CN107177219A

CN107177219A - 一种凹凸棒土光触媒涂料的制备方法

Info

Publication number: CN107177219A
Application number: CN201710442371.9A
Authority: CN
Inventors: 向晓霞
Original assignee: Hefei Barley Light Box Equipment Co Ltd
Current assignee: Hefei Barley Light Box Equipment Co Ltd
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2017-09-19

Abstract

本发明公开了一种凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，具有步骤为，先将凹凸棒土原矿进行提纯酸化得到改性后的凹凸棒土，再将上述改性后的凹凸棒土和活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水一起加入已经运转的高速分散机中进行强力搅拌、分散和乳化，然后输送到三辊研磨机中研磨为凹凸棒光触媒涂料的半成品；最后将所述半成品输送到胶体磨中，再次进行分散、乳化、粉碎、均质、消泡和研磨；最后罐装为凹凸棒土光触媒涂料即可。采用本发明制备的光触媒涂料，可以同时从主动消解和被动吸附两方面处理有害物质，喷涂面稳固易成型，处理效果明显。

Description

一种凹凸棒土光触媒涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及环保新材料技术领域，具体涉及一种同时从主动消解和被动吸附两方面处理有害物质的凹凸棒土光触媒涂料。

背景技术

目前室内环境越来越引起人们的注意，因为现在室内装修用的材料以及各种家具都会含有甲醛、苯、二甲苯等有害物质，这些有害物质对人体健康产生非常大的危害，尤其对小孩和老人危害更明显。因此人们会采用各种方式处理这些有害物质，传统的处理方式就是通风、在室内放置绿色植物、使用活性炭等方法，这些都属于被动的处理方式，因为这些处理方式都只是消散和吸收已经释放出来的有害物质，而对于家具中没有释放出来的有害物质，这些处理方式就无能为力了，然而对于向甲醛这种毒性极强的有害物质，其挥发时间长达3-15年之久，因此这些被动处理方式的作用就显得比较微弱了。随着技术的提高，目前出现了一种主动处理有害物质的方式，就是利用光催化原理，使用光触媒对有害物质进行主动吸收消解，由于这种方式是从源头上消散有害物质，因此效果相比传统处理方式要好得多。目前公认的最有效的光触媒催化剂是纳米级二氧化钛，其在光照条件下，会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。

凹凸棒土又称坡缕石或坡缕缟石，是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物。因其具有良好的触变性和环保性，被应用到多种领域。研究发现，对凹凸棒原矿土进行提纯酸化后，其具有极强的吸附性能，能够吸收有害挥发物质。因此，发明人设想将凹凸棒土的强吸附能力和光触媒催化反应的主动消解能力相结合，制备成涂料，喷涂在需要处理的装修材料及家具上，对处理室内环境污染会有比较理想的效果。

发明内容

鉴于上述对现有技术的分析，本发明要解决的问题是提供一种制备光触媒涂料的方法，要求在制备过程中加入凹凸棒土，增加光触媒涂料的应用效果。

鉴于上述要解决的问题，本发明提供了如下的技术方案：一种凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）对凹凸棒土进行提纯改性处理：将凹凸棒土的原矿经破碎达到60-200目级别，再将破碎后的原料进行分级至原料细度小于10微米，然后将分级后的料浆进行浓缩并控制料浆的浓度为10%-20%，然后将上述浓度的原料加入转速为1800r/m的离心机中离心分离得到微米级的提纯后的凹凸棒土，最后将提纯后的凹凸棒土放入已经运转的搅拌机中，并将稀硫酸缓慢加入搅拌机中，待搅拌均匀后将酸化的凹凸棒土送入回转式烘干炉内焙烧，即得到含水量小于5%的改性后的凹凸棒土；

（2）制备涂料：将上述改性后的凹凸棒土和活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水一起加入已经运转的高速分散机中进行强力搅拌、分散和乳化，然后输送到三辊研磨机中研磨为凹凸棒光触媒涂料的半成品；最后将所述半成品输送到胶体磨中，再次进行分散、乳化、粉碎、均质、消泡和研磨；研磨后的凹凸棒土光触媒涂料中固体颗粒的粒度小于0.01毫米，罐装为凹凸棒土光触媒涂料。

