CN107459884A - 一种空气净化设备用防尘导静电环保涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气净化设备用防尘导静电环保涂料，其特征在于以重量份数计，由单组份组成，包括如下组分：水性氟碳乳液40‑45份，成膜助剂2‑3份，填料15‑20份，流变助剂0.3‑0.5份，流平剂1‑1.5份，消泡剂0.7‑1份，分散剂0.5‑1.5份，增稠剂1‑3份，PH调节剂0.1‑0.2份，荷叶效应助剂0.5‑1.5份，纳米二氧化钛水分散液1‑2份，石墨烯分散液3‑5，水13‑15份。该空气净化设备用防尘导电环保涂料，分散介质为水，健康无毒；采用耐候性、耐沾污性能良好的水性氟碳乳液，配合荷叶效应助剂与纳米二氧化钛水分散液的协同作用，使涂层表面形成荷叶状凹凸，耐沾污性能优异，可有效减少空气净化设备如空气净化器、空调、新风机等进风口处的灰尘堆积。通过添加石墨烯分散液，提高漆膜导电性能，减少部分空气净化设备的光污染和声污染。

Description

一种空气净化设备用防尘导静电环保涂料

技术领域

本发明属于环保涂料技术领域，特别涉及一种水性、防尘导静电的环保涂料。

背景技术

空气净化设备如空气净化器、空调、新风等不开启时会有灰尘落在出风口或别处；开启时会有少量回风卷入机器造成局部灰尘，此时有一些密度大的大颗粒也有几率落在出风口处，还有一些未完全过滤的剩余颗粒物的附着也会导致局部灰尘。

此外，目前市面上的空气净化器，总体分为过滤和静电集尘两种类型，对于静电集尘式，由于静电集尘是通过电极板来吸附空气中的颗粒物，因而，不可避免地会有静电光和噼啪的响声，给家庭生活带来光污染和声污染。

针对以上问题，目前市场上还没有良好的解决办法。因此，本领域亟待开发出一种能够减少灰尘沾污、导静电的涂料，涂覆在机器表面，有效解决上述问题。

目前，市面上存在防尘涂料与导静电涂料，存在以下问题：

(1)两种涂料功能独立分开，没有能够同时具备两种功能的涂料。

(2)防尘涂料大都采用硅烷改性丙烯酸树脂和溶剂型氟碳树脂，前者耐候性较差，室外长期使用易粉化脱落，且为双组份，制备、施工过程较单组份繁琐；溶剂型氟碳树脂，VOC含量高，不利于人体健康。

因此，本领域亟待开发一种防尘导静电环保涂料，所述涂料通过采用环保健康、耐沾污性能优异的水性氟碳乳液，配合荷叶效应助剂和纳米二氧化钛水分散液，使涂层表面形成凹凸不平类似荷叶的表面，表面灰尘及污渍难以附着，即便少量落灰后也极易清洁。同时采用石墨烯水分散液，使涂层具备导静电能力，大大减少空气净化设备的光污染和声污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种空气净化设备用防尘、导静电的环保涂料。所述空气净化设备用防尘导电环保涂料以重量份数计，由单组份组成，包括如下组分：水性氟碳乳液40-45份，成膜助剂2-3份，填料15-20份，流变助剂0.3-0.5份，流平剂1-1.5份，消泡剂0.7-1份，分散剂0.5-1.5份，增稠剂1-3份，PH调节剂0.1-0.2份，荷叶效应助剂0.5-1.5份，纳米二氧化钛水分散液1-2份，石墨烯分散液3-5，水13-15份。

其中所述水性氟碳乳液，使用时，先用氨水中和，再加入成膜助剂，防止PH值急剧变化导致乳液破乳。

其中所述水性氟碳乳液优选大金ZEFFLE VEW-7001。

其中所述成膜助剂丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯比例为25％：65％：10％，酯含量≥99％，酸值≤0.30mgKOH/g，沸点200℃。优选杜邦DBE。

