CN108129891B - 一种具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料领域，公开了一种具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料及其制备方法。该涂料由以下成分及重量份组成：30‑60份Bi‑Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料，填料25‑45份，苯丙乳液20‑30份，醋丙乳液9‑10份，纯丙乳液5‑20份，聚醚类表面活性剂10‑20份，天然橡胶3‑5份，纤维素胶体2‑3份，淀粉胶体5‑6份，色料2‑5份，甲基丙烯酸1.2‑1.5份，过氧化物引发剂0.1‑1.5份，去离子水2‑3份。该涂料具有净化室内空气功能，安全环保、性能优异、使用范围广泛，制备方法简单、绿色环保、易规模化生产，为解决贻贝壳资源浪费及提高Bi‑Bi2O3的催化活性提供有效途径。

Description

一种具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料及其制备方法。
背景技术
目前，现有室内装饰材料中含有甲醛，导致室内甲醛等有害气体超标，严重危害人们的健康，甚至生命安全。致使人们产生多种疾病，如癌症。近些年，市场推出硅藻泥涂料，其缺点在于一方面原料稀缺，质量参差不齐；另一方面，它主要对甲醛去除是物理吸附作用，存在吸附饱和易释放的缺点。
贻贝壳资源是一种具有巨大应用前景的海洋材料，然而，大部分贻贝壳未得到充分利用，仅极少量在建筑材料、畜牧祠料添加剂等领域应用。研究表明贻贝壳经处理后可制备成一种功能性微纳米骨架材料，具有良好的吸附、杀菌等作用，可用于制备具有净化功能的涂料。
光催化技术在降解去除有害气体方面具有重要的应用价值，目前市场上推出了贝壳粉TiO2涂料，可以去除室内甲醛，然而，这种贝壳粉TiO2涂料存在主要弊端是TiO2只能被太阳光中的紫外光(仅占太阳光能量的4％)驱动发挥作用，其对太阳光的利用率较低，催化性能不理想。因此急需开发一种新型环境友好、高效、宽谱驱动的自清洁涂料产品。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料及其制备方法，结合微纳米贻贝壳的吸附、杀菌等优势和Bi-Bi2O3光催化性能，成功制备出环境友好、太阳光驱动的、具有净化室内空气的贻贝壳涂料。
本发明的具体技术方案为：该涂料由以下成分及重量份组成：30-60份Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料，填料25-45份，苯丙乳液20-30份，醋丙乳液9-10份，纯丙乳液5-20份，聚醚类表面活性剂10-20份，天然橡胶3-5份，纤维素胶体2-3份，淀粉胶体5-6份，色料2-5份，甲基丙烯酸1.2-1.5份，过氧化物引发剂0.1-1.5份，去离子水2-3份。
Bi-Bi2O3光催化材料可以利用太阳光中的紫外光和可见光光谱(约占太阳光能量的44％)，对太阳光的利用率相对较高，活性强，可以有效降解甲醛等有害气体；贻贝壳经处理后可制备成一种功能性微纳米骨架材料，形成多孔结构，比表面积大，具有很强的吸附、杀菌等作用，能够令污染物与催化剂接触概率更大，更容易和催化剂反应，反应结束以后污染物自动脱附，将吸附位点释放出来，可以继续吸附降解其他污染物分子，促进Bi-Bi2O3光催化材料发生作用；利用微纳米贻贝壳的微分子结构，还能够使墙体和涂膜形成牢固的爪状渗透，涂膜的连续性提高，使涂料不易脱落不起皮，同时增加了涂料的强度和光洁度。
纤维素胶体和淀粉胶体都可以增加涂料的浓稠度及吸附力，使涂料不易脱落及分解。
过氧化物引发剂可以提升配方中各个成分的聚合反应速度及效率，可以很好的延长涂料的有效期。
作为优选，所述Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料是由以下方法制备得到的：
1)微纳米贻贝壳材料制备：贻贝壳经前处理、水洗、风干、800-1200度煅烧，再经微纳米粉碎机深度破损，球磨机研磨8-10h制备得到微纳米贻贝壳材料；
2)微纳米贻贝壳材料修饰：将上述材料置于十二烷基磺酸钠水溶液中，搅拌10-12h，离心烘干得到微纳米贻贝壳修饰材料；
3)铋盐溶液制备：将硝酸铋加入乙醇溶剂中，搅拌混合，得到硝酸铋溶液；
4)负载：将微纳米贻贝壳修饰材料加入到硝酸铋溶液中混合搅拌10-24h，然后于反应釜中加热反应；
5)后处理：将反应产物自燃冷却后，用水/乙醇洗处理、离心、烘干处理，然后置于马弗炉中高温煅烧得Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料。
该制备方法使贻贝壳与Bi-Bi2O3接触紧密、复合均匀，形成良好的复合材料，利于对有机污染物的吸附和降解，提高了其光催化活性。
作为优选，所述Bi-Bi2Ｏ3/微纳米贻贝壳复合材料中Bi-Bi2O3和微纳米贻贝壳材料的质量比为1∶(25-30)。
作为优选，所述Bi-Bi2Ｏ3/微纳米贻贝壳复合材料制备方法中十二烷基磺酸钠溶液的浓度为0.1-1mg/mL，贻贝壳微纳米材料与十二烷基磺酸钠的质量比为20-50∶1。
