CN106700896A - 一种防雾霾涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防雾霾涂料，包括以下组分：粉状活性炭、云母粉、2～15重量份的纳米二氧化钛、紫砂、轻质碳酸钙、KH‑560、KH‑550、环氧封端聚醚胺、β‑环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、1,4,5,8‑萘四甲酸酐、8‑萘胺‑1‑磺酸、1,5‑萘二磺酸、消泡剂OS‑5202、二甲基亚砜以及去离子水。

Description

一种防雾霾涂料
技术领域
本发明属于涂料技术领域，更具体地，本发明涉及一种防雾霾涂料。
背景技术
近年来，随着全球空气污染的加剧，持续的雾霾天气越来越多的出现在人们的日常生活中，会对人体的呼吸道造成伤害，空气中飘浮大量的颗粒、粉尘、污染物病毒等，一旦被人体吸入，就会刺激并破坏呼吸道黏膜，使鼻腔变得干燥，破坏呼吸道黏膜防御能力，细菌进入呼吸道，容易造成上呼吸道感染。此外，它还能引起支气管哮喘、肺癌、结膜炎、小儿佝偻病等症状，它成为影响人们生活环境的又一杀手，已经严重影响到人们的身体健康和生活环境。随着我国经济的快速发展和人们环保意识的逐渐增强，人们对大气环境尤其是室外空气的要求越来越高。
因此，除去空气中的有害气体对提高人们健康水平意义重大，从而有必要开发防雾霾涂料，其需具有以下优点：
(1)产品的耐候性、耐水性好；
(2)在发生火灾时，这些防火涂料的成膜物质能承受急剧升高的温度，而起到防火灾的作用；
(3)防腐、耐酸碱等性能优异；
(4)可净化空气，部分消除PM2.5。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种防雾霾涂料，按重量份计，包括以下组分：
8～18重量份的粉状活性炭、10～15重量份的云母粉、2～15重量份的纳米二氧化钛、5～10重量份的紫砂、5～10重量份的轻质碳酸钙、1～5重量份的KH-560、1～5重量份的KH-550、5～10重量份的环氧封端聚醚胺、8～10重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、4～6重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、1～4重量份的8-萘胺-1-磺酸、3～5重量份的1,5-萘二磺酸、5～10重量份的消泡剂OS-5202、20～50重量份的二甲基亚砜以及50～100重量份的去离子水；
优选地，所述的防雾霾涂料，按重量份计，包括以下组分：
17重量份的粉状活性炭、14重量份的云母粉、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的消泡剂OS-5202、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水。
在一种实施方式中，所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺。
在一种实施方式中，所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升甲醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、环氧封端聚醚胺含有大量羟基，可以大大提高涂料与基材的粘结力，提高涂料的耐老化能力，此外，其还可与氨基反应，提高交联密度和固化速率，此外侧链上大量刚性苯环的引入，可以提高分子链的距离，提高阻燃效果。
2、聚苯并咪唑具有优异的耐候性，耐老化能力和耐火性能，通过磺化以及β-环糊精改性既可以大大提高其与体系的相容性，又可以大大提高体系的交联密度，提高黏结力和强度，从而提供了本发明的有益技术效果。
3、1,4,5,8-萘四甲酸酐可以与氨基反应，大大提高体系的交联速度，缩短固化时间，从而提供了本发明的有益技术效果。
4、8-萘胺-1-磺酸以及1,5-萘二磺酸的加入可进一步提高体系的刚性，并同时与咪唑基团发生离子交联，提高体系的交联密度，进一步提高黏结力和强度，从而提供了本发明的有益技术效果。
具体实施方式
原料:
所有四胺、二酸均购自CTI，SigmaAldrich，AlfaAesar或SCRC，并且直接使用，无需进一步纯化。环氧硅烷偶联剂KH-560以及氨基硅烷偶联剂KH-550购自国药集团化学试剂有限公司。粉状活性炭(粒径800目)、云母粉(粒径5微米)、纳米二氧化钛(粒径100nm)、紫砂(粒径500目)及轻质碳酸钙(粒径500目)购自国药集团化学试剂有限公司，其他原料均购自阿拉丁试剂有限公司。
实施例1
将17重量份的粉状活性炭、14重量份的云母粉、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的消泡剂OS-5202、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升甲醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例2
将17重量份的粉状活性炭、14重量份的云母粉、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的消泡剂OS-5202、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例3
将17重量份的粉状活性炭、14重量份的云母粉、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的消泡剂OS-5202、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升甲醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例4