优选的，所述步骤（1）中的焙烧时间为1-3小时。

优选的，所述步骤（1）中的焙烧温度为250-350℃。

优选的，所述步骤（1）中加入的所述稀硫酸与所述凹凸棒土的重量比为1:2-1:1.5。

进一步优选的，所述稀硫酸的配料按重量百分比由下列组分组成：浓度98%的硫酸1%-5%，水95%-99%。

优选的，所述步骤（2）中的所述活性炭的颗粒细度小于0.04毫米。

优选的，所述步骤（2）中的所述改性后的凹凸棒土、活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水的重量百分比为：改性后的凹凸棒土7%、活性炭10%、纳米二氧化钛5%、白炭黑5%、纳米氧化镁4%、纳米氧化铝5%、纳米氧化锌3%、聚乙烯醇2%、聚乙二醇2%、聚二甲基硅氧烷1.5%、去离子水55.5%。

优选的，所述步骤（2）中的所述改性后的凹凸棒土、活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水的重量百分比为：改性后的凹凸棒土8%、活性炭7%、纳米二氧化钛4%、白炭黑4%、纳米氧化镁5%、纳米氧化铝4%、纳米氧化锌4%、聚乙烯醇2%、聚乙二醇3%、聚二甲基硅氧烷2%、去离子水57%。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明将凹凸棒土、活性炭结合纳米二氧化钛制成处理有害物质的涂料，其利用了凹凸棒土和活性炭的强吸附能力和纳米二氧化钛的主动分解有害物质的能力，同时从被动和主动两种方式对有害物质进行处理，相对于传统的被动处理方式以及单一使用光触媒主动处理的方式，其处理有害物质的效果明显增强。

（2）本发明中在使用凹凸棒土之前对凹凸棒土原矿先进行提纯酸化处理，提纯使得凹凸棒土颗粒尺寸达到微米级别，大大增加了凹凸棒土的比表面积及空隙率，使其具有更强的吸附性能；同时对凹凸棒土进行酸化也能大幅度提高凹凸棒土的吸附性能、脱色率及催化作用，另外还能增加酸化后的凹凸棒土的胶体粘度和调整酸化后的凹凸棒土pH值。

（3）本发明的配料经过高速分散机、三辊研磨机和胶体磨进行强力搅拌、分散、乳化、研磨，然后在进行分散、乳化、粉碎、均质、消泡和研磨，纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌很容易分散并负载在活性炭和改性后的凹凸棒土的表面，不但能解决纳米粉体材料的团聚问题，还充分发挥了不同纳米材料的功能，起到互补作用，提高光触媒涂料的使用效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明的技术方案。这些实施例仅用于说明本发明的最优方案而不用于限制本发明的保护范围。

本发明提供一种凹凸棒土光触媒喷涂剂的制备方法，具体步骤为：先对凹凸棒土原矿进行改性处理，即进行提纯、酸化，再将上述改性后的凹凸棒土和活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水一起加入已经运转的高速分散机中进行强力搅拌、分散和乳化，然后输送到三辊研磨机中研磨为凹凸棒光触媒涂料的半成品；最后将所述半成品输送到胶体磨中，再次进行分散、乳化、粉碎、均质、消泡和研磨；研磨后的凹凸棒土光触媒涂料中固体颗粒的粒度小于0.01毫米，罐装为凹凸棒土光触媒涂料即可。

本发明中，首先对凹凸棒土原矿进行提纯使得凹凸棒土颗粒尺寸达到微米级别，大大增加了凹凸棒土的比表面积及空隙率，使其具有更强的吸附性能；然后对提纯后的对凹凸棒土进行酸化处理，能大幅度提高凹凸棒土的吸附性能、脱色率、催化作用，另外还能增加酸化后的凹凸棒土的胶体粘度和调整酸化后的凹凸棒土pH值。

本发明中在制备涂料过程中还添加了活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝和纳米氧化锌等添加料，其中：

活性炭和凹凸棒土一样，对有害物质具有很强的吸附性能；

纳米二氧化钛具有很强的光氧化还原能力，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳；

白炭黑和纳米氧化镁有利于调节光触媒涂料的增稠性、粘结性、附着性和触变性；

纳米氧化铝和纳米氧化锌具有分散性能好、耐高温、耐酸、耐碱、耐腐蚀、良好的热化学稳定性、导电性和较高的韧性等特点，能提高光触媒涂料的比表面积、活性、折射率、吸收和散射紫外线能力。