作为优选，所述Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料制备方法中铋盐溶液的浓度为30-50mmol/L。
作为优选，所述Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料制备方法中反应釜的填充度为70-90％，升温速率为1-2℃/min，温度为150-180℃，时间为10-36h。
作为优选，所述Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料制备方法中马弗炉煅烧温度为300-500℃，煅烧时间2-5h。
作为优选，所述填料为重质碳酸钙、硅灰石、高岭土、云母粉中的一种或几种。
作为优选，所述纤维素胶体由纤维素2.4-4份、氢氧化钠0.5-1份、水95-97份组成；所述玉米淀粉胶体由玉米淀粉2.5-4份、氢氧化钠0.5-1份、水95-97份组成。
该贻贝壳涂料的制备方法为，按重量份称取Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料、填料、苯丙乳液、醋丙乳液、纯丙乳液、聚醚类表面活性剂、纤维素胶体、淀粉胶体和甲基丙烯酸，混合搅拌，加热并加入过氧化物引发剂，加热并加入去离子水、色料和天然橡胶，搅拌，冷却，得贻贝壳涂料。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：微纳米贻贝壳粉有多孔结构，比表面积大，具有很强的吸附、杀菌等作用，能够令污染物与催化剂接触概率更大，Bi-Bi2O3光催化材料可以利用太阳光中的紫外光和可见光光谱(约占太阳光能量的44％)，对太阳光的利用率相对较高，活性强，可以有效降解甲醛等有害气体，本发明通过探索合适的制备方法，将这两者有效的结合，通过合理配伍，制备得到了具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料，安全环保、性能优异、使用范围广泛；该涂料制备方法简单、绿色环保、易规模化生产、为解决贻贝壳资源浪费及提高Bi-Bi2O3的催化活性提供有效途径。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
Bi-Bi2Ｏ3/微纳米贻贝壳复合材料的制备：贻贝壳经前处理、水洗、风干、1000度煅烧，再经微纳米粉碎机深度破损，球磨机研磨8h制备得到微纳米贻贝壳材料；将上述材料按质量比20∶1置于浓度为0.1mg/mL的十二烷基磺酸钠水溶液中，搅拌10h，离心烘干得到微纳米贻贝壳修饰材料；将硝酸铋加入乙醇溶剂中，搅拌混合，得到浓度30mmol/L的硝酸铋溶液；将微纳米贻贝壳修饰材料加入到硝酸铋溶液中混合搅拌10h，然后于反应釜中，反应釜填充度90％，升温速率为2℃/min，温度为180℃，时间为10h，加热反应；将反应产物自燃冷却后，用水/乙醇洗处理、离心、烘干处理，然后置于马弗炉中500℃煅烧，时间2h，得Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料。
贻贝壳涂料的制备：按重量份称取60份Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料，重质碳酸钙25份，苯丙乳液20份，醋丙乳液10份，纯丙乳液5份，聚醚类表面活性剂20份，纤维素胶体3份，淀粉胶体5份，甲基丙烯酸1.5份，混合搅拌，加热并加入过氧化物引发剂1.5份，加热并加入去离子水3份、色料2份和天然橡胶5份，搅拌，冷却，得贻贝壳涂料。
实施例2
Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料的制备：贻贝壳经前处理、水洗、风干、800度煅烧，再经微纳米粉碎机深度破损，球磨机研磨10h制备得到微纳米贻贝壳材料；将上述材料按质量比50∶1置于浓度为1mg/mL的十二烷基磺酸钠水溶液中，搅拌12h，离心烘干得到微纳米贻贝壳修饰材料；将硝酸铋加入乙醇溶剂中，搅拌混合，得到浓度50mmol/L的硝酸铋溶液；将微纳米贻贝壳修饰材料加入到硝酸铋溶液中混合搅拌24h，然后于反应釜中，反应釜填充度70％，升温速率为1℃/min，温度为150℃，时间为36h，加热反应；将反应产物自燃冷却后，用水/乙醇洗处理、离心、烘干处理，然后置于马弗炉中300℃，煅烧时间5h，得Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料。
贻贝壳涂料的制备：按重量份称取30份Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料，高岭土45份，苯丙乳液30份，醋丙乳液9份，纯丙乳液20份，聚醚类表面活性剂10份，纤维素胶体2份，淀粉胶体6份，甲基丙烯酸1.2份，混合搅拌，加热并加入过氧化物引发剂0.1份，加热并加入去离子水2份、色料5份和天然橡胶3份，搅拌，冷却，得贻贝壳涂料。
实施例3
Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料的制备：贻贝壳经前处理、水洗、风干、1200度煅烧，再经微纳米粉碎机深度破损，球磨机研磨9h制备得到微纳米贻贝壳材料；将上述材料按质量比35∶1置于浓度为0.5mg/mL的十二烷基磺酸钠水溶液中，搅拌11h，离心烘干得到微纳米贻贝壳修饰材料；将硝酸铋加入乙醇溶剂中，搅拌混合，得到浓度40mmol/L的硝酸铋溶液；将微纳米贻贝壳修饰材料加入到硝酸铋溶液中混合搅拌16h，然后于反应釜中，反应釜填充度80％，升温速率为1.5℃/min，温度为160℃，时间为24h，加热反应；将反应产物自燃冷却后，用水/乙醇洗处理、离心、烘干处理，然后置于马弗炉中400℃，煅烧时间4h，得Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料。
贻贝壳涂料的制备：按重量份称取50份Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料，云母粉30份，苯丙乳液25份，醋丙乳液10份，纯丙乳液10份，聚醚类表面活性剂15份，纤维素胶体2份，淀粉胶体6份，甲基丙烯酸1.3份，混合搅拌，加热并加入过氧化物引发剂1份，加热并加入去离子水3份、色料3份和天然橡胶4份，搅拌，冷却，得贻贝壳涂料。
对比例1
除将Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料改为贝壳粉，其余制备方法与实施例1相同。
对比例2
除将Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料改为TiO2/微纳米贻贝壳复合材料，其余制备方法与实施例1相同。
表1.贻贝壳涂料的甲醛清除效果
指标 对比例1 对比例2 实施例1 实施例2 实施例3
甲醛清除率 19.5％ 63.1％ 77.8％ 89.1％ 80.6％
甲苯清除率 11.3％ 41.3％ 60.2％ 69.3％ 62.1％
其他细菌或污染物清除率 9.3％ 43.1％ 67.6％ 81.1％ 69.7％
根据表1可以看出，与对比例1和对比例2相比，本发明的贻贝壳涂料的甲醛清除率、甲苯和其他细菌或污染物的清除率都有显著提高。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料，其特征在于，该涂料由以下成分及重量份组成：30-60份Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料，填料25-45份，苯丙乳液20-30份，醋丙乳液9-10份，纯丙乳液5-20份，聚醚类表面活性剂10-20份，天然橡胶3-5份，纤维素胶体2-3份，淀粉胶体5-6份，色料2-5份，甲基丙烯酸1.2-1.5份，过氧化物引发剂0.1-1.5份，去离子水2-3份，所述Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料中Bi-Bi2O3和微纳米贻贝壳材料的质量比为1: （25-30），所述填料为重质碳酸钙、硅灰石、高岭土、云母粉中的一种或几种；
所述Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料是由以下方法制备得到的：
1）微纳米贻贝壳材料制备：贻贝壳经前处理、水洗、风干、800-1200度煅烧，再经微纳米粉碎机深度破损，球磨机研磨8-10h制备得到微纳米贻贝壳材料；
2）微纳米贻贝壳材料修饰：将上述材料置于十二烷基磺酸钠水溶液中，搅拌10-12h,离心烘干得到微纳米贻贝壳修饰材料；
3）铋盐溶液制备：将硝酸铋加入乙醇溶剂中，搅拌混合，得到硝酸铋溶液；
4）负载：将微纳米贻贝壳修饰材料加入到硝酸铋溶液中混合搅拌10-24h，然后于反应釜中加热反应；
5）后处理：将反应产物自然冷却后，用水/乙醇洗处理、离心、烘干处理，然后置于马弗炉中高温煅烧得Bi-Bi2O3/微纳米贻贝壳复合材料。
2.如权利要求1所述的具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料，其特征在于，所述制备方法中十二烷基磺酸钠水溶液的浓度为0.1-1mg/mL，贻贝壳微纳米材料与十二烷基磺酸钠的质量比为20-50:1。
3.如权利要求1所述的具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料，其特征在于，所述制备方法中铋盐溶液的浓度为30-50mmol/L。
4.如权利要求1所述的具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料，其特征在于，所述制备方法中反应釜的填充度为70-90%，升温速率为1-2℃/min，温度为150-180℃，时间为10-36h。
5.如权利要求1所述的具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料，其特征在于，所述制备方法中马弗炉煅烧温度为300-500 ℃，煅烧时间2-5h。
6.如权利要求1所述的具有净化室内空气功能的贻贝壳涂料，其特征在于，所述纤维素胶体由纤维素2.4-4份、氢氧化钠0.5-1份、水95-97份组成；所述淀粉胶体由玉米淀粉2.5-4份、氢氧化钠0.5-1份、水95-97份组成。
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