CN105111812B - 一种除室内空气中甲醛的光触媒涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种除室内空气中甲醛的光触媒涂料，每平方米内墙涂料中添加2‑3g纳米TiO2/白炭黑复合材料和4‑6g的可见光触媒，所述可见光触媒为负载型纳米银催化剂。该涂料可以消除和降低甲醛危害，固定、吸收并降解内墙涂料中及空气中的甲醛，无毒环保、无气味，可用于建筑物内部墙面、天棚、柱面等的罩面材料。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种除室内空气中甲醛的光触媒涂料。
背景技术
内墙涂料亦可用作顶棚涂料，它的主要功能是装饰及保护内墙墙面及顶棚，建立一个美观舒适的生活环境。内墙涂料应具有以下性能：色彩丰富、细腻、协调；耐碱、耐水性好，不易粉化；良好的透气性、吸湿排湿性；涂刷方便、重涂性好；无毒、无污染。但现有技术中的内墙涂料，不具有清除室内空气中甲醛的功效。
甲醛分子中有醛基，是一种重要的有机原料，是无色、具有强烈气味的刺激性气体。墙面、地面的装饰铺设，总会有甲醛释放。经常吸入少量甲醛，能引起慢性中毒，出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱、甲床指端疼痛等。全身症状有头痛、乏力、胃纳差、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。甲醛对健康危害主要有以下几个方面：刺激作用，甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的刺激作用，甲醛是原浆毒物质，能与蛋白质结合、高浓度吸入时出现呼吸道严重的刺激和水肿、眼刺激、头痛；致敏作用，皮肤直接接触甲醛可引起过敏性皮炎、色斑、坏死，吸入高浓度甲醛时可诱发支气管哮喘。致突变作用，高浓度甲醛还是一种基因毒性物质。实验动物在实验室高浓度吸入的情况下，可引起鼻咽肿瘤。室内是人类最主要的活动空间，人们每天在室内的生活和工作时间至少在12个小时以上，室内空气对人类的健康有至关重要的影响。由于技术和材料所限，目前在制造室内家俱和装修过程中还无法完全禁止使用含有甲醛组分的原材料，无法从源头上去除甲醛的危害，由于不能全面限制甲醛使用，消除和降低甲醛危害是当务之急。
目前，甲醛气体治理方法主要有物理吸附法、化学反应法、催化氧化法、生物法、复合法和冷等离子体法。各种方法比较来看，光催化氧化法具有在室温下可以使用、能耗低、无二次污染等优点，是一种前景广阔的净化空气的新方法，因此，光催化氧化法在饮用水的消毒和杀毒、各种生物难降解有机废水、工业及生活废水的深度处理等方面有着很广阔的应用前景。
研究表明，纳米/微米复合粒子是指两种或两种以上的微米、纳米粒子经表面包覆和复合处理后形成的超细粒子。当将纳米粒子与微米粒子进行适当复合时，制得的复合粒子往往既具有纳米粒子的特性，而且还会使微米粒子表现出纳米粒子的特性。关于甲醛消除剂的研究已经有很多，如CN 101974263 A公开了一种无毒环保、无气味的除室内空气中甲醛涂料，主要适用于建筑物内部墙面、天棚、柱面等的罩面材料。每平方米内墙涂料中添加6-9g纳米TiO2/白炭黑复合材料，纳米TiO2/白炭黑复合材料即为除甲醛剂；CN 103127952A公开了一种室温消除甲醛的负载型纳米银催化剂，所述的催化剂以ZSM-5分子筛为载体，经金属氧化物改性后负载纳米银活性组分制备而成；其中催化剂质量百分比组成为：纳米银活性组分为1～5％、金属氧化物为1～20％，ZSM-5分子筛为75～98％。
但是，上述甲醛消除剂对室内的甲醛消除效率还不够高，还需要进一步的研究。
发明内容
本发明针对上述传统技术中存在的问题，提供了一种除室内空气中甲醛光触媒涂料，该涂料在内墙涂料中加入除甲醛剂，即纳米TiO2/白炭黑复合材料和光触媒，能够消除和降低甲醛危害，固定并吸收内墙涂料中甲醛；并且降解空气中的甲醛；解决了现有技术中内甲醛消除率低的问题。
为达到发明目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种除室内空气中甲醛的光触媒涂料，每平方米内墙涂料中添加2-3g纳米TiO2/白炭黑复合材料和4-6g的可见光触媒，所述光触媒为负载型纳米银催化剂。
所述每平方米内墙涂料中纳米TiO2/白炭黑复合材料的添加量为2-3g，如2.2g、2.4g、2.6g、2.8g、3.0g、3.2g、3.4g、3.6g或3.8g，可见光触媒的添加量为4-6g，如4.2g、4.4g、4.6g、4.8g、5.0g、5.2g、5.4g、5.6g或5.8g。
所述可见光触媒按重量百分含量，其组成为：纳米银活性组分为2～5％、金属氧化物为5～15％，ZSM-5分子筛为80～95％。所述的可见光触媒为负载型纳米银催化剂，其中纳米银活性组分的重量百分含量为2～5％，如2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％或4.8％，金属氧化物的重量百分含量为5～15％，如6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或14.5％，ZSM-5分子筛的重量百分含量为80～95％，如82％、85％、88％、90％、91％、93％或94％。
所述的纳米银活性组分为纳米银颗粒，其颗粒粒径为2～100纳米，如5纳米、10纳米、20纳米、30纳米、40纳米、50纳米、60纳米、70纳米、80纳米或90纳米。
所述的金属氧化物为氧化锰、氧化钴、氧化锌、氧化铁、氧化镁、氧化锆、氧化镧、氧化铈、氧化铜中的任一种或至少两种的组合物。
所述TiO2纳米粒子的晶型为锐钛型，其粒度为5-30纳米，如7纳米、10纳米、15纳米、20纳米、25纳米或28纳米，其在白炭黑上的包覆层厚度200-300纳米，如210纳米、220纳米、230纳米、240纳米、250纳米、260纳米、270纳米、280纳米或290纳米，TiO2负载量为白炭黑质量的15％～60％，如20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或55％。