聚乙烯醇能确保凹凸棒土光触媒涂料喷涂施工后，迅速形成一层粗燥而又牢固的薄膜，并能加快薄膜凝结硬化的速度。

下面给出本发明的具体实施例：

实施例1，

一种凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）对凹凸棒土进行提纯改性处理：将凹凸棒土的原矿经破碎达到60目级别，再将破碎后的原料进行分级至原料细度小于10微米，然后将分级后的料浆进行浓缩并控制料浆的浓度为10%，然后将上述浓度的原料加入到转速为1800r/m的离心机中离心分离得到微米级的提纯后的凹凸棒土，最后提纯后的凹凸棒土放入已经运转的搅拌机中，并将0.5倍于凹凸棒土重量的稀硫酸缓慢加入搅拌机中，所述稀硫酸的配料按重量百分比由下列组分组成：浓度98%的硫酸1%，水99%；带搅拌均匀后将酸化的凹凸棒土送入回转式烘干炉内焙烧1个小时，焙烧温度保持在250℃，即得到含水量小于5%的改性后的凹凸棒土；

（2）制备涂料：将上述改性后的凹凸棒土和颗粒细度为小于0.04毫米的活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水一起加入已经运转的高速分散机中进行强力搅拌、分散和乳化，然后输送到三辊研磨机中研磨为凹凸棒光触媒涂料的半成品；最后将所述半成品输送到胶体磨中，再次进行分散、乳化、粉碎、均质、消泡和研磨；研磨后的凹凸棒土光触媒涂料中固体颗粒的粒度小于0.01毫米，罐装为凹凸棒土光触媒涂料即可。其中，所述改性后的凹凸棒土、活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水的重量百分比为：改性后的凹凸棒土7%、活性炭10%、纳米二氧化钛5%、白炭黑5%、纳米氧化镁4%、纳米氧化铝5%、纳米氧化锌3%、聚乙烯醇2%、聚乙二醇2%、聚二甲基硅氧烷1.5%、去离子水55.5%。

实施例2，

一种凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）对凹凸棒土进行提纯改性处理：将凹凸棒土的原矿经破碎达到200目级别，再将破碎后的原料进行分级至原料细度小于10微米，然后将分级后的料浆进行浓缩并控制料浆的浓度为20%，然后将上述浓度的原料加入到转速为1800r/m的离心机中离心分离得到微米级的提纯后的凹凸棒土，最后提纯后的凹凸棒土放入已经运转的搅拌机中，并将2/3倍于凹凸棒土重量的稀硫酸缓慢加入搅拌机中，所述稀硫酸的配料按重量百分比由下列组分组成：浓度98%的硫酸5%，水95%；带搅拌均匀后将酸化的凹凸棒土送入回转式烘干炉内焙烧3个小时，焙烧温度保持在350℃，即得到含水量小于5%的改性后的凹凸棒土；

（2）制备涂料：将上述改性后的凹凸棒土和颗粒细度为小于0.04毫米的活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水一起加入已经运转的高速分散机中进行强力搅拌、分散和乳化，然后输送到三辊研磨机中研磨为凹凸棒光触媒涂料的半成品；最后将所述半成品输送到胶体磨中，再次进行分散、乳化、粉碎、均质、消泡和研磨；研磨后的凹凸棒土光触媒涂料中固体颗粒的粒度小于0.01毫米，罐装为凹凸棒土光触媒涂料即可。其中，所述改性后的凹凸棒土、活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水的重量百分比为：改性后的凹凸棒土、活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水的重量百分比为：改性后的凹凸棒土8%、活性炭7%、纳米二氧化钛4%、白炭黑4%、纳米氧化镁5%、纳米氧化铝4%、纳米氧化锌4%、聚乙烯醇2%、聚乙二醇3%、聚二甲基硅氧烷2%、去离子水57%。

实施例3，

一种凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）对凹凸棒土进行提纯改性处理：将凹凸棒土的原矿经破碎达到80目级别，再将破碎后的原料进行分级至原料细度小于10微米，然后将分级后的料浆进行浓缩并控制料浆的浓度为16%，然后将上述浓度的原料加入到转速为1800r/m的离心机中离心分离得到微米级的提纯后的凹凸棒土，最后提纯后的凹凸棒土放入已经运转的搅拌机中，并将0.5倍于凹凸棒土重量的稀硫酸缓慢加入搅拌机中，所述稀硫酸的配料按重量百分比由下列组分组成：浓度98%的硫酸3%，水97%；带搅拌均匀后将酸化的凹凸棒土送入回转式烘干炉内焙烧2个小时，焙烧温度保持在300℃，即得到含水量小于5%的改性后的凹凸棒土；

