CN107841167A - 透明外墙纳米涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明外墙纳米涂料及其制备方法，包括水性粘结剂、复合分散剂、分散处理剂、光催化剂、复合光催化激发剂和水。本发明的透明外墙纳米涂料包含所述光催化剂中的纳米二氧化钛2～2.8重量份、纳米氧化铈1～2重量份；所述复合光催化激发剂中的纳米氧化铝0.2～0.3重量份、纳米氧化镉0.2～0.3重量份、纳米稀土0.5～0.8重量份；硅烷处理剂0.1～0.2重量份；复合分散剂中的十二烷基硫酸钠0.6～0.8重量份、三乙醇胺0.3～0.4重量份；所述水性粘结剂中的硅酸锂20～22重量份、硅溶胶10重量份；有机硅消泡剂0.1～0.2重量份；和，水63重量份。本发明的透明外墙纳米涂料在有无紫外线的情况下均可吸附分解室外空气中的污染源。
Description
技术领域
本发明属于化工涂料技术领域，具体涉及一种透明外墙纳米涂料及其制备方法。
背景技术
改革开放近40年，我国城市建设日新月异，化学工业、汽车制造业、房地产业飞速发展。同时矿山、森林、绿地均遭到了野蛮无序的开采、砍伐和开发。生态环境遭到了严重的破坏，环境气候日益恶化，自然灾害频发，空气污染严重，雾霾天气增多，给人体健康造成危害，人类生存环境受到了严重的威胁。近几年来国家对环境的保护日趋重视，国家先后颁布了众多环保法律法规，各级政府采取了一系列控制城市大气污染措施。如建筑保温节能，城市煤改气，农村禁烧农作物桔杆，工业节能减排，关停高能耗高污染企业，提高汽车尾气排放标准，开发太阳能、风能新能源利用，提高城市及周边绿化面积等，但城巿空气质量仍未能尽人意。
如何利用城市建筑物外饰面的外墙涂料来净化空气，减少已排放到大气中的污染物，是一项急切需要解决的问题。
发明内容
本发明主要是针对城市汽车尾气以及工业排放到大气中的废气成为城市主要污染源的技术问题，目的在于提供一种新的可以净化室外空气的透明外墙纳米涂料。
本发明的透明外墙纳米涂料包括水性粘结剂、复合分散剂、分散处理剂、光催化剂、复合光催化激发剂和水。
其中，所述水性粘结剂为水性有机硅树脂、水性丙稀酸树脂、水性醇酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂、硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂和/或硅溶胶，优选硅酸锂和/或硅溶胶复合。
所述复合分散剂为十二烷基硫酸钠和三乙醇胺；所述分散处理剂为硅烷和/或硅氧烷，优选硅烷。
所述光催化剂为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铈、纳米氧化锡和/或纳米氧化锆，优选纳米二氧化钛和/或纳米氧化铈；在具有紫外线的作用下，可吸附分解室外空气中的污染源。所述复合光催化激发剂包括纳米氧化铝、纳米氧化镉和纳米稀土；本发明复合光催化激发剂由于具有极强的紫外线吸收功能，在有紫外线时候可以吸引存储紫外线；并且具有可见光响应功能，在无紫外线的时候，可在可见光的启动下，释放紫外线供光催化剂吸附分解室外空气中的污染源，从而不管在有无紫外线的情况下，本发明的外墙纳米涂料均可以吸附分解污染源，不受天气条件的限制。本发明的透明外墙纳米涂料还包括抗污染剂和/或消泡剂。所述抗污染剂为甲基硅酸钾、甲基硅醇钠、纳米氟硅，优选纳米氟硅；所述消泡剂为磷酸三丁酯、有机硅，优选有机硅消泡剂。
本发明的透明纳米外墙涂料中，所述光催化剂中的纳米二氧化钛2～2.8重量份、纳米氧化铈1～2重量份；所述复合光催化激发剂中的纳米氧化铝0.2～0.3重量份、纳米氧化镉0.2～0.3重量份、纳米稀土0.5～0.8重量份；硅烷处理剂0.1～0.2重量份；复合分散剂中的十二烷基硫酸钠0.6～0.8重量份、三乙醇胺0.3～0.4重量份；所述水性粘结剂中的硅酸锂20-22重量份、硅溶胶10重量份；有机硅消泡剂0.1～0.2重量份；纳米氟硅0.1～0.15；和，水63重量份。