所述的纳米TiO2/白炭黑复合材料和光触媒的颗粒大小为10-500微米，如50微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米或450微米。
所述的内墙涂料为刷浆材料、油漆、溶剂型涂料、乳胶漆、水溶性涂料及多彩花纹内墙涂料。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
加入除甲醛剂是本发明的关键，过少将达不到除甲醛效果，过多将影响材料的各项指标。本发明通过大量的研究，在涂料中加入2-3g的TiO2/白炭黑复合材料和4-6g的可见光触媒。其具体的有益效果如下：
(1)TiO2/白炭黑复合材料中TiO2在紫外光照下能够降解污染物，而白炭黑为载体，白炭黑载体能将TiO2固定，防止了TiO2粉末粒子的流失，提高了TiO2的利用率；白炭黑载体易于回收利用，克服了悬浮相TiO2的缺点；白炭黑载体可同TiO2发生相互作用，提高TiO2的光催化活性；白炭黑载体的使用，便于对催化剂进行表面修饰并制成各种形状的反应器；
(2)本发明提供的室内除甲醛涂料无需特殊的光照，在可见光和紫外光下均具有降解甲醛的能力，TiO2/白炭黑复合材料能够在紫外光下发挥作用，可见光触媒能够在可见光下降解甲醛，并且可见光触媒的活性组分为纳米银，成本较低；
(3)本发明提供的室内除甲醛涂料制备方法简单，便于应用。
(4)纳米TiO2/白炭黑复合材料和可见光触媒光催化降解甲醛气体的重复性实验研究表明：该除甲醛剂回收处理方便，具有较好的稳定性和重复使用性。
在太阳光下，1.5h内Rhodamine-B溶液的脱色率和COD去除率都达到了95％以上；4h内苯酚的降解率达到99.18％；COD降解率95.59％；在日光灯照射下，12h甲醛降解率大于80％。仅12h甲醛含量达到或接近国家《室内空气质量标准》G B 18883-2002规定既人们常说的E1级环保标准，宜于普及推广。
本发明的内墙涂料不仅能改善室内的艺术环境，使人们得到美的享受，除具有绝热、防潮、防火、透气、细腻协调等多种功能外，还具有独特的吸附、降解室内空气中游离甲醛的效果。
本发明的除甲醛剂经建筑材料工业环境监测中心在温度(20±2)℃，相对湿度(50±10)％的条件下监测后，监测分析报告的检验结果如下：
在涂料中单独添加TiO2/白炭黑复合材料或本发明所述的可见光触媒经建筑材料工业环境监测中心在温度(20±2)℃，相对湿度(50±10)％的条件下监测后，监测分析报告的检验结果如下：
结论，本发明甲醛净化效率检验结果符合JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》标准中“1类材料”的要求。本发明可以固定并吸收并降解内墙涂料中的甲醛；同时还能吸收空气中的甲醛，达到净化空气的目的。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
结合具体实施例，对本发明的生产工艺进行具体描述如下：
本发明所述的除甲醛剂中的原料为本领域的技术人员可轻易获得的物质，可商购获得或自行制备。
实施例1
施工时，
所述的刷浆材料为，1000g大白浆中分别添加12g纳米TiO2/白炭黑复合材料和24g光触媒。
实施例2
1000g油漆中添加4g纳米TiO2/白炭黑复合材料和10g光触媒。
实施例3
1000g丙烯酸酯涂料中添加6g纳米TiO2/白炭黑复合材料和10g光触媒。
实施例4
1000g聚醋酸乙烯乳胶漆中添加12g纳米TiO2/白炭黑复合材料和15g光触媒。
实施例5
1000g聚乙烯醇水玻璃内墙涂料中添加10g纳米TiO2/白炭黑复合材料和22g光触媒。
实施例6
1000g多彩花纹内墙涂料中添加3g纳米TiO2/白炭黑复合材料和6g光触媒。
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 (8)
1.一种除室内空气中甲醛的光触媒涂料，其特征在于，每平方米内墙涂料中添加2-3g纳米TiO2/白炭黑复合材料和4-6g的可见光触媒，所述可见光触媒为负载型纳米银催化剂；
所述的纳米TiO2/白炭黑复合材料和可见光触媒的颗粒大小均为10-500um；
所述可见光触媒按重量百分含量其组成为：纳米银活性组分为2～5％、金属氧化物为5～15％，ZSM-5分子筛为80～93％；
所述的纳米银活性组分为纳米银颗粒，其颗粒粒径为2～100纳米。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的金属氧化物为氧化锰、氧化钴、氧化锌、氧化铁、氧化镁、氧化锆、氧化镧、氧化铈、氧化铜中的任一种或至少两种的组合物。
3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述纳米TiO2的负载量为白炭黑质量的15％～60％。
4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述纳米TiO2的晶型为锐钛型，粒度为5-30纳米。
5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述纳米TiO2在白炭黑上的包覆层厚度为200nm～300nm。
6.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的内墙涂料为刷浆材料。
7.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的内墙涂料为油漆。
8.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的内墙涂料为溶剂型涂料、乳胶漆、水溶性涂料及多彩花纹内墙涂料。
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