CN107722735A - 表面处理材料、表面处理材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的表面处理材料，包括氯化橡胶涂料及纳米贵金属颗粒，可以催化室内空气中的氧气与甲醛、苯、氨、TVOC等室内有害气体加速氧化还原作用，并将有害气体分解成二氧化碳和水等无害物质；同时，纳米贵金属颗粒催化剂在催化氧气与有害气体作用的过程中，本身不参与任何化学反应，因此纳米贵金属颗粒不会产生消耗，可以长时间持续发挥室内空气净化作用。此外，本发明还提供了一种上述表面处理材料的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种表面处理材料及其制备方法。
背景技术
据统计，现代的人类有80％的时间在室内空间中活动，因此，室内空气的 洁净度对人体健康的影响具有非常关键的影响由于工业的进步发达与人们追求 美观舒适的需求，大量的人工合成物品进入居家室内，例如人造橱柜、人造木 板、窗帘、沙发、地毯、床垫、塑料、橡胶制品等等，这些人造加工制品，为 了防腐防虫的需求通长使用了大量的胶黏剂及防腐剂，通常会释放甲醛、苯、 氨、VOC等挥发性有害气体，变成是室内空污染物的释放来源，尤其是甲醛的 挥发期长达3-15年，可造成人体眼部刺激，呼吸道疾病、皮肤过敏、白血病、 女性月经紊乱或诱发各种癌症，让室内居住空间不再是个安全的环境，因此， 如何开发一种安全可靠又长期有效的室内空气净化产品，是现代社会的非常迫 切的需求。
为了净化室内空气，市场上目前有以涂料型式、机械过滤型式、喷剂型式 的各种类型产品，其中涂料或喷剂类产品，品牌混杂，质量差异很大，甚至产 品本身即含有对人体有害的物质，例如甲醛、VOC等，除了造成人体危害之外， 对环境也造成严重污染。其它类型的产品也因存在各种缺点，无法满足人们对 于室内空气净化所需，因此，市场上急需一种真正环保安全，同时又能长期净 化室内空气的表面处理材料。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中存在的缺陷，提供一种能够净化空气的表 面处理材料。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明提供了一种表面处理材料，包括氯化橡胶涂料，还包括纳米贵金属 颗粒。
在一些较佳的实施例中，所述纳米贵金属颗粒包括纳米黄金颗粒、纳米铂 金颗粒、纳米钯金颗粒、纳米铑金颗粒、纳米铱金颗粒、纳米钌金颗粒或纳米 银颗粒中的至少一种以及由上述两种及两种以上纳米贵金属颗粒复合形成的复 合纳米贵金属颗粒。
在一些较佳的实施例中，所述纳米贵金属颗粒的粒径小于100纳米。
在一些较佳的实施例中，所述纳米贵金属颗粒的粒径小于10纳米。
在一些较佳的实施例中，所述氯化橡胶涂料还包括树脂，所述树脂包括聚 醇树脂、酚树脂、聚氯乙烯树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、硅树脂或聚氨基 甲酸酯树脂中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述氯化橡胶涂料还包括填充物，所述填充物包 括钛白粉、重钙粉，硅藻土、贝壳粉、矿石粉中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述氯化橡胶涂料还包括添加物，所述添加物包 括稀释剂、干燥剂、可塑剂、硬化剂、安定剂、分散剂、成膜助剂或颜料中的 至少一种。
本发明还提供了上述表面处理材料的制备方法，包括下述步骤：
将所述纳米贵金属颗粒与所述氯化橡胶涂料按质量比为：(0.5～10％)： (90～99.5％)混合。
在一些较佳的实施例中，其中，所述纳米贵金属颗粒通过下述方法制备：
将贵金属的酸性水溶液与二十二烷基三甲基溴化铵溶液混合，得到混合溶 液；
将所述混合液滴入氢硼化钠水溶液，再进行搅拌后静置待混合溶液与去离 子水分层；
萃取上层的混合溶液，即可获得含有纳米贵金属颗粒的水溶液。
在一些较佳的实施例中，所述贵金属酸性水溶液包括金氯酸水溶液。
本发明采用上述技术方案，其有益效果在于：
一方面，本发明提供的表面处理材料，包括氯化橡胶涂料及纳米贵金属颗 粒，该表面处理材料可以催化室内空气中的氧气与甲醛、苯、氨、TVOC等室 内有害气体加速氧化还原作用，并将有害气体分解成二氧化碳和水等无害物质； 同时，纳米贵金属颗粒催化剂在催化氧气与有害气体作用的过程中，本身不参 与任何化学反应，因此纳米贵金属颗粒不会产生消耗，可以长时间持续发挥室 内空气净化作用。
