CN107267007A - 一种防雾霾水漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防雾霾水漆及其制备方法，包括如下重量份的组分：水性合成树脂乳液140‑330份，负离子添加剂80‑120份，活性炭75‑115份，纳米二氧化硅30‑60份，微米级消光粉25‑40份，润湿分散剂2‑4份，pH调节剂3‑6份，颜填料110‑160份，消泡剂2‑3份，流平剂5‑10份，增稠剂2‑3份，杀菌剂4‑6份，成膜助剂7‑15份，去离子水70‑150份。该水漆具有防霾除霾功能并可以通过选择不同的二氧化钛含量用于调制出不同的颜色效果。

Description

一种防雾霾水漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域。

背景技术

雾霾，是雾和霾的组合词。我国不少地区将雾并入霾一起作为灾害性天气现象进行预警预报，统称为“雾霾天气”。雾霾天气是一种大气污染状态，是对大气中各种悬浮颗粒物(主要是灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子)含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5被认为是造成雾霾天气的“元凶”。随着空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害加重。雾霾的主要危害主要可归纳为以下几种：一是对人体产生的危害，二是对交通产生的危害，三对生态环境的危害。

近年来雾霾影响范围之广、持续时间之长、危害之大屡创新高，人们对雾霾真是深恶痛绝。现实生活中的防雾霾方法也有很多。在涂料行业内主要是通过涂装水性化、选用环境友好型材料等，降低VOC排放量，以此来达到防治雾霾的目的。但真正具有防霾、除霾功能的涂料却少之又少。同时随着新材料不断被发现利用，使得制造出一种具有防霾除霾功能的涂料成为一种可能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种防雾霾水漆及其制备方法，该水漆具有防霾除霾功能并可以通过选择不同的二氧化钛含量用于调制出不同的颜色效果。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种防雾霾水漆，包括如下重量份的组分：

优选的，负离子添加剂为稀土矿、电气石和长石的混合物，其中，稀土矿、电气石和长石的质量比为1:1-5:1-3，最优比例为1:2:1。负离子添加剂是以天然矿物电气石为主要有效成分，经超细化粉碎、溶胶-凝胶法包膜改性、离子交换掺杂以及高温激活等方法制备而得。该负离子添加剂为负离子发生量高，负离子发生性能稳定，功效恒久的负离子添加剂。

优选的，水性合成树脂乳液为有机改性丙烯酸酯乳液(硅丙乳液)。优选的衡水新光化工有限责任公司生产的XG-2613乳液。该款乳液为高Tg的硅丙乳液，不黄变，耐沾污，耐候性好，涂膜耐水白效果突出的特定，其中固体含量(％)：44±1，PH:7-9，最成膜温度℃：25。

优选的，纳米二氧化硅为疏水型气相纳米二氧化硅，平均粒径小于100纳米。

优选的，微米级消光粉为平均粒径为3-5微米的超细消光粉。

优选的，润湿分散剂为烷基聚氧乙烯醚类；pH调节剂为醇胺类有机物。

优选的，颜填料为二氧化钛、硅藻土和高岭土的混合物。本发明中颜填料起到着色、补充和骨料支撑作用，并使涂膜有一定的遮盖能力。本发明中根据二氧化钛含量不同可分为高中低三个档次基础漆，分别用于调制浅中深不同颜色，以适应不同的市场需求。优选的，二氧化钛：硅藻土：高岭土的质量比为1:2-5：2-5。

优选的，消泡剂为有机硅消泡剂。

有机硅消泡剂是由硅脂、乳化剂、防水剂、稠化剂等配以适量水经机械乳化而成。漆特点是表面张力小，表面活性高，消泡力强、消泡快，抑泡性能好，不影响起泡体系的基本性质等。有机硅消泡剂与水及多数有机物不相混溶，对大多数起泡介质均能消泡。有机硅消泡剂具有较好的热稳定性，可在5-150℃宽广温度范围内使用；其化学稳定性较好，难与其他物质反应，只要配置适当，可在酸、碱、盐溶液中使用，无损产品质量。所述有机硅消泡剂密度为0.88-0.94g/cm³、粘度在300-800mPas的有机硅消泡剂。

