苯丙乳液可为30、32、34、36、38或40等；成膜助剂可为3.85、4、5、6、7或7.6等；抑泡剂和消泡剂可为0.14、0.2、0.25、0.3或0.35等；润湿平流剂可为0.14、0.2、0.25、0.3或0.35等；流变助剂可为0.21、0.25、0.3或0.35等；增稠剂可为0.07、0.09、0.1、0.12或0.14等；防腐剂可为0.07、0.09、0.1、0.12或0.14等；蜡乳液可为2.8、3、4、5、6、7或8等；纯水可为6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、12.0、14.0、16.0或18.0等。

优选地，所述纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂的制备方法如下：用硅藻土负载纳米TiO₂材料，使硅藻土表面上均匀负载晶型为锐钛型的纳米TiO₂粒子，且TiO₂粒子与硅藻土之间结合紧密。载体将TiO₂固定可防止TiO₂粉末粒子的流失并且易于回收利用，克服了悬浮相TiO₂的缺点；同时载体可提高TiO₂的利用率，即在载体表面覆盖了一层TiO₂，增加了TiO₂的比表面积，进而增加了优选TiO₂的量。

优选地，所述TiO₂晶粒度为10～15nm，例如10nm、11nm、12nm、13nm、14nm或15nm等。

优选地，所述TiO₂包覆层厚度为200～300nm，例如200nm、220nm、240nm、260nm、280nm或300nm等。

优选地，所述TiO₂负载量为硅藻土质量的15～60％，例如15％、20％、30％、40％、50％或60％等。

优选地，所述除醛苯丙乳液采用单体2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-氧代-1-咪唑啉基)乙基酯制备的苯丙乳液，该功能单体能提供亚乙基脲基团，从而实现除醛功能。

优选地，所述成膜助剂为十二醇酯。

优选地，所述润湿平流剂为烷基聚氧乙烯醚。

优选地，所述增稠剂为碱溶胀型丙烯酸增稠剂、疏水改性碱溶胀丙烯酸或聚氨酯增稠剂中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：碱溶胀型丙烯酸增稠剂和疏水改性碱溶胀丙烯酸的组合，疏水改性碱溶胀丙烯酸和聚氨酯增稠剂的组合，碱溶胀型丙烯酸增稠剂、疏水改性碱溶胀丙烯酸和聚氨酯增稠剂的组合等。

以上所述的除甲醛的环保型水性漆的制备方法，所述的步骤为：

1)准确称量各组分；

2)将成膜助剂、抑泡剂和消泡剂、润湿平流剂、流变助剂、增稠剂、蜡乳液预混和，制成混合液；

3)将除醛苯丙乳液和纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂在600rpm/min搅拌条件下加入步骤2制备的混合液；

4)慢速消泡后滴加防腐剂，调速至600rpm/分钟搅拌10分钟，可获得环保型水性漆。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过添加除醛苯丙乳液和纳米TiO2/硅藻土复合催化剂来吸附甲醛，提高了涂料的均匀性和分散性，同时利用了纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂，进行光催化降解甲醛气体，使甲醛的去除率达到了85％以上，同时其的稳定性和重复使用性能好，能耗低，无二次污染。

本发明所制得的环保型水性漆相对普通水性漆本发明的效果是明显的，以人造板为例对比情况如下：

普通环保水性漆的效果分析：E1级人造板甲醛释放量标准为1.5毫克/升，涂刷3遍普通环保水性漆后甲醛去除率达到接近15％，如果按15％计算，E1级人造板甲醛释放量降低至1.275毫克/升，达不到E0级的0.5毫克/升。因此无法保证使用后室内空气中甲醛浓度低于安全标准0.1毫克/立方米的水平。

本发明的效果分析：本发明涂抹在E1级人造板的表面上，甲醛去除率可达到85～90％(实验方法、过程和数据见具体实施方式)。使用本发明产品除甲醛水性漆后，E1级人造板甲醛释放量降低至0.25毫克/升，低于E0级的0.5毫克/升，可以保证甲醛在室内空气中浓度低于安全标准0.1毫克/立方米的水平。

因此，本发明是一种优良的环保水性漆涂料，能满足室内环境的要求。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1：

纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂的制备：

将晶粒度为13nm的TiO₂晶粒负载与硅藻土上，负载的TiO₂包覆层厚度为250nm，其中TiO₂负载量为硅藻土质量的35％，制备纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂。

实施例2：

纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂的制备：

将晶粒度为10nm的TiO₂晶粒负载与硅藻土上，负载的TiO₂包覆层厚度为200nm，其中TiO₂负载量为硅藻土质量的15％，制备纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂。

实施例3：

纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂的制备：

将晶粒度为15nm的TiO₂晶粒负载与硅藻土上，负载的TiO₂包覆层厚度为300nm，其中TiO₂负载量为硅藻土质量的60％，制备纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂。

实施例4：

制备环保型水性漆：

本实施例包括：纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂、除醛苯丙乳液、成膜助剂、抑泡剂和消泡剂、润湿平流剂、流变助剂、增稠剂、防腐剂、蜡乳液、纯水。

