CN108003741B - 一种能够高效去除甲醛的环保涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够高效去除甲醛的环保涂料，包括具有甲醛吸附性能的涂料和壳聚糖两部分；其中具有甲醛吸附性能的涂料是由颜填料和无皂乳液型两亲聚合物树脂在交联剂、消泡剂等的存在下复合而成，其对甲醛良好的物理吸附；壳聚糖在涂刷之前加入到有甲醛吸附性能的涂料中，与涂料中的甲醛分子反应进行化学固定；物理吸附与化学固定相结合，从根本上解决了甲醛的二次释放和二次污染，实现了对甲醛的高效去除。实验表明，本发明制备的涂料对于甲醛的去除率达到98%以上，而且无二次释放和二次污染的问题，因而是一种比较理想的环保涂料。

Description

一种能够高效去除甲醛的环保涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种室内环保涂料，尤其涉及一种具有高效去除甲醛的环保涂料及其制备方法，属于建筑涂料技术领域。
背景技术
随着建筑装饰材料的日益多样化，在各种新型人造材料中会大量使用黏合剂，进而会有大量的甲醛从黏合剂中挥发到室内环境中。甲醛被认为是一种致癌、致畸的有害物质，能对人体健康产生巨大的伤害。所以，对室内甲醛的有效去除引起了人们广泛的关注。近年来，已经开发了一些空气净化器、吸附剂、去甲醛涂料等具有去除甲醛功能的装置与材料，但相关成果尚不完全成熟。寻求一种能够廉价、方便、高效的甲醛去除材料非常必要。
目前，利用涂料去除甲醛主要有物理吸附、光催化氧化和化学固定。物理吸附法去除甲醛常用多孔材料作为吸附剂，但在去除甲醛时，吸附于多孔材料孔道中的甲醛含量过大时，容易脱附，并再次释放于环境中，造成二次污染。如 CN101560339A通过物理吸附对甲醛具有一定的清除效果，但只能短时间有效，易饱和、易脱附。CN101874978A采用光触媒法去除甲醛，其原理是纳米TiO2吸收光后在表面形成具有强氧化性的自由基，能有效降解空气中的甲醛气体生成无害的CO2和H2O，这种方法具有高效、无二次污染的特点，但只能在光照条件下进行，且只能在涂料表面进行反应，制约了其大规模推广使用。CN103525152A以咪唑烷酮为甲醛吸附剂，提供了一种抗甲醛腻子粉，但存在咪唑烷酮残留对人体再次造成危害的问题。CN106010028A以丙烯酸酯乳液为成膜物质，并与天然高分子（柚子皮交联的壳聚糖）、捕获剂及颜填料复合，制得具有吸附和分解甲醛功能的建筑涂料，甲醛去除率达到90%，但其中加入了咪唑烷酮，其残留也会对人体造成危害。
发明内容
本发明目的是针对解决传统方法去除甲醛过程中可能发生的再次释放与二次污染问题，提供一种能够高效去除甲醛的环保涂料的制备方法。
本发明的环保涂料包括具有甲醛吸附性能的涂料和壳聚糖两部分；其中具有甲醛吸附性能的涂料是由以下工艺制备而成：将颜填料按1:1~1:5的固液质量比分散于水中，再加入无皂乳液型两亲聚合物树脂和交联剂，搅拌均匀后，将混合液先在800~1500转/min下高速分散10~50 min，再于100~500转/min下低转速分散5~30 min；然后加入消泡剂，继续低速分散5~40 min，即得具有甲醛吸附性能的涂料；壳聚糖在涂刷之前（为避免壳聚糖聚沉，在涂料中分散不均匀）加入到有甲醛吸附性能的涂料中，手动搅拌10~60 min，使壳聚糖充分分散于涂料中，得具有甲醛去除功能的环保涂料。
在有甲醛吸附性能的涂料的制备中，颜填料由以下重量份的原料进行配料：1~10份钛白粉，1~20份硅藻土CD02，1~10份硅藻土CD05，1~10份滑石粉，1~10份膨润土，1~10份蒙脱土，1~10份高岭土。
颜填料与无皂乳液型两亲聚合物树脂的重量比为2:1~10:1。无皂乳液型两亲聚合物树脂的制备和性能参照CN101423583B（无皂乳液型两亲聚合物树脂及其制备和在生产智能呼吸涂料中的应用）。