其中所述填料为金红石型二氧化钛，优选1000目、添加比例20％。当添加量过少时，漆膜容易高温变粘，防尘性能下降，当添加量过多时，漆膜致密性下降，漆膜遇水时，落在漆膜上的灰尘会随水分进入漆膜，水分挥发后，灰尘留在漆膜内部，降低漆膜的耐沾污性能。

其中所述分散剂颜料亲和团的高分子量嵌段共聚物，优选BYK190。

其中所述流平剂为3018聚醚改性有机硅流平剂。

其中所述硅油类消泡剂优选BYK028、BYK024、BYK025等牌号中的一种或几种，最优选BYK028。

其中所述荷叶效应助剂为含羟基官能团的有机硅改性聚丙烯酸酯溶液，优选BYK3700。

其中所述增稠剂为羟甲基纤维素增稠剂。

其中所述纳米二氧化钛水分散液为金红石型透明分散液，粒径为10nm。

其中所述石墨烯分散液分散介质为水，固含量5％，固含量过高，分散液稳定性下降，容易团聚。优选添加量在5％，添加量过低时，填料之间被分隔开不能形成网络，漆膜不导静电，添加量过高时，增加涂料成本，不利于大规模推广应用。优选牌号为先丰纳米XFDP01。

本发明空气净化设备用防尘导电环保涂料的制备方法包括如下步骤：

(1)将羟甲基纤维素加入到100℃的蒸馏水中，不断搅拌至羟甲基纤维素溶解至均匀粘稠状态，冷却至室温备用。

(2)在烧杯内加去离子水，然后滴入分散剂，待分散剂均匀分散后，加入填料金红石型二氧化钛，搅拌均匀后倒入锥形磨中，研磨细度至60微米以下的浆料。

(3)将水性氟碳树脂稀用氨水中和后，加入成膜助剂并混合均匀，得到树脂基料。

(4)在烧杯内依次加入去离子水、消泡剂、流平剂、流变助剂、(2)中的浆料，玻璃棒搅拌均匀后，再缓慢加入(3)中的树脂基料，最后将冷却至室温的粘稠状羟甲基纤维素加入到溶液中，玻璃棒初步搅拌至溶液中无粘稠状羟甲基纤维素存在后，高速分散20-30分钟。

(5)最后，添加石墨烯分散液、纳米二氧化钛水分散液和荷叶效应助剂，超声波震荡10min后，得到空气净化设备用防尘导电环保涂料。

优选地，步骤(1)中配制的增稠剂溶液浓度为10-20wt％，优选20wt％。

优选地，步骤(4)中的高速分散机转速为500-800r/min转速下20-30min，优选700r/min转速下30min，过大涂料易飞溅，过小分散时间拉的过长。

优选地，步骤(5)中的超声波震荡机为40-100kHz工作频率下5-10min，优选50kHz工作频率下10min。

本发明的优点如下：

(1)所选的氟碳树脂水性环保，因氟含量、玻璃化温度均高于市面上常见水性氟碳树脂，因而常温下不容易反粘，耐沾污、耐候性能优异，可用于室内外设备的喷涂。

(2)荷叶效应助剂与纳米二氧化钛水分散液的同时应用，使得漆膜表面粗糙的微米乳突结构与纳米结构产生协同作用，进一步提高了漆膜的防尘耐沾污性能。

(2)通过添加石墨烯水分散液，使得漆膜同时具备防尘、导静电两种性能。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。

实施例1中选用的为本发明中的同时添加纳米二氧化钛水分散液、荷叶效应助剂配方，对比例1-2分别只添加纳米二氧化钛水分散液和荷叶效应助剂。

实施例2中添加5％石墨烯水分散液，对比例3-5中分别添加2％、3％、6％石墨烯水分散液。

实施例3中添加了20％的金红石型二氧化钛，对比例6-7中分别添加了15％、25％的金红石型二氧化钛。

水性氟碳乳液40-45份，成膜助剂2-3份，填料15-20份，流变助剂0.3-0.5份，流平剂1-1.5份，消泡剂0.7-1份，分散剂0.5-1.5份，增稠剂1-3份，PH调节剂0.1-0.2份，荷叶效应助剂0.5-1.5份，纳米二氧化钛水分散液1-2份，石墨烯分散液3-5，水13-15份。