本发明的另一目的在于提供一种制备本发明所述的透明外墙纳米涂料的方法，包括以下步骤：
步骤一，在盛有水的搅拌缸中，在150～300优选200～300rpm速率搅拌下依次缓慢加入光催化剂和复合光催化激发剂；
步骤二，调至300～500rpm优选300～400rpm速率搅拌下，加入分散处理剂；搅拌分散10～30min优选15～20min后，再依次加入复合分散剂、占消泡剂总量40～60％的消泡剂，再调至700～1200rpm优选800～1000rpm速率下搅拌分散30～70min优选40～60min；
步骤三，调至300～500rpm优选300～400rpm速率下，缓慢加入水性粘结剂，搅拌反应10～30min优选15～20min，再缓慢依次加入抗污染剂，搅拌混合10～30min优选15～20min，再加入余量消泡剂，搅拌均匀得到本发明所述的透明外墙纳米涂料。
本发明积极进步效果在于：
1、本发明选用水性粘结剂如硅酸锂、硅溶胶作为成膜物，为无机材料、水性环保，不含挥发性有机物，无色透明、不燃，具有自干性，能生成水不溶干膜，耐干湿交替性极佳，涂膜强度高、至密、防霉、超耐候、抗污染等优点。
2、本发明选用纳米二氧化钛、纳米氧化铈为光催化剂，能使涂膜吸附、分解空气中的有机、无机有害性气体，而且复合二氧化钛、纳米氧化铈两种光催化剂的外墙纳米涂料对污染源吸附分解的选择性范围更宽、更广，协同效应更佳。它几乎可以分解所有排放到空气中的工业有机、无机废气，医疗、生活废气，汽车尾气等有毒有害气体，且有抑菌杀菌功能。复合加入纳米氧化铈的目的，主要是针对城市汽车尾气的净化。
3、本发明创造性地加入三元复合的光催化激发剂，所述复合光催化激发剂为复合纳米金属氧化物包括纳米氧化铝、纳米氧化镉和纳米稀土，是经过特选后功能验证确定的，可使纳米涂膜层具备如下功能：a)使纳米涂膜层具有极强的紫外线吸收及可见光响应功能，远红外线辐射性功能；b)使光催化剂具有更持久高效的吸附、分解能力及氧化还原能力；c)使纳米涂膜层具有长效地产生负氧离子清新空气的作用。
4、配方中选用纳米氟硅为抗污染剂，因为和无机粘结剂硅酸锂、硅溶胶、纳米金属氧化物同属纳米尺寸的材料，有极佳的协同效应，使纳米涂膜层极具致密性及荷叶效应，达到拒污保洁的功效。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1～5及对比实施例1
净化空气的透明外墙纳米涂料的制备步骤如下(各实施例的原料、配比以及工艺参数如表1所示)：
步骤一，在盛有水的搅拌缸中，在250rpm速率搅拌下依次缓慢加入光催化剂和复合光催化激发剂；
步骤二，调至350rpm速率搅拌下，加入分散处理剂；搅拌分散20min后，再依次加入复合分散剂、占消泡剂总量50％的消泡剂，再调至900rpm速率下搅拌分散50min；
步骤三，调至350rpm速率下，缓慢加入水性粘结剂，搅拌反应20min，再缓慢依次加入抗污染剂，搅拌混合10～30min优选15～20min，再加入余量消泡剂，搅拌均匀得到权利要求1所述的透明外墙纳米涂料。
实施例1～5以及对比实施例1的配方(重量比)
备注：SDS是指十二烷基硫酸钠。
本发明的另一目的在于提供一种制备本发明所述的透明外墙纳米涂料的方法，包括以下步骤：
将实施例1～3和对比例1得到的净化空气的透明外墙纳米涂料对外墙涂刷二遍，放置72小时后按GB/T9755-2014合成树脂乳液外墙涂料进行技术性测试，结果如表2所示。
表2性能测试
注：耐水性试验是浸泡96h后测试的结果；附着力是划格法测得。
效果实施例净化空气的透明外墙纳米涂料净化性能测试
分别取250g实施例1、3、5和对比例1得到的净化空气的透明外墙纳米涂料，然后分别将每一种涂料采用高压无气喷涂的方法，喷涂到5张100cm×100cm的硬卡纸上，干躁24h后，进行净化去除率测试。测试设备采用1.5立方米标准空气净化检测箱，内置30瓦日光灯2只。然后将喷涂好同一种涂料的6张卡纸，分别固定在检测箱的5个面上。将要净化测试的每一种有害气体，分别释放到测试箱内，做好释放后的浓度记录，密封后进行24小时净化性能测试，测试期间内置日光灯始终保持开启状态，测试方法按JC/T1074-2008测试方法进行。