交联剂为己二酰肼或双丙酮丙烯酰胺，交联剂的加入量为无皂乳液型两亲聚合物树脂重量的1%~10%。
消泡剂为B101型水性涂料用消泡剂；消泡剂的加入量为无皂乳液型两亲聚合物树脂重量的5%~15%。
壳聚糖采用脱乙酰度为98%的壳聚糖，壳聚糖的加入量为颜填料重量的1%~10%。
二、环保涂料的涂层微观形貌
将上述制备的环保涂料涂覆在亚麻画布上，自然晾干，得涂覆有环保涂料画布。从涂覆环保涂料的亚麻布上揭取少许片状涂料涂层，采用扫描电镜测试，分别观察环保涂料表面和横截面的微观结构。图1为环保涂料的扫描电镜图，其中图1a为表面微观形貌，图1b为横截面结构。图1a显示，环保涂料表面微观形貌为纳米多孔结构，可以充分吸附甲醛气体。图1b显示，环保涂料横截面呈疏松结构，甲醛气体通过涂料表面，进入涂料内部。纳米多孔结构和疏松结构充足的比表面积确保了环保涂料对甲醛气体的吸附，进而在壳聚糖的固定作用下，实现对甲醛的高效去除。
三、环保涂料的甲醛去除性能测试
在密闭、透明的有机玻璃手套箱中，加入一定量的甲醛稀释液，待甲醛液体挥发至恒定浓度后，放入涂覆有环保涂料画布，监测密闭手套箱气体中剩余的甲醛浓度。图2为环保涂料的甲醛去除率测试图。图2显示，放入涂覆有环保涂料的画布，6 h甲醛去除率达到98%以上，6 h以后甲醛浓度无明显变化，证明甲醛已被高效去除，无二次释放，和无二次污染。
综上所述，本发明利用颜填料与无皂乳液型两亲聚合物树脂复合制备的具有吸附功能的涂料可以实现对甲醛良好的物理吸附；壳聚糖的加入使涂料中的甲醛分子与壳聚糖反应，实现对甲醛的化学固定；物理吸附与化学固定相结合，从根本上解决了甲醛的二次释放和二次污染，实现了对甲醛的高效去除。另外，壳聚糖是一种可食的天然高分子材料，对人体无害，因而是一种环境友好，对环境无二次污染的环保涂料。
附图说明
图1为本发明具有去除甲醛功能的环保涂料的扫描电镜图。
图2为本发明具有去除甲醛功能的环保涂料的甲醛去除率测试图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明环保涂料的制备和去甲醛性能做进一步说明。
实施例1
颜填料的组分配比（以重量份计）：5份钛白粉，15份硅藻土CD02，5份硅藻土CD05，4份滑石粉，3份膨润土，3份蒙脱土，3份高岭土。
吸附涂料的制备：称取颜填料38份，分散于50份水中，再加入10份无皂乳液型两亲聚合物树脂和0.3份交联剂，搅拌均匀；使用高速分散机，将混合液先在1300转/min下高速分散45 min，更换转子后再于300转/min下低转速分散15 min；然后加入0.7份消泡剂，继续低速分散20 min后出料，即得具有甲醛吸附性能的涂料；
环保涂料的制备：称取1份壳聚糖在涂刷之前加入到有甲醛吸附性能的涂料中，手动搅拌45min，使壳聚糖充分分散于涂料中，得具有甲醛去除功能的环保涂料。
甲醛去除率的测定：同前述。6 h甲醛去除率达到99.0%，6 h以后甲醛浓度无明显变化。
实施例2
颜填料的组分配比：同实施例1；
吸附涂料的制备：称取颜填料29份，分散于59份水中，再加入9份无皂乳液型两亲聚合物树脂和0.9份交联剂，搅拌均匀；使用高速分散机，将混合液先在900转/min下高速分散30 min，更换转子后再于300转/min下低转速分散15 min；然后加入1.4份消泡剂，继续低速分散15 min后出料，即得具有甲醛吸附性能的涂料；
环保涂料的制备：称取0.7份壳聚糖在涂刷之前加入到有甲醛吸附性能的涂料中，手动搅拌40min，使壳聚糖充分分散于涂料中，得具有甲醛去除功能的环保涂料。
甲醛去除率的测定：同前述。6 h甲醛去除率达到98.5%，6 h以后甲醛浓度无明显变化。
实施例3
颜填料的组分配比：同实施例1；
吸附涂料的制备：称取颜填料27份，分散于63份水中，再加入6份无皂乳液型两亲聚合物树脂和0.8份交联剂，搅拌均匀；使用高速分散机，将混合液先在800转/min下高速分散25 min，更换转子后再于200转/min下低转速分散10 min；然后加入1.2份消泡剂，继续低速分散15 min后出料，即得具有甲醛吸附性能的涂料；