优选的，流平剂为无溶剂聚氨酯类流平剂或聚硅氧烷-聚醚共聚物中的任意一种。

优选的，增稠剂为羟乙基纤维素增稠剂和碱溶涨类增稠剂中的一种或两种的组合。

上述防雾霾水漆的制备方法，包括如下步骤：

(1)先加入去离子水、流平剂、润湿分散剂、杀菌剂、pH调节剂、成膜助剂和消泡剂，混合，搅拌至均匀；

(2)再加入颜填料、负离子添加剂、活性炭、纳米二氧化硅、微米级消光粉，搅拌至漆浆均匀至细度≤50um；

(3)加入水性合成树脂乳液，搅拌，测初始粘度，根据初始粘度缓慢加入增稠剂，调整粘度至斯托默粘度80-100KU(环境温度25℃)，即得到一种防雾霾水漆。

优选的，防雾霾水漆的制备方法，包括如下步骤：

(1)先加入去离子水、流平剂、润湿分散剂、杀菌剂、pH调节剂、成膜助剂和消泡剂，混合，以500-600rmp的速度搅拌2-20min至均匀；

(2)再加入颜填料、负离子添加剂、活性炭、纳米二氧化硅、微米级消光粉，提高分散速度至800-1000rmp,搅拌1-30min至漆浆均匀至细度≤50um；

(3)加入水性合成树脂乳液，搅拌，测初始粘度，根据初始粘度缓慢加入增稠剂，调整粘度至斯托默粘度80-100KU/25℃，即得到一种防雾霾水漆。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

(1)本发明负离子添加剂中有效功能成分为电气石，其化学式：NaR₃AL₆[SI₆O₁₈][BO₃]₃(OH,F)₄，晶体属三方晶系的一族环状结构硅酸盐矿物的总称。电气石晶体呈近三角形的柱状，它的两个结晶端具有天然的正、负极性，具有压电性和热释电性。电气石的电极化强度越大，产生负氧离子的能力就越强。空气中的水分子或氧气分子进入极性材料的电场空间内立即被永久电极分离，生成OH^-和H⁺,由于H⁺移动速度很快(H⁺的移动速度是OH^-的1.8倍)，迅速移向永久电极的负极，吸收一个电子，变为H₂逸散到空气中，而OH^-则与另外的水分子形成H₃O₂ ^-。

反应式如下：

O₂+e＝O₂ ^-

H₂O＝OH^-+H⁺

2H⁺+2e＝H₂

H₂O+OH^-＝H₃O₂ ^-

空气中的大多数臭气、异味及细菌、烟雾等均带有正电荷，因此释放的负离子可以对其中和，直到无电荷后沉淀；带有氧自由基的烟雾、有害气体能够被负氧离子中和；负氧离子添加剂每个晶体颗粒周围形成一个电场并具有0.06mA微电流，细菌、有机物在电场电流作用下进行分解；某些有害气体在过程中发生反应生成低害物质，所以负氧离子涂料添加剂去除异味是由于负氧离子包裹、负氧离子中和、电场电流分解及某些化学反应的综合结果。因此，采用负离子添加剂可以有效去除游离在空气中的有害气体，中和带有正电荷的臭气、异味、细菌、烟雾等，达到无电荷沉降，最终达到防霾除霾作用。

(2)活性炭具有发达的比表面积，丰富的微孔径。比表面积可达1000-1600m2/g，微孔体积90％左右，其微孔孔径为10A-40A。活性炭作为雾霾粒子吸附剂，能快速吸收空气中小颗粒，达到极佳的净化空气目的。

(3)添加微米粒子(微米级消光粉)和纳米粒子(纳米二氧化硅)以形成微米-纳米微粒的防荷叶结构，增大外表面积的接触角，降低其表面能，实现涂料的自洁功能。同时纳米二氧化硅具有紫外线吸收，红外线反射的能力，可对涂料起到屏蔽作用，从而使涂层的耐候性进一步提高，起到抗老化作用。提高涂层持续防雾霾能力。

