CN107502007B - 一种改性硅藻土水性环保油漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性硅藻土水性环保油漆及其制备方法，它是由下述重量份的原料组成：丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯合成树脂、二丙二醇丁醚、去离子水、脂肪酸聚乙二醇酯、增稠剂、消泡剂、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、氧化锌、流平剂、钛白浆、改性硅藻土、水性硅烷偶联剂；本发明合成的改性硅藻土水性环保油漆由于采用无机絮凝剂对硅藻土进行改性，增强了水性环保油漆漆膜的内聚力和粘附力。因此，即使外界环境发生变化，被吸附的有害芳香烃物质也不会逃逸出来，达到了永久性的吸附效果。

Description

一种改性硅藻土水性环保油漆及其制备方法

技术领域

本发明主要涉及一种环保漆及其制备方法，尤其涉及一种改性硅藻土的水性环保油漆及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，越来越多的人注重房屋装修的品质。作为一种功能性、环保型水性涂料，油性漆具有装饰效果明显漆膜色彩绚丽、易于清洗等优点，广泛应用于家具、布艺家具、厨房家具等。然而油性漆已成为危害人类生活健康的“头号杀手”。油性漆中含有大量苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离TDI、重金属等有毒有害物质，而且伴有难闻的刺激气味，这些有毒气体挥发后，对人体危害极大，轻则使人易疲劳、记忆力减退、注意力不集中、眼睛流泪、皮肤发黄；重则出现疲乏、情绪不稳、自控能力和自主性下降等持久的性格及情绪改变；更重者出现智力受损、痴呆、失去工作能力等等。

目前常见的油漆为水性油漆，它是以水作为溶剂的油漆，然而水性漆对施工过程中及材质的表面清洁度要求很高，如果清理得不是很干净，那么水性漆涂出的效果也会受到大大影响。另一个缺点就是，水性漆的耐水性不够好，而且目前的水性油漆对于有害物质的吸附性能不好，导致其环保效应不够明显。因此，导致了在装修的时候很多人放弃这种涂料。

硅藻土的主要成分为蛋白石，富含多种有益矿物质，质地轻软，电子显微镜显示硅藻土离子表面具有无数微小的孔穴，孔隙率达90％以上，比表面积高达65m²/g，具有较强的物理吸附性能和离子交换性能，同时硅藻土还具有较好的隔音效果，因此硅藻土通常用作环保的涂料。但是硅藻土本身只能将甲醛吸附在空穴中，当外界环境发生变化时，这些甲醛会从空穴逃逸并扩散到空气中。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种改性硅藻土水性环保油漆，解决了现有硅藻土水性油漆中甲醛随外界环境变化而逃逸到空气中，不能永久性的吸附，造成人体二次污染的问题。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改性硅藻土水性环保油漆，其特征在于，包括如下重量份的组份：丙烯酸酯乳液10-16份；水性聚氨酯合成树脂 6-8份；二丙二醇丁醚 1-2份；去离子水16-18份；脂肪酸聚乙二醇酯 0.2-0.5份；增稠剂 8-10份；消泡剂0.1-0.25份；琥珀酸二异辛酯磺酸钠 0.3-0.7份；氧化锌 0.1-0.2份；流平剂 0.1-0.2份；钛白浆7-15份；改性硅藻土 20-30份；水性硅烷偶联剂 0.5-0.7份。

改性硅藻土采用如下的方法制备：

1）称取硅藻土原土500 g放入2L的烧杯中，向其中慢慢滴加500 mL 4 mol﹒L^-1盐酸溶液，滴加完毕后，将其放入水浴80℃下浸泡2小时，抽滤、洗涤；再向滤饼中加入500mL4mol﹒L^-1氢氧化钾溶液，浸泡5小时，过滤，再用去离子水洗涤滤饼，烘干得优质硅藻土，备用；

2）称取140g步骤1）中制备好的优质硅藻土放置负载皿中，再称取50g无机絮凝剂于50mL的样品管中，加25mL无水甲醇，超声5分钟；采用移液枪将无机絮凝剂全部加入负载皿中，滴加后超声10分钟，放置空气中老化过夜；之后将所获得的粉末置于氮气气氛下，以5℃/min的升温速率加热至500℃，即获得改性硅藻土；所述无机絮凝剂包括硫酸亚铁和氯化铝中的一种。