另一方面，本发明提供的表面处理材料，涂覆在物体表面，由于其包括纳 米贵金属颗粒，由于纳米贵金属颗粒可以长期存在固化成型的涂料涂膜中，只 要涂料涂膜不被破坏即可长期发挥作用，作用有效期与涂料涂膜同寿命，使用 寿命长。
此外，本发明提供的表面处理材料具有安全、健康和环保的特点，制备工 艺简单、可适应于工业化生产。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明 可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供 这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的 术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供的表面处理材料包括氯化橡胶涂料及纳米贵金属颗粒。
由于贵金属具有很强的催化活性，但因贵金属成本高，催化有害气体的温 度很难掌握，材料复合不稳定，因此迟迟无法推广应用。本发明创造性地将贵 金属加工成纳米贵金属颗粒，其催化活性大大增强，本申请正是基于这一原理， 将纳米贵金属颗粒作为表面处理材料，在所述表面处理材料的催化作用下，室 内的甲醛、一氧化碳等有害气体和氧气发生氧化还原反应生成二氧化碳和水。
在一些较佳的实施例中，所述纳米贵金属颗粒包括纳米黄金颗粒、纳米铂 金颗粒、纳米钯金颗粒、纳米铑金颗粒、纳米铱金颗粒、纳米钌金颗粒或纳米 银颗粒中的至少一种以及由上述两种及两种以上纳米贵金属颗粒复合形成的复 合纳米贵金属颗粒。
可以理解，所述纳米贵金属颗粒并不限于上述纳米贵金属颗粒，而只要具 备催化作用，能够使得室内的甲醛、一氧化碳等有害气体和氧气发生氧化还原 反应生成二氧化碳和水均属于本发明的保护范围。
可以理解，采用上述两种及两种以上纳米贵金属颗粒复合形成的复合纳米 贵金属颗粒，其催化效果更佳，净化能力更强。
在一些较佳的实施例中，所述纳米贵金属颗粒的粒径小于100纳米。
更具体地，所述纳米贵金属颗粒的粒径小于10纳米。
可以理解，所述纳米贵金属颗粒的粒径越小，其活性越强，催化能力也越 强，更能加速室内的甲醛、一氧化碳等有害气体和氧气发生氧化还原反应生成 二氧化碳和水，其效果也越佳。
在一些较佳的实施例中，所述涂料还包括树脂，所述树脂包括聚醇树脂、 酚树脂、聚氯乙烯树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、硅树脂或聚氨基甲酸酯树 脂中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述涂料还包括填充物，所述填充物包括钛白粉、 重钙粉，硅藻土、贝壳粉、矿石粉中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述涂料还包括添加物，所述添加物包括稀释剂、 干燥剂、可塑剂、硬化剂、安定剂、分散剂、成膜助剂、或颜料中的至少一种。
可以理解，本发明提供的上述添加物与传统的涂料中添加的添加物物质类 似。
本发明还提供了上述表面处理材料的制备方法，包括下述步骤：
将所述纳米贵金属颗粒与所述氯化橡胶涂料按质量比为：(0.5～10％)： (90～99.5％)混合。
可以理解，通过调整还可以通过调整所述纳米贵金属颗粒与所述氯化橡胶 涂料的配方，使其适合涂布于各种材料上，如建筑物、车辆、船舶、塑料、橡 胶制品等。
在一些较佳的实施例中，其中，所述纳米贵金属颗粒通过下述方法制备：
将贵金属的酸性水溶液与二十二烷基三甲基溴化铵溶液混合，得到混合溶 液；将所述混合液滴入氢硼化钠水溶液，再进行搅拌后静置待混合溶液与去离 子水分层；萃取上层的混合溶液，即可获得含有纳米贵金属颗粒的水溶液。
在一些较佳的实施例中，所述贵金属酸性水溶液包括金氯酸水溶液。
本发明上述实施例提供的表面处理材料，包括氯化橡胶涂料及纳米贵金属 颗粒，可以催化室内空气中的氧气与甲醛、苯、氨、TVOC等室内有害气体加 速氧化还原作用，并将有害气体分解成二氧化碳和水等无害物质；同时，纳米 贵金属颗粒催化剂在催化氧气与有害气体作用的过程中，本身不参与任何化学 反应，因此纳米贵金属颗粒不会产生消耗，可以长时间持续发挥室内空气净化 作用。