性能测试：

按表1给出的测试方法测定实施例和对比例给出的涂料，以及涂覆对应涂料获得的漆膜的性能；其中涂覆对应涂料的方法为喷涂施工，其中附着力性能测试中漆膜涂覆厚度为20～30μm，耐水、耐沾污性的涂覆厚度为60～70μm。

表1性能测试指标和方法

表2实施例1组分配比及对比例1-2组分配比

原材料	实施例1	对比例1	对比例2
				ZEFFLEVEW-7001水性氟碳树脂	45	45	45
成膜助剂	3	3	3
				金红石型二氧化钛	20	20	20
分散剂	1.5	1.5	1.5
				流平剂	1	1	1
消泡剂	1	1	1
				流变助剂	0.5	0.5	0.5
荷叶效应助剂	1.5	1.5	-
				纳米二氧化钛水分散液	2	-	2
石墨烯分散液	5	5	5
				增稠剂	1.5	1.5	1.5
PH值调节剂	0.2	0.2	0.2
				去离子水	15	15	15

以上实施例与对比例涂料的制备方法如下：

(1)将羟甲基纤维素加入到100℃的蒸馏水中，不断搅拌至羟甲基纤维素溶解至均匀粘稠状态，冷却至室温备用。

(2)在烧杯内加去离子水，然后滴入分散剂，待分散剂均匀分散后，加入填料金红石型二氧化钛，搅拌均匀后倒入锥形磨中，研磨细度至60微米以下的浆料。

(3)将水性氟碳树脂稀用氨水中和后，加入成膜助剂并混合均匀，得到树脂基料。

(4)在烧杯内依次加入去离子水、消泡剂、流平剂、流变助剂、(2)中的浆料，玻璃棒搅拌均匀后，再缓慢加入(3)中的树脂基料，最后将冷却至室温的粘稠状羟甲基纤维素加入到溶液中，玻璃棒初步搅拌至溶液中无粘稠状羟甲基纤维素存在后，高速分散20-30分钟。

(5)最后，添加石墨烯分散液、纳米二氧化钛水分散液和荷叶效应助剂，超声波震荡10min后，得到空气净化设备用防尘导电环保涂料。

表3实施例1及对比例1-2性能测试结果

序号	项目	实施例1	对比例1	对比例2
					1	容器中状态	均匀流体	均匀流体	均匀流体
2	漆膜颜色	无色透明	无色透明	无色透明
					3	漆膜外观	漆膜平整	漆膜平整	漆膜平整
4	附着力(划格法)，级	1	1	1
					5	耐水性	合格	合格	合格
6	耐沾污性	合格	不合格	不合格
					7	耐老化性	合格	合格	合格
8	VOC，g/l	合格	合格	合格
					9	导静电能力	合格	合格	合格

表4实施例2组分配比及对比例3-5组分配比

原材料	实施例2	对比例3	对比例4	对比例5
					ZEFFLEVEW-7001水性氟碳树脂	45	45	45	45
成膜助剂	3	3	3	3
					金红石型二氧化钛	20	20	20	20
分散剂	1.5	1.5	1.5	1.5
					流平剂	1	1	1	1
消泡剂	1	1	1	1
					流变助剂	0.5	0.5	0.5	0.5
荷叶效应助剂	1.5	1.5	1.5	1.5
					纳米二氧化钛水分散液	2	2	2	2
石墨烯分散液	5	2	3	6
					增稠剂	1.5	1.5	1.5	1.5
PH值调节剂	0.2	0.2	0.2	0.2
					去离子水	15	15	15	15

