CN105219250A - 一种防治雾霾的涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防治雾霾的水溶性涂料组合物，所述涂料包括：A)按重量计30-45％固含量的水溶性聚氨酯，其具有500-20,000的数均分子量Mn和20,000-500,000的重均分子量Mw，0-150mg？KOH/g的羟值和15-35mg？KOH/g的酸值；B)按重量计15％-25％的具有至少部分封闭的异氰酸酯基团的多异氰酸酯；C)有效量的颜料；D)2％-5％的催化剂，所述催化剂包括载体、活性组分和助催化剂；E)余量水。本发明所述的催化剂可以在封闭场馆布置或喷涂于建筑物外观，能够对大范围的雾霾起到良好的防治效果。

Description

一种防治雾霾的涂料

技术领域

本发明涉及油漆技术领域，具体涉及一种防治雾霾的涂料。

背景技术

雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”。

雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统。多出现于秋冬季节，是近地面层空气中水汽凝结(或凝华)的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化，如果目标物的水平能见度降低到1000米以内，就将悬浮在近地面空气中的水汽凝结(或凝华)物的天气现象称为雾(Fog)。

霾，也称灰霾(烟雾)空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子也能使大气混浊。将目标物的水平能见度在1000-10000米的这种现象称为轻雾或霭(Mist)。形成雾时大气湿度应该是饱和的(如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100％就可能出现饱和)。由于液态水或冰晶组成的雾散射的光与波长关系不大，因而雾看起来呈乳白色或青白色和灰色。二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物是雾霾的主要组成。

2013年，“雾霾”成为年度关键词。这一年的1月，4次雾霾过程笼罩30个省(区、市)，在北京，仅有5天不是雾霾天。有报告显示，中国最大的500个城市中，只有不到1％的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。

雾霾对人体产生的危害如下：

(1)对呼吸系统的影响

霾的组成成分非常复杂,包括数百种大气化学颗粒物质。其中有害健康的主要是直径小于10微米的气溶胶粒子，如矿物颗粒物、海盐、硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶粒子、燃料和汽车废气等，它能直接进入并粘附在人体呼吸道和肺泡中。尤其是亚微米粒子会分别沉积于上、下呼吸道和肺泡中，引起急性鼻炎和急性支气管炎等病症。对于支气管哮喘、慢性支气管炎、阻塞性肺气肿和慢性阻塞性肺疾病等慢性呼吸系统疾病患者，雾霾天气可使病情急性发作或急性加重。如果长期处于这种环境还会诱发肺癌。

(2)对心血管系统的影响

雾霾天对人体心脑血管疾病的影响也很严重，会阻碍正常的血液循环，导致心血管病、高血压、冠心病、脑溢血，可能诱发心绞痛、心肌梗塞、心力衰竭等，使慢性支气管炎出现肺源性心脏病等。

另外，浓雾天气压比较低，人会产生一种烦躁的感觉，血压自然会有所增高。再一方面雾天往往气温较低，一些高血压、冠心病患者从温暖的室内突然走到寒冷的室外，血管热胀冷缩，也可使血压升高，导致中风、心肌梗死的发生。所以心脑血病患者一定要按时服药小心应对。

(3)雾霾天气还可导致近地层紫外线的减弱，使空气中的传染性病菌的活性增强，传染病增多。

(4)不利于儿童成长。由于雾天日照减少，儿童紫外线照射不足，体内维生素D生成不足，对钙的吸收大大减少，严重的会引起婴儿佝偻病、儿童生长减慢。

(5)影响心理健康

专家指出，持续大雾天对人的心理和身体都有影响，从心理上说，大雾天会给人造成沉闷、压抑的感受，会刺激或者加剧心理抑郁的状态。此外，由于雾天光线较弱及导致的低气压，有些人在雾天会产生精神懒散、情绪低落的现象。

(6)影响生殖能力

有研究表明，长期暴露于高浓度污染的空气中的人群，其精子在体外受精时的成功率可能会降低。研究人员还发现了有毒空气和男性生育能力下降之间的关联。

2013年11月5日，中国社会科学院、中国气象局联合发布的《气候变化绿皮书：应对气候变化报告(2013)》指出，近50年来中国雾霾天气总体呈增加趋势。其中，雾日数呈明显减少，霾日数明显增加，且持续性霾过程增加显著。

目前，对雾霾的防治措施，室内仅仅是采用空气净化器或空调的形式对空气进行净化，对于墙漆的自净化功能，未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提出一种防治雾霾的涂料，该涂料可以大范围喷涂于室内墙面，能够快速去除室内空气中的雾霾。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种防治雾霾的水溶性涂料，所述涂料包括

A)按重量计30-45％固含量的水溶性聚氨酯，其具有500-20,000的数均分子量Mn和20,000-500,000的重均分子量Mw，0-150mgKOH/g的羟值和15-35mgKOH/g的酸值；

B)按重量计15％-25％的具有至少部分封闭的异氰酸酯基团的多异氰酸酯；

C)有效量的颜料；

D)2％-5％的催化剂，所述催化剂包括载体、活性组分和助催化剂；

E)余量水。

所述载体为沸石，沸石的骨架结构中Si/(Si+Al+P)摩尔比为0.20。

所述活性组分为二氧化钛和氧化铈的混合物，Ti与Ce的摩尔比为4:3，且所述二氧化钛为锐钛矿晶型。所述活性组分在催化剂中的重量含量为0.3％-10％，优选0.5-％-8％，更优选2％-5％。例如，0.8％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％。