进一步，所述增稠剂为无机增稠剂、纤维素类增稠剂、聚丙烯酸酯和缔合型聚氨酯增稠剂中的一种或多种；所述消泡剂为聚氧丙烯甘油醚和聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚中的一种或多种；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、氟改性丙烯酸酯中的一种或多种。

上述改性硅藻土水性环保油漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将上述脂肪酸聚乙二醇酯分为A、B两份，A份：B份的质量比为1:2；

2）将上述重量份水性聚氨酯合成树脂与脂肪酸聚乙二醇酯A份混合加入反应器中，在600-800转/分的条件下，超声搅拌混合10分钟，得混合液a；

3）向混合液a中加入上述重量份丙烯酸酯乳液，在800-1000转/分的条件下，超声搅拌混合15分钟，得混合液b ；

4）向混合液b中依次加入上述重量份二丙二醇丁醚、去离子水、脂肪酸聚乙二醇酯B份、消泡剂，在1000-1500转/分的条件下，超声搅拌混合8-12分钟，得混合液c；

5）向混合液c中依次加入上述重量份琥珀酸二异辛酯磺酸钠、氧化锌、流平剂、水性硅烷偶联剂，在900-1000转/分的条件下，超声搅拌混合40分钟，得混合液d；

6）向混合液d中依次加入上述重量份改性硅藻土、钛白浆，搅拌30分钟后向其中缓慢加入增稠剂并继续搅拌30分钟至混合均匀，即得到所述改性硅藻土水性环保油漆。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明合成的改性硅藻土水性环保油漆由于采用无机絮凝剂对硅藻土进行改性，无机絮凝剂能够提供大量的络合离子，这些络合离子与甲醛通过共价键的作用形成一种螯合物，而这些螯合物又能够被硅藻土吸附。正是由于无机絮凝剂的加入，大大增加了硅藻土与甲醛的接触几率，增强了水性环保油漆漆膜的内聚力和粘附力。因此，即使外界环境发生变化，被吸附的甲醛也不会逃逸出来，达到了永久性的吸附效果。

2、本发明对硅藻土提纯采用先酸处理后碱处理，该提纯方法操作简便，易于得到品位较高的优质硅藻土，且酸洗及碱洗后的废酸废碱可以回收再利用，避免了资源浪费，更符合可持续发展原则，保护了环境。

3、本发明采用浸渍法对硅藻土进行改性，操作简单，采用的改性剂为常见的试剂硫酸亚铁和氯化铝，改性剂价格便宜，降低了生产成本。

4、本发明合成的改性硅藻土水性环保油漆制备方法简单，易于进行工业化大生产，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程，本发明的保护范围不限于以下的实施例。

实施例1

一种改性硅藻土水性环保油漆，其特征在于，包括如下重量份的组份：丙烯酸酯乳液13份；水性聚氨酯合成树脂7份；二丙二醇丁醚 1.5份；去离子水17份；脂肪酸聚乙二醇酯0.35份；聚丙烯酸酯 9份；聚氧丙烯甘油醚0.2份；琥珀酸二异辛酯磺酸钠 0.5份；氧化锌0.15份；聚二甲基硅氧烷 0.15份；钛白浆11份；改性硅藻土 25份；水性硅烷偶联剂 0.6份。

改性硅藻土采用如下的制备方法：

1）称取硅藻土原土500 g放入2L的烧杯中，向其中慢慢滴加500 mL 4 mol﹒L^-1盐酸溶液，滴加完毕后，将其放入水浴80℃下浸泡2小时，抽滤、洗涤；再向滤饼中加入500mL4mol﹒L^-1氢氧化钾溶液，浸泡5小时，过滤，再用去离子水洗涤滤饼，烘干得优质硅藻土，备用；

2）称取140g步骤1）中制备好的优质硅藻土放置负载皿中，再称取50g无机絮凝剂硫酸亚铁于50mL的样品管中，加入25mL无水甲醇，超声5分钟；采用移液枪将无机絮凝剂硫酸亚铁溶液全部加入负载皿中，滴加后超声10分钟，放置空气中老化过夜；之后将所获得的粉末置于氮气气氛下，以5℃/min的升温速率加热至500℃，即获得改性硅藻土。