实施例4，

一种凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）对凹凸棒土进行提纯改性处理：将凹凸棒土的原矿经破碎达到150目级别，再将破碎后的原料进行分级至原料细度小于10微米，然后将分级后的料浆进行浓缩并控制料浆的浓度为14%，然后将上述浓度的原料加入到转速为1800r/m的离心机中离心分离得到微米级的提纯后的凹凸棒土，最后提纯后的凹凸棒土放入已经运转的搅拌机中，并将2/3倍于凹凸棒土重量的稀硫酸缓慢加入搅拌机中，所述稀硫酸的配料按重量百分比由下列组分组成：浓度98%的硫酸2%，水98%；带搅拌均匀后将酸化的凹凸棒土送入回转式烘干炉内焙烧2.5个小时，焙烧温度保持在320℃，即得到含水量小于5%的改性后的凹凸棒土；

本发明的凹凸棒土光触媒涂料的具体应用：在施工现场，利用喷涂机或喷枪进行喷涂施工，凹凸棒土光触媒涂料借助压缩空气以获得相当大的速度，通过喷嘴喷射到室内墙面、天花板、家具橱柜、车辆、地铁、装饰材料、装修板材的表面，形成一层粗糙而又牢固的薄膜，薄膜凝结硬化速度快、空隙率高、比表面积大、收缩率小，使用后没有产生网状裂纹和掉落现象。

本发明的凹凸棒土光触媒涂料在建筑物或装饰材料的表面形成的薄膜，经过长时间的使用，吸附一定量的污染物后，会呈现饱和状态，只要在已经饱和状态的薄膜上喷涂60-80℃的温水湿润后，即可用抹布擦洗干净，对建筑物和装饰材料没有任何损坏，并可以在建筑物或装饰材料的原有表面再次喷涂新的凹凸棒土光触媒涂料，可继续吸收消解有害物质。而且，擦洗下来的废渣可以用于种植绿色植物，废渣内没有分解的残留物将会被绿色植物缓慢吸附分解，不会产生新的污染。

下面对上述实施例得到的凹凸棒土光触媒涂料进行效果检验，检验过程如下：

以箱体为模拟环境，所述箱体有一面为透明面，另外有一个面可以打开，以此模拟居住环境，选取上述箱体7个作为实验箱体，内部涂抹12ml的10ppm甲醛，将所有面封闭，24小时之后，选取2个监测点，对箱体内空气中的甲醛做第一次检测；然后将上述4个实施例得到的凹凸棒土光触媒涂料分别涂抹到其中的4个箱体内壁上，另外3个箱体作为对比例，在3个对比例箱体中，其中一个将可以打开的一面箱壁打开并放在通风处，作为对比例1，另一个对比例箱体中放入绿色植物，作为对比例2，另一个对比例箱体的内壁上涂抹现有技术制备的只含有纳米二氧化钛的的光触媒涂料，作为对比例3；再经24小时后，在第一次检测的两个监测点处做第二次检测。检测结果如下：

有上述检测结果可得出，采用本发明的实施例制备的凹凸棒土光触媒涂料对有害物质甲醛进行处理比传统的被动处理方式效果要好很多，而且相对于现有技术中采用只含有纳米二氧化钛的的光触媒涂料对有害物质的处理效果也有较明显的优势。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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

1.一种凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的焙烧时间为1-3小时。

3.根据权利要求1所述的凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的焙烧温度为250-350℃。

4.根据权利要求1所述的凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中加入的所述稀硫酸与所述凹凸棒土的重量比为1:2-1:1.5。

5.根据权利要求1或4所述的凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，其特征在于：所述稀硫酸的配料按重量百分比由下列组分组成：浓度98%的硫酸1%-5%，水95%-99%。

6.根据权利要求1所述的凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的所述活性炭的颗粒细度小于0.04毫米。

7.根据权利要求1所述的凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的所述改性后的凹凸棒土、活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水的重量百分比为：改性后的凹凸棒土7%、活性炭10%、纳米二氧化钛5%、白炭黑5%、纳米氧化镁4%、纳米氧化铝5%、纳米氧化锌3%、聚乙烯醇2%、聚乙二醇2%、聚二甲基硅氧烷1.5%、去离子水55.5%。

8.根据权利要求1所述的凹凸棒土光触媒涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的所述改性后的凹凸棒土、活性炭、纳米二氧化钛、白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷以及去离子水的重量百分比为：改性后的凹凸棒土8%、活性炭7%、纳米二氧化钛4%、白炭黑4%、纳米氧化镁5%、纳米氧化铝4%、纳米氧化锌4%、聚乙烯醇2%、聚乙二醇3%、聚二甲基硅氧烷2%、去离子水57%。