表3
注：本净化检测是根据JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》标准测试方法测试。
根据表3的净化性能测试，更能反映本发明净化空气的透明外墙纳米涂料的先进性。
结论：本发明的透明外墙纳米涂料，可广泛用于城市各类外墙饰面上进行空气净化。对已排放到空气中的有毒有害气体，如甲醛、苯类、氨氮类化合物、碳氢化合物、一氧化碳、二氧化硫、汽车尾气等去除率可达80％以上。本发明净化空气的透明外墙纳米涂料，适用于外墙乳胶漆涂料饰面、真石漆饰面，质感漆、各类仿石涂料饰面、天然石材表面、瓷砖、铝塑板、钢结构、玻璃幕墙等表面本发明净化空气的透明外墙纳米涂料，在不改变原外墙乳胶漆、真石漆、仿石漆、质感漆配方的基础上可直接将本发明的透明纳米涂料加入到上述产品中，制成有空气净化功能的乳胶漆、真石漆、质感漆、各类仿石漆。
Claims (10)
1.一种透明外墙纳米涂料，其特征在于包括水性粘结剂、复合分散剂、分散处理剂、光催化剂、复合光催化激发剂和水。
2.如权利要求1所述的透明外墙纳米涂料，其特征在于所述水性粘结剂为水性有机硅树脂、水性丙稀酸树脂、水性醇酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂、硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂和/或硅溶胶，优选硅酸锂和/或硅溶胶复合。
3.如权利要求1所述的透明外墙纳米涂料，其特征在于所述复合分散剂为十二烷基硫酸钠和三乙醇胺。
4.如权利要求1所述的透明外墙纳米涂料，其特征在于所述分散处理剂为硅烷和/或硅氧烷，优选硅烷。
5.如权利要求1所述的透明纳米外墙涂料，其特征在于所述复合光催化激发剂包括纳米氧化铝、纳米氧化镉和纳米稀土。
6.如权利要求1所述的透明外墙纳米涂料，其特征在于所述光催化剂为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铈、纳米氧化锡和/或纳米氧化锆，优选纳米二氧化钛和/或纳米氧化铈。
7.如权利要求1所述的透明外墙纳米涂料，其特征在于还包括抗污染剂和/或消泡剂。
8.如权利要求7所述的透明外墙纳米涂料，其特征在于所述抗污染剂为甲基硅酸钾、甲基硅醇钠、纳米氟硅，优选纳米氟硅；所述消泡剂为磷酸三丁酯、有机硅，优选有机硅消泡剂。
9.如权利要求1所述的透明纳米外墙涂料，其特征在于
所述光催化剂中的纳米二氧化钛2～2.8重量份、纳米氧化铈1～2重量份；所述复合光催化激发剂中的纳米氧化铝0.2～0.3重量份、纳米氧化镉0.2～0.3重量份、纳米稀土0.5～0.8重量份；硅烷处理剂0.1～0.2重量份；复合分散剂中的十二烷基硫酸钠0.6～0.8重量份、三乙醇胺0.3～0.4重量份；所述水性粘结剂中的硅酸锂20～22重量份、硅溶胶10重量份；有机硅消泡剂0.1～0.2重量份；纳米氟硅0.1～0.15；和，水63重量份。
10.一种制备权利要求1所述的透明外墙纳米涂料的方法，包括以下步骤：
步骤一，在盛有水的搅拌缸中，在150～300优选200～300rpm速率搅拌下依次缓慢加入光催化剂和复合光催化激发剂；
步骤二，调至300～500rpm优选300～400rpm速率搅拌下，加入分散处理剂；搅拌分散10～30min优选15～20min后，再依次加入复合分散剂、占消泡剂总量40～60％的消泡剂，再调至700～1200rpm优选800～1000rpm速率下搅拌分散30～70min优选40～60min；
步骤三，调至300～500rpm优选300～400rpm速率下，缓慢加入水性粘结剂，搅拌反应10～30min优选15～20min，再缓慢依次加入抗污染剂，搅拌混合10～30min优选15～20min，再加入余量消泡剂，搅拌均匀得到权利要求1所述的透明外墙纳米涂料。
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