上述改性硅藻土水性环保油漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将上述脂肪酸聚乙二醇酯分为A、B两份，A份：B份的质量比为1:2；

2）将上述重量份水性聚氨酯合成树脂与脂肪酸聚乙二醇酯A份混合加入反应器中，在600-800转/分的条件下，超声搅拌混合10分钟，得混合液a；

3）向混合液a中加入上述重量份丙烯酸酯乳液，在800-1000转/分的条件下，超声搅拌混合15分钟，得混合液b；

4）向混合液b中依次加入上述重量份二丙二醇丁醚、去离子水、脂肪酸聚乙二醇酯B份、聚氧丙烯甘油醚，在1000-1500转/分的条件下，超声搅拌混合8-12分钟，得混合液c；

5）向混合液c中依次加入上述重量份琥珀酸二异辛酯磺酸钠、氧化锌、聚二甲基硅氧烷、水性硅烷偶联剂，在900-1000转/分的条件下，超声搅拌混合40分钟，得混合液d；

6）向混合液d中依次加入上述重量份改性硅藻土、钛白浆，搅拌30分钟后向其中缓慢加入聚丙烯酸酯并继续搅拌30分钟至混合均匀，即得到所述改性硅藻土水性环保油漆。

实施例2

一种改性硅藻土水性环保油漆，其特征在于，包括如下重量份的组份：丙烯酸酯乳液10份；水性聚氨酯合成树脂 6份；二丙二醇丁醚 1份；去离子水16份；脂肪酸聚乙二醇酯0.2份；缔合型聚氨酯8份；聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚0.1份；琥珀酸二异辛酯磺酸钠0.3份；氧化锌 0.1份；烷基改性有机硅氧烷 0.1份；钛白浆7份；改性硅藻土20份；水性硅烷偶联剂0.5份。

改性硅藻土采用如下的制备方法：

1）称取硅藻土原土500 g放入2L的烧杯中，向其中慢慢滴加500 mL 4 mol﹒L^-1盐酸溶液，滴加完毕后，将其放入水浴80℃下浸泡2小时，抽滤、洗涤；再向滤饼中加入500mL4mol﹒L^-1氢氧化钾溶液，浸泡5小时，过滤，再用去离子水洗涤滤饼，烘干得优质硅藻土，备用；

2）称取140g步骤1）中制备好的优质硅藻土放置负载皿中，再称取50g无机絮凝剂氯化铝于50mL的样品管中，加入25mL无水甲醇，超声5分钟；采用移液枪将无机絮凝剂氯化铝溶液全部加入负载皿中，滴加后超声10分钟，放置空气中老化过夜；之后将所获得的粉末置于氮气气氛下，以5℃/min的升温速率加热至500℃，即获得改性硅藻土。

上述改性硅藻土水性环保油漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将上述脂肪酸聚乙二醇酯分为A、B两份，A份：B份的质量比为1:2；

2）将上述重量份水性聚氨酯合成树脂与脂肪酸聚乙二醇酯A份混合加入反应器中，在600-800转/分的条件下，超声搅拌混合10分钟，得混合液a；

3）向混合液a中加入上述重量份丙烯酸酯乳液，在800-1000转/分的条件下，超声搅拌混合15分钟，得混合液b；

4）向混合液b中依次加入上述重量份二丙二醇丁醚、去离子水、脂肪酸聚乙二醇酯B份、聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚，在1000-1500转/分的条件下，超声搅拌混合8-12分钟，得混合液c；

5）向混合液c中依次加入上述重量份琥珀酸二异辛酯磺酸钠、氧化锌、烷基改性有机硅氧烷、水性硅烷偶联剂，在900-1000转/分的条件下，超声搅拌混合40分钟，得混合液d；

6）向混合液d中依次加入上述重量份改性硅藻土、钛白浆，搅拌30分钟后向其中缓慢加入缔合型聚氨酯并继续搅拌30分钟至混合均匀，即得到所述改性硅藻土水性环保油漆。

上述方法制备的改性硅藻土水性环保油漆由于采用无机絮凝剂对硅藻土进行改性，无机絮凝剂能够提供大量的络合离子，这些络合离子与甲醛通过共价键的作用形成一种螯合物，而这些螯合物又能够被硅藻土吸附。正是由于无机絮凝剂的加入，大大增加了硅藻土与甲醛的接触几率，增强了水性环保油漆漆膜的内聚力和粘附力。因此，即使外界环境发生变化，被吸附的甲醛也不会逃逸出来，达到了永久性的吸附效果。