以上实施例与对比例涂料的制备方法如下：

(1)将羟甲基纤维素加入到100℃的蒸馏水中，不断搅拌至羟甲基纤维素溶解至均匀粘稠状态，冷却至室温备用。

(2)在烧杯内加去离子水，然后滴入分散剂，待分散剂均匀分散后，加入填料金红石型二氧化钛，搅拌均匀后倒入锥形磨中，研磨细度至60微米以下的浆料。

(3)将水性氟碳树脂稀用氨水中和后，加入成膜助剂并混合均匀，得到树脂基料。

(4)在烧杯内依次加入去离子水、消泡剂、流平剂、流变助剂、(2)中的浆料，玻璃棒搅拌均匀后，再缓慢加入(3)中的树脂基料，最后将冷却至室温的粘稠状羟甲基纤维素加入到溶液中，玻璃棒初步搅拌至溶液中无粘稠状羟甲基纤维素存在后，高速分散20-30分钟。

(5)最后，添加石墨烯分散液、纳米二氧化钛水分散液和荷叶效应助剂，超声波震荡10min后，得到空气净化设备用防尘导电环保涂料。

表5实施例2及对比例3-5性能测试结果

序号	项目	实施例2	对比例3	对比例4	对比例5
						1	容器中状态	均匀流体	均匀流体	均匀流体	均匀流体
2	漆膜颜色	无色透明	无色透明	无色透明	无色透明
						3	漆膜外观	漆膜平整	漆膜平整	漆膜平整	漆膜平整
4	附着力(划格法)，级	1	1	1	1
						5	耐水性	合格	合格	合格	合格
6	耐沾污性	合格	合格	合格	合格
						7	耐老化性	合格	合格	合格	合格
8	VOC，g/l	合格	合格	合格	合格
						9	导静电能力	合格	不合格	合格	合格

表6实施例3组分配比及对比例6-7组分配比

以上实施例与对比例涂料的制备方法如下：

(1)将羟甲基纤维素加入到100℃的蒸馏水中，不断搅拌至羟甲基纤维素溶解至均匀粘稠状态，冷却至室温备用。

(2)在烧杯内加去离子水，然后滴入分散剂，待分散剂均匀分散后，加入填料金红石型二氧化钛，搅拌均匀后倒入锥形磨中，研磨细度至60微米以下的浆料。

(3)将水性氟碳树脂稀用氨水中和后，加入成膜助剂并混合均匀，得到树脂基料。

(4)在烧杯内依次加入去离子水、消泡剂、流平剂、流变助剂、(2)中的浆料，玻璃棒搅拌均匀后，再缓慢加入(3)中的树脂基料，最后将冷却至室温的粘稠状羟甲基纤维素加入到溶液中，玻璃棒初步搅拌至溶液中无粘稠状羟甲基纤维素存在后，高速分散20-30分钟。

(5)最后，添加石墨烯分散液、纳米二氧化钛水分散液和荷叶效应助剂，超声波震荡10min后，得到空气净化设备用防尘导电环保涂料。

表7实施例3及对比例6-7性能测试结果

从性能对比表3可以看出，同时添加荷叶效应助剂与纳米二氧化钛水分散液，使得漆膜表面粗糙的微米乳突结构与纳米结构产生协同作用，漆膜的防尘耐沾污性能优于单独使用其中一种的情形。

从性能对比表5可以看出，添加2％石墨烯水分散液时，涂料固化后，由于局部石墨烯彼此之间未能连成网络，漆膜不导静电或导静电能力较弱，当添加量在3％-6％时，漆膜达到相应的导静电要求，但考虑到石墨烯成本较高，本发明中优选5％添加量。

从性能对比表7可以看出，添加20％金红石型二氧化钛时，漆膜防尘耐沾污性能可满足600次循环擦拭要求，过低时，涂层夏季高于玻璃化温度时容易反粘沾灰，防尘能力下降，填料过多时，涂层致密性下降，防尘能力下降。

以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种空气净化设备用防尘导静电环保涂料，其特征在于以重量份数计，由以下组分组成：水性氟碳乳液40-45份，成膜助剂2-3份，填料15-20份，流变助剂0.3-0.5份，流平剂1-1.5份，消泡剂0.7-1份，分散剂0.5-1.5份，增稠剂1-3份，PH调节剂0.1-0.2份，荷叶效应助剂0.5-1.5份，纳米二氧化钛水分散液1-2份，石墨烯分散液3-5，水13-15份。