所述助催化剂为银和三氧化二铁，Ag与Fe的摩尔比为2:5，所述助催化剂在催化剂中的重量含量为0.3％-6％，优选0.5％-5％。例如，0.8％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％。

优选的，所述活性组分与助催化剂的重量比为5:1～2:1。例如4.5:1、4:1、3.5:1、3:1、2.5:1。

所述催化剂的制备方法可以采取常规的浸渍法以及其他替代方法，本领域技术人员可以根据其掌握的现有技术自由选择，本发明不再赘述。

本发明通过选取特定的沸石作为载体，以及选取特定比例的Ti/Ce作为活性成分，Ag/Fe作为助催化剂，使得该催化剂产生协同效应，使得该涂料对雾霾的防治有效率达到100％，能有效分解空气的氮氧化物和硫氧化物，将所述氮氧化物和硫氧化物的含量降低到0.1毫克/立方米以下，同时活性高，便于布置，可以在封闭场馆内喷涂或喷涂于建筑物内部，能够对室内的雾霾起到良好的防治效果。

具体实施方式

本发明通过下述实施例对本发明的催化剂进行说明。

实施例1

将20.36重量份的聚碳酸酯二醇、6.5重量份的丙酮以及0.004重量份的二月桂酸二丁基锡引入装有搅拌器、冷凝器和热电偶的四颈玻璃反应器，然后将混合物加热至50℃并匀化。在该温度下，将9.3重量份的异佛尔酮二异氰酸酯在30分钟内均匀加入。然后添加0.5重量份的丙酮。将温度保持在50℃，直到达到6.8-7.2％(相对于溶液)的NCO含量。一旦达到该NCO含量后，即添加1.88重量份的二羟甲基丙酸、1.04重量份的二甲基异丙胺以及0.5重量份的丙酮。然后，将温度保持在50℃，直到达到3.1-3.4％(相对于溶液)的NCO含量。一旦达到该NCO含量后，即关闭加热，在10分钟内添加48.0重量份的去离子水。然后，立即在5分钟内添加溶于11.32重量份水中的0.64重量份乙二胺的混合物。然后将温度升至70℃，进行真空蒸馏以除去丙酮。接下来，通过添加去离子水，形成按重量计35％的固含量的水溶性聚氨酯。

通过浸渍法制备得到催化剂，载体为沸石，沸石的骨架结构中Si/(Si+Al+P)摩尔比为0.20，活性组分为二氧化钛和氧化铈的混合物，Ti与Ce的摩尔比为4:3，且所述二氧化钛为锐钛矿晶型，所述活性组分在催化剂中的重量含量为5％，助催化剂为银和三氧化二铁，Ag与Fe的摩尔比为2:5，所述助催化剂在催化剂中的重量含量为2％。

将制备得到的水溶性聚氨酯、催化剂、多异氰酸酯、颜料放入适量水中搅拌，得到本发明的涂料组合物。

将所述涂料组合物喷涂于封闭的室内内墙，在PM2.5为300时开窗，使得室内PM2.5与室外相同，关闭门窗，1小时后测试PM2.5，其值仅为8，氮氧化物和硫氧化物的含量均小于0.1毫克/立方米。

对比例1

将实施例1的载体替换为活性炭，其余条件不变，1小时后的PM2.5值为62，氮氧化物和硫氧化物的含量均大于1.2毫克/立方米。

对比例2

将实施例1的Ce替换为La，其余条件不变，1小时后的PM2.5值为43，氮氧化物和硫氧化物的含量均大于1.15毫克/立方米。

对比例3

将实施例1的Fe替换为Co，其余条件不变，1小时后的PM2.5值为36，氮氧化物和硫氧化物的含量均大于1.4毫克/立方米。

上述实施例及对比例说明，本发明的催化剂几种组分之间存在特定的联系，省略或替换其中一种或几种，都不能达到本申请的特定效果，证明其产生了协同效应。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的水溶性涂料组合物，但本发明并不局限于上述水溶性涂料组合物，即不意味着本发明必须依赖上述详细水溶性涂料组合物才能实施。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 (5)

1.一种防治雾霾的水溶性涂料组合物，所述涂料包括：

A)按重量计30-45％固含量的水溶性聚氨酯，其具有500-20,000的数均分子量Mn和20,000-500,000的重均分子量Mw，0-150mgKOH/g的羟值和15-35mgKOH/g的酸值；

B)按重量计15％-25％的具有至少部分封闭的异氰酸酯基团的多异氰酸酯；

C)有效量的颜料；

D)2％-5％的催化剂，所述催化剂包括载体、活性组分和助催化剂；

E)余量水；

所述催化剂载体为沸石，沸石的骨架结构中Si/(Si+Al+P)摩尔比为0.20；

所述活性组分为二氧化钛和氧化铈的混合物，Ti与Ce的摩尔比为4:3，且所述二氧化钛为锐钛矿晶型，所述活性组分在催化剂中的重量含量为0.3％-10％；

所述助催化剂为银和三氧化二铁，Ag与Fe的摩尔比为2:5，所述助催化剂在催化剂中的重量含量为0.3％-6％。

2.如权利要求1所述的水溶性涂料组合物，其特征在于，所述活性组分在催化剂中的重量含量为0.5-％-8％。

3.如权利要求2所述的水溶性涂料组合物，其特征在于，所述活性组分在催化剂中的重量含量为2％-5％。

4.如权利要求1所述的水溶性涂料组合物，其特征在于，所述助催化剂在催化剂中的重量含量为0.5％-5％。

5.如权利要求1所述的水溶性涂料组合物，其特征在于，所述活性组分与助催化剂的重量比为5:1～2:1。