下表1给出了采用本发明方法制备的水性环保油漆与现有水性环保油漆随时间变化释放甲醛的关系。

表1为水性环保油漆释放甲醛含量随时间的关系

从表中可知，一年之后实施例1和实施例2释放甲醛的含量为0.001 mg/m³，而现有水性油漆中释放甲醛的含量为0.065 mg/m³，这明显高于采用本发明方法制备的水性油漆。根据中华人民共和国国家标准《居室空气中甲醛的卫生标准》规定：居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08毫克／立方米。现有油漆在一年后甲醛的释放含量虽达到国家标准，但是其含量仍比较高。可见，采用本发明方法制备的改性硅藻土水性环保油漆吸附甲醛的效果更佳，安全性更好。

本发明的上述实施仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种改性硅藻土水性环保油漆，其特征在于，由如下重量份的组份构成：丙烯酸酯乳液10-16份；水性聚氨酯合成树脂 6-8份；二丙二醇丁醚 1-2份；去离子水16-18份；脂肪酸聚乙二醇酯 0.2-0.5份；增稠剂 8-10份；消泡剂0.1-0.25份；琥珀酸二异辛酯磺酸钠 0.3-0.7份；氧化锌 0.1-0.2份；流平剂 0.1-0.2份；钛白浆7-15份；改性硅藻土 20-30份；水性硅烷偶联剂 0.5-0.7份；改性硅藻土采用如下的方法制备：

1）称取硅藻土原土500 g放入2L的烧杯中，向其中慢慢滴加500 mL 4 mol﹒L^-1盐酸溶液，滴加完毕后，将其放入水浴80℃下浸泡2小时，抽滤、洗涤；再向滤饼中加入500mL4mol﹒L^-1氢氧化钾溶液，浸泡5小时，过滤，再用去离子水洗涤滤饼，烘干得优质硅藻土，备用；

2）称取140g步骤1）中制备好的优质硅藻土放置负载皿中，再称取50g无机絮凝剂于50mL的样品管中，加入25mL无水甲醇，超声5分钟；采用移液枪将无机絮凝剂全部加入负载皿中，滴加后超声10分钟，放置空气中老化过夜；之后将所获得的粉末置于氮气气氛下，以5℃/min的升温速率加热至500℃，即获得改性硅藻土；所述无机絮凝剂包括硫酸亚铁和氯化铝中的一种；所述无机絮凝剂用于提供络合离子和甲醛通过共价键作用形成螯合物被硅藻土吸附。

2.根据权利要求1所述的改性硅藻土水性环保油漆，其特征在于，所述增稠剂为无机增稠剂、纤维素类增稠剂、聚丙烯酸酯和缔合型聚氨酯增稠剂中的一种或多种；所述消泡剂为聚氧丙烯甘油醚和聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚中的一种或多种；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、氟改性丙烯酸酯中的一种或多种。

3.权利要求1所述的改性硅藻土水性环保油漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将上述脂肪酸聚乙二醇酯分为A、B两份，A份：B份的质量比为1:2；

2）将上述重量份水性聚氨酯合成树脂与脂肪酸聚乙二醇酯A份混合加入反应器中，在600-800转/分的条件下，超声搅拌混合10分钟，得混合液a；

3）向混合液a中加入上述重量份丙烯酸酯乳液，在800-1000转/分的条件下，超声搅拌混合15分钟，得混合液b；

4）向混合液b中依次加入上述重量份二丙二醇丁醚、去离子水、脂肪酸聚乙二醇酯B份、消泡剂，在1000-1500转/分的条件下，超声搅拌混合8-12分钟，得混合液c；

5）向混合液c中依次加入上述重量份琥珀酸二异辛酯磺酸钠、氧化锌、流平剂、水性硅烷偶联剂，在900-1000转/分的条件下，超声搅拌混合40分钟，得混合液d；

6）向混合液d中依次加入上述重量份改性硅藻土、钛白浆，搅拌30分钟后向其中缓慢加入增稠剂并继续搅拌30分钟至混合均匀，即得到所述改性硅藻土水性环保油漆。