可以理解，将上述表面处理材料涂覆在物体表面，由于形成了具备新的功 能的表面处理材料，将上述表面处理材料涂覆在墙壁、天花板以及各种陈设对 象的表面上，在所述表面处理材料的作用下，能够加速室内甲醛，苯，氨，VOC 等有害气体的分解，保证了室内居住的空气质量，为人体的健康提供舒适的环 境。
以下结合具体实施例对本发明上述技术方案进行详细说明。
实施例一
将85ml的金氯酸(HAuCl4)水溶液与溶有0.52克二十二烷基三甲基溴化铵(Didodecyl-dimethyl ammonium bromid)溶液混合；再置于搅拌器上定速搅拌30 分钟，然后以每秒2滴的速度将10ml氢硼化钠(NaBH4，0.05克)水溶液缓缓滴 入，完成后置于搅拌器上搅拌24小时；停止搅拌后静置于阴凉处，待混合溶液 与去离子水分层后，萃取上层的混合溶液，即可获得含有纳米黄金颗粒的水溶 液，黄金纳米颗粒直径平均在10nm以下。
在配料桶内加入纯净水，在搅拌转速800转左右，加入氯化改性后的橡胶 粉末、分散剂、消泡剂、成膜助剂、丙二醇，烃乙基纤维素、PH调节剂等，搅 拌至呈现胶状型态时，加入环保无机颜料和钛白粉填充物，搅拌均匀后在卧式 研磨机上进行研磨，当细度小于30微米时，在转速900转左右加入弹性聚合物 乳液，待搅拌均匀时即制成氯化橡胶涂料。
将制作成的氯化橡胶涂料，按质量比为90％：0.5％加入前述制备的黄金纳 米颗粒溶液，即获得本发明含有黄金纳米颗粒可净化室内空气的表面处理材料。
以氯化橡胶涂料为基体制作的表面处理材料，漆膜坚硬，色彩美观，耐化 学性，因其中含贵金属纳米颗粒的比表面积大而产生荷叶自洁功能。当室内空 气中的甲醛等有害气体，飘浮接触到本表面处理材料的表面时，涂膜中的纳米 贵金属成份可以催化空气中的氧气与甲醛等有害气体产生氧化还原反应，被分 解成二氧化碳和水等无害物质。
实施例二
将100ml的金氯酸(HAuCl4)水溶液与溶有0.60克二十二烷基三甲基溴化铵(Didodecyl-dimethyl ammonium bromid)溶液混合；再置于搅拌器上定速搅拌50 分钟，然后以每秒2滴的速度将15ml氢硼化钠(NaBH4，0.05克)水溶液缓缓滴 入，完成后置于搅拌器上搅拌18小时；停止搅拌后静置于阴凉处，待混合溶液 与去离子水分层后，萃取上层的混合溶液，即可获得含有纳米黄金颗粒的水溶 液，黄金纳米颗粒直径平均在100nm以下。
在配料桶内加入纯净水，在搅拌转速1200转左右，加入氯化改性后的橡胶 粉末、分散剂、消泡剂、成膜助剂、丙二醇，烃乙基纤维素、PH调节剂等，搅 拌至呈现胶状型态时，加入环保无机颜料和钛白粉填充物，搅拌均匀后在卧式 研磨机上进行研磨，当细度小于50微米时，在转速1000转左右加入弹性聚合 物乳液，待搅拌均匀时即制成水性乳胶漆。
将制作成的氯化橡胶涂料，按质量比为99.5％：10％加入前述制备的黄金纳 米颗粒溶液，即获得本发明含有黄金纳米颗粒可净化室内空气的表面处理材料。
以氯化橡胶涂料为基体制作的表面处理材料，漆膜坚硬，色彩美观，耐化 学性，因其中含贵金属纳米颗粒的比表面积大而产生荷叶自洁功能。当室内空 气中的甲醛等有害气体，飘浮接触到本表面处理材料的表面时，涂膜中的纳米 贵金属成份可以催化空气中的氧气与甲醛等有害气体产生氧化还原反应，被分 解成二氧化碳和水等无害物质。
实施例三
将120ml的金氯酸(HAuCl4)水溶液与溶有0.68克二十二烷基三甲基溴化铵(Didodecyl-dimethyl ammonium bromid)溶液混合；再置于搅拌器上定速搅拌70 分钟，然后以每秒2滴的速度将20ml氢硼化钠(NaBH4，0.05克)水溶液缓缓滴 入，完成后置于搅拌器上搅拌24小时；停止搅拌后静置于阴凉处，待混合溶液 与去离子水分层后，萃取上层的混合溶液，即可获得含有纳米黄金颗粒的水溶 液，黄金纳米颗粒直径平均在8nm以下。
在配料桶内加入纯净水，在搅拌转速1200转左右，加入氯化改性后的橡胶 粉末、分散剂、消泡剂、成膜助剂、丙二醇，烃乙基纤维素、PH调节剂等，搅 拌至呈现胶状型态时，加入环保无机颜料和钛白粉填充物，搅拌均匀后在卧式 研磨机上进行研磨，当细度小于20微米时，在转速1000转左右加入弹性聚合 物乳液，待搅拌均匀时即制成氯化橡胶涂料。
将制作成的氯化橡胶涂料，按质量比为96％：5％加入前述制备的黄金纳米 颗粒溶液，即获得本发明含有黄金纳米颗粒可净化室内空气的表面处理材料。