(4)硅藻土、高岭土等作为填充料配入涂层中体系中，利用硅藻土、高岭土疏松多孔吸水率高的特性，加强涂层内部与表面的水汽交换和迁移，提高负氧离子从涂层内部向表面迁移的效率，提高防雾霾的效果。

(5)合理调节二氧化钛比例，得到不同白度的基础漆，用于调制不同的颜色，以适应市场需求。

具体实施方式

本发明中，表示原料含量的单位均基于重量以份计，单位为千克，除非另外说明。另外，作为本发明中的其它原材料均指本领域内通常使用的原材料。

下面通过本发明的优选实例来进一步说明本发明，需要说明的是，下述实例仅为说明目的，并非意欲限定本发明。

本发明的实施例所用部分原料的要求：

水性合成树脂乳液为不黄变，耐沾污，耐候性好的硅丙乳液；

负离子添加剂为稀土矿、电气石和长石的混合物，其中，稀土矿、电气石和长石的质量比为1:1-5:1-3；

纳米二氧化硅为疏水型气相纳米二氧化硅，平均粒径小于100纳米；

微米级消光粉为平均粒径为3-5微米的超细消光粉；

润湿分散剂为烷基聚氧乙烯醚类；

pH调节剂为醇胺类有机物；

颜填料为二氧化钛、硅藻土和高岭土的混合物，具体比例可根据市场需求调制不同二氧化钛含量的基础漆，以适应调色需要。

消泡剂为有机硅消泡剂；

流平剂为无溶剂聚氨酯类流平剂或聚硅氧烷-聚醚共聚物中的任意一种；

增稠剂为羟乙基纤维素增稠剂和碱溶涨类增稠剂中的一种或两种的组合。

实施例1

一种防雾霾水漆，包括如下重量份的组分：

其中，负离子添加剂为稀土矿、电气石和长石的混合物，稀土矿、电气石和长石的质量比为1:2:1；颜填料为二氧化钛、硅藻土和高岭土的混合物，二氧化钛：硅藻土：高岭土质量比为1:5：2；流平剂为无溶剂聚氨酯类流平剂；增稠剂为碱溶涨类增稠剂。

具体制备方法为：

(1)在反应罐中依次缓慢加入去离子水、流平剂、润湿分散剂、杀菌剂、pH调节剂、成膜助剂和消泡剂混合，以500-600rmp的速度搅拌2-20min至均匀；

(2)将颜填料、负离子添加剂、活性炭、纳米二氧化硅、微米级消光粉依次缓慢加入反应罐，提高分散速度至800-1000rmp，拌1-30min至漆浆均匀至细度≤50um；

(3)将水性合成树脂乳液的缓慢加入反应罐，搅拌1-5min，初始粘度，根据初始粘度缓慢加入增稠剂，调整粘度至斯托默粘度80-100KU(环境温度25℃)，即得到一种防雾霾涂料。

实施例2

一种防雾霾水漆，包括如下重量份的组分：

其中，负离子添加剂为稀土矿、电气石和长石的混合物，稀土矿、电气石和长石的质量比为1:3:1；颜填料为二氧化钛、硅藻土和高岭土的混合物，二氧化钛：硅藻土：高岭土质量比为1:2：5；流平剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物；增稠剂为羟乙基纤维素增稠剂和碱溶涨类增稠剂中的两种的组合。

具体制备方法为：

(1)在反应罐中依次缓慢加入去离子水、流平剂、润湿分散剂、杀菌剂、pH调节剂、成膜助剂和消泡剂混合，以500-600rmp的速度搅拌2-20min至均匀；

(2)将颜填料、负离子添加剂、活性炭、纳米二氧化硅、微米级消光粉依次缓慢加入反应罐，提高分散速度至800-1000rmp,搅拌1-30min至漆浆均匀至细度≤50um；

(3)将水性合成树脂乳液的缓慢加入反应罐，搅拌1-5min，测初始粘度，根据初始粘度缓慢加入增稠剂，调整粘度至斯托默粘度80-100KU(环境温度25℃)，即得到一种防雾霾涂料。