除甲醛的环保型水性漆，其各组分的重量份数比为：

其中纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂为实施例1中制备得到的纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂，其他组分均可以在市场上够得。

本实施例提供了一种使用操作简单，既能消除甲醛有毒气体又能避免普通油漆所带来的苯系物及TVOC等有害气体对室内空气的污染，而且涂制效果好的除甲醛水性漆。

1)准确称量上述各组分；

2)将成膜助剂、抑泡剂和消泡剂、润湿平流剂、流变助剂、增稠剂、蜡乳液预混和，制成混合液；

3)将除醛苯丙乳液和纳米TiO2/硅藻土复合催化剂在600rpm/min搅拌条件下加入步骤2制备的混合液；

4)慢速消泡后滴加防腐剂，调速至600rpm/分钟搅拌10分钟，可获得环保型水性漆。

实施例5：

制备环保型水性漆：

除环保型水性漆中各组分的重量份数比为：

其他过程均与实施例4中相同，制备得到环保型水性漆。

实施例6：

制备环保型水性漆：

除环保型水性漆中各组分的重量份数比为：

其他过程均与实施例4中相同，制备得到环保型水性漆。

实施例7：测试

上述实施例4～6制得的产品可以制成底漆、面漆、腻子等各种用途的产品，既可以降低板材中的甲醛释放量，而且还可以避免苯系物及TVOC等等有害气体所带来的空气污染。同一种产品可以解决多种室内环保隐患。

经济合理、使用简单方便、适用范围广泛，处理效果好。甲醛清除剂与环保水性漆合二为一，用纯净水稀释，大大降低了消费者追求健康环保生活的成本。经过测试对板材表面苯、TVOC、甲醛等有机物的去除率为85％以上。其测试方法和测试效果如下：

实验方法：将25cm×25cm的从市场上购入的人造板(七厘板)二块分别放入20升的密闭容器中，24小时后用4160型甲醛检测仪测出各密闭容器中的甲醛浓度值，并记录这一数值。然后取出人造板涂刷本实施例4～6所述配方的制成品，每隔1小时刷一遍，共刷三遍，24小时彻底干燥后再放入密闭容器中。密闭24小时后再用4160型甲醛检测仪测出密闭容器中的甲醛浓度值，并记录这一数值。

检测仪器：检测仪器为国家标准计量认定的美国进口4160型甲醛检测仪，检测的同时显示浓度值数字。4160型甲醛检测仪测定的数值与实验室化学方法检测值的偏差，一般在5％以内，最大不会超过25％。

测定数值标准：测定值为国际标准值ppm，适用我国标准，须要换算成毫克值(mg/m3)，此处为室内空气中甲醛含量。

实验测试结果：

对比例：

采用实施例7中的测试方法，对CN101020794A中的实例1所制备得到的水性漆进行测试，其经过实验后的甲醛浓度为0.45ppm，换算值为0.56mg/m³。

从上述实施例和对比例可以看出，本发明涂抹在E1级人造板的表面上，甲醛去除率可达到85～90％。使用本发明产品除甲醛水性漆后，E1级人造板甲醛释放量降低至0.325毫克/升，低于E0级的0.5毫克/升，可以保证甲醛在室内空气中浓度低于安全标准0.1毫克/立方米的水平。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (6)

1.一种除甲醛的环保型水性漆，包括以下组分：纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂、除醛苯丙乳液、成膜助剂、抑泡剂和消泡剂、润湿平流剂、流变助剂、增稠剂、防腐剂、蜡乳液、纯水；

所述的除甲醛的环保型水性漆，其各组分的重量份数比为：

2.根据权利要求1所述的环保型水性漆，其特征在于，所述纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂的制备方法如下：用硅藻土负载纳米TiO₂材料。

3.根据权利要求1或2所述的环保型水性漆，其特征在于，所述TiO₂晶粒度为10～15nm；

优选地，所述TiO₂包覆层厚度为200～300nm；

优选地，所述TiO₂负载量为硅藻土质量的15～60％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的环保型水性漆，其特征在于，所述除醛苯丙乳液采用单体2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-氧代-1-咪唑啉基)乙基酯制备的苯丙乳液。

5.根据权利要求1-3任一项所述的环保型水性漆，其特征在于，所述成膜助剂为十二醇酯；

优选地，所述润湿平流剂为烷基聚氧乙烯醚；

优选地，所述增稠剂为碱溶胀型丙烯酸增稠剂、疏水改性碱溶胀丙烯酸或聚氨酯增稠剂中任意一种或至少两种的组合。

6.如权利要求1-5任一项所述的除甲醛的环保型水性漆的制备方法，其特征在于，所述的步骤为：

1)准确称量各组分；

2)将成膜助剂、抑泡剂和消泡剂、润湿平流剂、流变助剂、增稠剂、蜡乳液预混和，制成混合液；

3)将除醛苯丙乳液和纳米TiO₂/硅藻土复合催化剂在600rpm/min搅拌条件下加入步骤2制备的混合液；

4)慢速消泡后滴加防腐剂，调速至600rpm/分钟搅拌10分钟，可获得环保型水性漆。