将17重量份的粉状活性炭、14重量份的云母粉、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的消泡剂OS-5202、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺。
实施例5
将17重量份的粉状活性炭、14重量份的云母粉、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、8重量份的消泡剂OS-5202、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料；
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升甲醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例6
将17重量份的粉状活性炭、14重量份的云母粉、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的消泡剂OS-5202、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升甲醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例7
将17重量份的粉状活性炭、14重量份的云母粉、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、8重量份的消泡剂OS-5202、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升甲醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
测试条件
将实施例1-7所得的防雾霾涂料涂覆在墙壁上，并测试性能。
耐摩性能：按标准GB/T1768—79(89,测试方法是用酒精耐磨测试仪，加500g重的砝码，以白色棉布浸润99.7％浓度的酒精，来回摩擦，记录油墨开始破坏时的次数。
其它性能，按照GA98-2005标准测试，具体为：
1、表干时间应≤24h
2、粘结强度≥0.1Mpa
3、耐水性：经720h后，涂层不开裂、起层、脱落
4、耐酸性：经360h后，涂层不开裂、起层、脱落
5、耐碱性：经360h后，涂层不开裂、起层、脱落
6、耐冻融循环实验(次)：经15次后，涂层不开裂、起层、脱落
7、耐火性能：涂层厚度为20mm，耐火极限不低于2h
测试结果见表1。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
干燥时间，表干/h 2.1 6.5 9.0 11.1 4.8 3.9 5.3
粘结强度/Mpa 0.50 0.19 0.05 0.08 0.36 0.35 0.28
耐水性/h ＞1000 ＜100 ＜380 ＜200 ＞1000 ＞1000 ＞1000
耐酸性/h ＞1000 ＜100 ＜360 ＞1000 ＞1000 ＞1000 ＞1000
耐碱性/h ＞800 ＜100 ＜360 ＞800 ＞800 ＞800 ＞800
耐冻融循环/次数 ＞40 ＜15 ＜15 ＜15 ＞40 ＞40 ＞40
耐火极限/h 4.8 0.9 0.7 0.8 3.0 4.6 2.1
耐摩擦次数 1300 250 189 123 1109 1110 967
以上数据可以看出，与不使用环氧封端聚醚胺、β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、1,4,5,8-萘四甲酸酐、8-萘胺-1-磺酸以及1,5-萘二磺酸的涂料相比，本发明的涂料具有明显更好的性能，因此提供了本发明的有益技术效果。

Claims (4)

1.一种防雾霾涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
8～18重量份的粉状活性炭、10～15重量份的云母粉、2～15重量份的纳米二氧化钛、5～10重量份的紫砂、5～10重量份的轻质碳酸钙、1～5重量份的KH-560、1～5重量份的KH-550、5～10重量份的环氧封端聚醚胺、8～10重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、4～6重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、1～4重量份的8-萘胺-1-磺酸、3～5重量份的1,5-萘二磺酸、5～10重量份的消泡剂OS-5202、20～50重量份的二甲基亚砜以及50～100重量份的去离子水。
2.根据权利要求1所述的防雾霾涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
17重量份的粉状活性炭、14重量份的云母粉、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的消泡剂OS-5202、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水。
3.根据权利要求1所述的防雾霾涂料，其特征在于，所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺。
4.根据权利要求1所述的防雾霾涂料，其特征在于，所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升甲醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
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