实施例3

一种防雾霾水漆，包括如下重量份的组分：

其中，负离子添加剂为稀土矿、电气石和长石的混合物，稀土矿、电气石和长石的质量比为1:5:3；颜填料为二氧化钛、硅藻土和高岭土的混合物，二氧化钛：硅藻土：高岭土质量比为1:3：4；增稠剂为羟乙基纤维素增稠剂。

具体制备方法为：

(1)在反应罐中依次缓慢加入去离子水、流平剂、润湿分散剂、杀菌剂、pH调节剂、成膜助剂和消泡剂混合，以500-600rmp的速度搅拌2-20min至均匀；

(2)将颜填料、负离子添加剂、活性炭、纳米二氧化硅、微米级消光粉依次缓慢加入反应罐，提高分散速度至800-1000rmp,搅拌1-30min至漆浆均匀至细度≤50um；

(3)将水性合成树脂乳液的缓慢加入反应罐，搅拌1-5min，测初始粘度，根据初始粘度缓慢加入增稠剂，调整粘度至斯托默粘度80-100KU(环境温度25℃)，即得到一种防雾霾涂料。

将制得的防雾霾水漆进行检验，测得的各项技术指标见表1。检测方法参照相关涂料国家标准GB/T 9755。

表1

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种防雾霾水漆，其特征在于：包括如下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的一种防雾霾水漆，其特征在于所述负离子添加剂为稀土矿、电气石和长石的混合物，其中，稀土矿、电气石和长石的质量比为1:1-5:1-3。

3.根据权利要求1所述的一种防雾霾水漆，其特征在于所述水性合成树脂乳液为硅丙乳液。

4.根据权利要求1所述的一种防雾霾水漆，其特征在于所述纳米二氧化硅为疏水型气相纳米二氧化硅，平均粒径小于100纳米。

5.根据权利要求1所述的一种防雾霾水漆，其特征在于所述微米级消光粉为平均粒径为3-5微米的超细消光粉。

6.根据权利要求1所述的一种防雾霾水漆，其特征在于所述润湿分散剂为烷基聚氧乙烯醚类；pH调节剂为醇胺类有机物。

7.根据权利要求1所述的一种防雾霾水漆，其特征在于所述颜填料为二氧化钛、硅藻土和高岭土的混合物，其中，二氧化钛：硅藻土：高岭土的质量比为1:2-5：2-5。

8.根据权利要求1所述的一种防雾霾水漆，其特征在于所述流平剂为无溶剂聚氨酯类流平剂或聚硅氧烷-聚醚共聚物中的任意一种；增稠剂为羟乙基纤维素增稠剂和碱溶涨类增稠剂中的一种或两种的组合；消泡剂为有机硅消泡剂。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种防雾霾水漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)先加入去离子水、流平剂、润湿分散剂、杀菌剂、pH调节剂、成膜助剂和消泡剂，混合，搅拌至均匀；

(2)再加入颜填料、负离子添加剂、活性炭、纳米二氧化硅、微米级消光粉，搅拌至漆浆均匀至细度≤50um；

(3)加入水性合成树脂乳液，搅拌，测初始粘度，根据初始粘度缓慢加入增稠剂，调整粘度至斯托默粘度80-100KU/25℃，即得到一种防雾霾水漆。

10.根据权利要求9所述的一种防雾霾水漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)先加入去离子水、流平剂、润湿分散剂、杀菌剂、pH调节剂、成膜助剂和消泡剂，混合，以500-600rmp的速度搅拌2-20min至均匀；

(2)再加入颜填料、负离子添加剂、活性炭、纳米二氧化硅、微米级消光粉，提高分散速度至800-1000rmp,搅拌1-30min至漆浆均匀至细度≤50um；

(3)加入水性合成树脂乳液，搅拌，测初始粘度，根据初始粘度缓慢加入增稠剂，调整粘度至斯托默粘度80-100KU/25℃，即得到一种防雾霾水漆。