以氯化橡胶涂料为基体制作的表面处理材料，漆膜坚硬，色彩美观，耐化 学性，因其中含贵金属纳米颗粒的比表面积大而产生荷叶自洁功能。当室内空 气中的甲醛等有害气体，飘浮接触到本表面处理材料的表面时，涂膜中的纳米 贵金属成份可以催化空气中的氧气与甲醛等有害气体产生氧化还原反应，被分 解成二氧化碳和水等无害物质。
按本发明实施例一提供的可净化室内空气的纳米贵金属涂料，将产品送至 第三方检测单位检测效能，其所得数据大致如下：
甲醛：按QB/T 2761-2006方法检测，甲醛的72小时降解率为92.4％。
苯：按GC/MS(JY/T 003-1996)方法检测，苯的72小时降解率为89.2％。
甲苯：按GC/MS(JY/T 003-1996)方法检测，甲苯的72小时降解率为86.7％。
氨：按GB/T18204.25-2000分光亮度法法检测，氨的24小时降解率为83.6％。
PM2.5：按APIAC/LM01-2015法检测，PM2.5颗粒8小时有效去除率为 94.2％。
TVOC：按GC/MS(JY/T 003-1996)方法检测，TVOC的72小时降解率为 92.8％。
由以上第三方单位测试数据得知，本发明提供的表面处理材料可实际发挥 降解室内有害气体功能，达到净化室内空气的目的。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对 上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技 术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详 细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形 和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以 所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种表面处理材料，包括氯化橡胶涂料，其特征在于，还包括纳米贵金属颗粒。
2.根据权利要求1所述的表面处理材料，其特征在于，所述纳米贵金属颗粒包括纳米黄金颗粒、纳米铂金颗粒、纳米钯金颗粒、纳米铑金颗粒、纳米铱金颗粒、纳米钌金颗粒或纳米银颗粒中的至少一种以及由上述两种及两种以上纳米贵金属颗粒复合形成的复合纳米贵金属颗粒。
3.根据权利要求2所述的表面处理材料，其特征在于，所述纳米贵金属颗粒的粒径小于100纳米。
4.根据权利要求3所述的表面处理材料，其特征在于，所述纳米贵金属颗粒的粒径小于10纳米。
5.根据权利要求1所述的表面处理材料，其特征在于，所述氯化橡胶涂料还包括树脂，所述树脂包括聚醇树脂、酚树脂、聚氯乙烯树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、硅树脂或聚氨基甲酸酯树脂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的表面处理材料，其特征在于，所述氯化橡胶涂料还包括填充物，所述填充物包括钛白粉、重钙粉，硅藻土、贝壳粉、矿石粉中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的表面处理材料，其特征在于，所述氯化橡胶涂料还包括添加物，所述添加物包括稀释剂、干燥剂、可塑剂、硬化剂、安定剂、分散剂、成膜助剂或颜料中的至少一种。
8.一种根据权利要求1所述的表面处理材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
将所述纳米贵金属颗粒与所述氯化橡胶涂料按质量比为：(0.5～10％)：(90～99.5％)混合。
9.根据权利要求8所述的表面处理材料的制备方法，其特征在于，其中，所述纳米贵金属颗粒通过下述方法制备：
将贵金属的酸性水溶液与二十二烷基三甲基溴化铵溶液混合，得到混合溶液；
将所述混合液滴入氢硼化钠水溶液，再进行搅拌后静置待混合溶液与去离子水分层；
萃取上层的混合溶液，即可获得含有纳米贵金属颗粒的水溶液。
10.根据权利要求9所述的表面处理材料的制备方法，其特征在于，所述贵金属酸性水溶液包括金氯酸水溶液。
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