2.根据权利要求1所述的空气净化设备用防尘导电环保涂料，其特征在于所述水性氟碳树脂是由偏二氟乙烯共聚物和甲基丙烯酸甲酯共聚物合成的热塑性乳液，固含量45％-55％，PH值为7.0-8.2，23℃时粘度为25-50mPa.s(BM型粘度计)，F含量18％-36％，玻璃化温度15-30℃。更优选固含量51％，PH值8.2，23℃时粘度为25mPa.s(BM型粘度计)，F含量18％，玻璃化温度30℃。

3.根据权利要求1所述的空气净化设备用防尘导电环保涂料，其特征在于所述的成膜助剂是由丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯按比例配比而成。优选比例为15-25％：55-65％：10-15％，酯含量≥99％，酸值≤0.30mgKOH/g，沸点190-225℃。成膜助剂更优选丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯比例为25％：65％：10％，酯含量≥99％，酸值≤0.30mgKOH/g，沸点210℃。

4.根据权利要求1所述的空气净化设备用防尘导电环保涂料，其特征在于所述的填料为金红石型二氧化钛，优选800-1000目，添加比例15％-20％。更优选为1000目，添加比例20％。

5.根据权利要求1所述的空气净化设备用防尘导电环保涂料，其特征在于所述流变助剂优选缔合疏水改性丙烯酸碱溶胀型或疏水改性的乙氧基化聚氨酯中的一种。更优选为缔合疏水改性丙烯酸碱溶胀型。

6.根据权利要求1所述的空气净化设备用防尘导电环保涂料，其特征在于，所述流平剂优选聚醚改性有机硅类、丙烯酸类或氟碳化合类中的一种或多种混合；更优选为聚醚改性有机硅类，不挥发份为15～30wt％。所述增稠剂优选聚氨酯类、丙烯酸类和纤维素中的一种或两种混合；更优选为羟甲基纤维素增稠剂，PH值7-9，粒度80，粘度小于300。所述消泡剂优选硅油、聚醚类；更优选为硅油类。所述分散剂为颜料亲和团的高分子量嵌段共聚物，不挥发物占40％，酸值10mgKOH/g。所选PH调节剂为氨水，浓度为28％。

7.根据权利要求1所述的空气净化设备用防尘导电环保涂料，其特征在于，所选荷叶效应助剂优选有机硅改性聚丙烯酸酯溶液或聚醚改性羟基官能性聚二甲基硅氧烷溶液；更优选为含羟基官能团的有机硅改性聚丙烯酸酯溶液，不挥发份25％，羟值为30mgKOH/g。

8.根据权利要求1所述的空气净化设备用防尘导电环保涂料，其特征在于，所述纳米二氧化钛水分散液为金红石型透明分散液，粒径为10nm。

9.根据权利要求1所述的空气净化设备用防尘导电环保涂料，其特征在于，所述石墨烯分散液分散介质为水，固含量5％。

10.根据权利要求1所述的空气净化设备用防尘导电环保涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将羟甲基纤维素加入到100℃的蒸馏水中，不断搅拌至羟甲基纤维素溶解至均匀粘稠状态，冷却至室温备用。

(2)在烧杯内加去离子水，然后滴入分散剂，待分散剂均匀分散后，加入填料金红石型二氧化钛，搅拌均匀后倒入锥形磨中，研磨细度至60微米以下的浆料。

(3)将水性氟碳树脂稀用氨水中和后，加入成膜助剂并混合均匀，得到树脂基料。

(4)在烧杯内依次加入去离子水、消泡剂、流平剂、流变助剂、(2)中的浆料，玻璃棒搅拌均匀后，再缓慢加入(3)中的树脂基料，最后将冷却至室温的粘稠状羟甲基纤维素加入到溶液中，玻璃棒初步搅拌至溶液中无粘稠状羟甲基纤维素存在后，高速分散20-30分钟。

(5)最后，添加石墨烯分散液、纳米二氧化钛水分散液和荷叶效应助剂，超声波震荡10min后，得到空气净化设备用防尘导电环保涂料。