环保涂料的制备：称取1.2份壳聚糖在涂刷之前加入到有甲醛吸附性能的涂料中，手动搅拌15min，使壳聚糖充分分散于涂料中，得具有甲醛去除功能的环保涂料。
甲醛去除率的测定：同前述。6 h甲醛去除率达到97.9%，6 h以后甲醛浓度无明显变化。
实施例4
颜填料的组分配比：同实施例1；
吸附涂料的制备：称取颜填料31份，分散于54份水中，再加入11份无皂乳液型两亲聚合物树脂和0.5份交联剂，搅拌均匀；使用高速分散机，将混合液先在1000转/min下高速分散35 min，更换转子后再于200转/min下低转速分散15 min；然后加入1.5份消泡剂，继续低速分散15 min后出料，即得具有甲醛吸附性能的涂料；
环保涂料的制备：称取1.5份壳聚糖在涂刷之前加入到有甲醛吸附性能的涂料中，手动搅拌25min，使壳聚糖充分分散于涂料中，得具有甲醛去除功能的环保涂料。
甲醛去除率的测定：同前述。6 h甲醛去除率达到98.4%，6 h以后甲醛浓度无明显变化。
实施例5
颜填料的组分配比：同实施例1；
吸附涂料的制备：称取颜填料32份，分散于57份水中，再加入8份无皂乳液型两亲聚合物树脂和0.5份交联剂，搅拌均匀；使用高速分散机，将混合液先在1100转/min下高速分散20 min，更换转子后再于300转/min下低转速分散20 min；然后加入1.0份消泡剂，继续低速分散20 min后出料，即得具有甲醛吸附性能的涂料；
环保涂料的制备：称取1.5份壳聚糖在涂刷之前加入到有甲醛吸附性能的涂料中，手动搅拌30min，使壳聚糖充分分散于涂料中，得具有甲醛去除功能的环保涂料。
甲醛去除率的测定：同前述。6 h甲醛去除率达到98.6%，6 h以后甲醛浓度无明显变化。
上述各实施例中，无皂乳液型两亲聚合物树脂的制备和性能参照CN101423583B（无皂乳液型两亲聚合物树脂及其制备和在生产智能呼吸涂料中的应用）。交联剂可采用己二酰肼或双丙酮丙烯酰胺。消泡剂可采用B101型水性涂料用消泡剂。壳聚糖采用脱乙酰度为98%的壳聚糖。

Claims (5)

1.一种能够高效去除甲醛的环保涂料，包括具有甲醛吸附性能的涂料和壳聚糖两部分；其中具有甲醛吸附性能的涂料是由以下工艺制备而成：将颜填料按1:1~1:5的固液质量比分散于水中，再加入无皂乳液型两亲聚合物树脂和交联剂，搅拌均匀后，将混合液先在800~1500转/min下高速分散10~50 min，再于100~500转/min下低转速分散5~30 min；然后加入消泡剂，继续低速分散5~40 min，即得具有甲醛吸附性能的涂料；壳聚糖在涂刷之前加入到有甲醛吸附性能的涂料中，手动搅拌10~60 min，使壳聚糖充分分散于涂料中；
所述颜填料由以下重量份的原料进行配料：1~10份钛白粉，1~20份硅藻土CD02，1~10份硅藻土CD05，1~10份滑石粉，1~10份膨润土，1~10份蒙脱土，1~10份高岭土；
所述颜填料与无皂乳液型两亲聚合物树脂的重量比为2:1~10:1；
所述壳聚糖采用脱乙酰度为98%的壳聚糖，壳聚糖的加入量为颜填料重量的1%~10%。
2.如权利要求1所述一种能够高效去除甲醛的环保涂料，其特征在于：在有甲醛吸附性能的涂料的制备中，交联剂为己二酰肼或双丙酮丙烯酰胺。
3.如权利要求2所述一种能够高效去除甲醛的环保涂料，其特征在于：交联剂的加入量为无皂乳液型两亲聚合物树脂重量的1%~10%。
4.如权利要求1所述一种能够高效去除甲醛的环保涂料，其特征在于：消泡剂为B101型水性涂料用消泡剂。
5.如权利要求4所述一种能够高效去除甲醛的环保涂料，其特征在于：消泡剂的加入量为无皂乳液型两亲聚合物树脂重量的5%~15%。
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