CN108395744A - 一种高效负离子水性无机环保涂料 - Google Patents

一种高效负离子水性无机环保涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高效负离子水性无机环保涂料,其特征在于以重量份数计,由单组份组成:硅酸盐水溶液15‑25份,硅溶胶10‑20份,聚乙烯醇5‑10份,稀土氧化物10‑15份,电气石粉10‑15份,去离子水10‑20份,硅烷偶联剂4‑5份,消泡剂1‑2份,流平剂0.5‑1份,纳米氧化锌分散液3‑5份,锌粉10‑20份,滑石粉2‑5份。该高效负离子水性无机环保涂料成膜物为无机硅酸盐,环保无VOC;基于稀土元素4f轨道未成对电子的变价特性,增强电气石电场对空气中水分子电解能力,高效产生负离子;纳米氧化锌的加入,提高了涂料分解甲醛、空气净化的能力;该款涂料与市面同类产品相比,环保,去甲醛能力强,在金属基材上具备良好的附着力和耐蚀性,填补了金属基材上负离子涂料的空白。

Description

一种高效负离子水性无机环保涂料
技术领域
本发明属于环保涂料技术领域,特别涉及一种水性、可高效释放负离子的金属基材用防腐环保涂料。
背景技术
负氧离子被誉为“空气维生素”,能够与空气中的灰尘、烟尘、PM2.5等带正电的微粒相结合后沉降到地面,并且能够与空气中的甲醛、苯、TVOC等装修污染物质发生反应,将其分解为二氧化碳和水,从而起到净化空气的作用。小粒径负氧离子还可以透过人体的血脑屏障,通过神经系统和呼吸系统,发挥其抗氧化、清除体内自由基,降低血液粘稠度等生物效应,增强心肺功能和机体免疫力。
基于负氧离子净化空气和促进身体健康的功能,加之近几年雾霾严重、室内装修材料甲醛含量频繁超标,以及人们对健康生活品质的追求的现状,负氧离子涂料应运而生,并越来越受到人们的认可,但是,目前市场上的负氧离子涂料存在以下问题:
(1)现有成熟负氧离子涂料大都为内墙涂料,与金属基材的结合力较差。
(2)现有负离子涂料稀释剂大都为水,但由于有机树脂、成膜助剂等的存在,不能真正做到零VOC。
(3)负离子迁移距离受空气质量和风速的影响,在涂料中添加的浓度,往往使得除甲醛作用不显著。
因此,本领域亟待开发一种可用于金属基材的、零VOC、除甲醛作用显著的高效负离子涂料,所述涂料通过采用无机硅酸盐作为成膜物,真正做到零VOC,锌粉的加入,使得涂料可以形成网状结构聚合物,还与基材金属表面形成硅酸锌铁络合物化学键结合,附着力优异,且由于锌粉的牺牲阳极保护,涂料兼具有良好的耐蚀性;涂料加入低温湿法制备的纳米氧化锌分散液,加强了涂料分解甲醛的能力,可涂刷于密闭舱室环境、室内环境中金属基材上。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种高效负离子水性无机环保涂料。所述高效负离子水性无机环保涂料以重量份数计,由单组份组成,包括如下组分:硅酸盐水溶液15-25份,硅溶胶10-20份,聚乙烯醇5-10份,稀土氧化物10-15份,电气石粉10-15份,去离子水10-20份,硅烷偶联剂4-5份,消泡剂1-2份,流平剂0.5-1份,纳米氧化锌水分散液3-5份,锌粉10-20份,滑石粉2-5份。
其中所述硅酸盐水溶液具体为硅酸钠水溶液5-10份,硅酸锂水溶液10-15份,含量30%-40%,模数是2.5-3,更优选地建议,硅酸锂水溶液所占比例大于硅酸钠水溶液,因为Li2O分子比SiO2分子小,随着水分的蒸发,分子之间有更多的接触点从而形成更加致密的硅酸锌网状结构,加快漆膜的干燥,且耐水性优异。
其中所述硅溶胶水溶液含量为29-31%,其中Na2O含量小于0.5%,PH值9-10,聚乙烯醇平均聚合度为1750±50,PH值7-8。。
其中所述稀土氧化物为CeO2、Nd2O3中的一种或两种的混合物;所述电气石粉为铁电气石、镁电气石、铁镁电气石、锂电气石中的一种或多种混合,粒径小于0.5微米,更优选地,所述电气石粉通过表面酸处理,提高电气石粉电离空气的能力。
其中所述锌粉为鳞片状,粒度为800目;所述滑石粉为片状滑石粉、粒度1000目。
其中所述硅烷偶联剂型号为kh-550。
其中所述流平剂为聚醚改性有机硅流平剂。
其中所述硅油类消泡剂型号为BYK019。
其中所述纳米氧化锌水分散液为低温湿法制备,表面不容易团聚,比表面积大于50m2/g,粒径为20-30nm,通过钛酸酯偶联剂改性后制备得到稳定的分散液。
本发明高效负离子水性无机环保涂料的制备方法包括如下步骤:
(1)将去离子水聚乙烯醇放入高压反应釜中,转速300r/min,温度120摄氏度,2h后,当温度降至室温后加入硅溶胶、硅酸盐水溶液,室温下搅拌1h,静置备用。
(2)将电气石粉球磨研磨至粒径小于0.5微米,加入一定量的水分散后,静置沉淀,过滤、干燥、酸洗后烘干。
(3)将稀土氧化物球磨研磨至粒径小于1微米,加入一定量的去离子水和硅烷偶联剂,高速分散机300-500r/min分散10-20min。
(4)将(1)(2)(3)中得到的组分混合,并加入锌粉、流平剂和消泡剂,高速分散机300-500r/min分散20-30min。
(5)最后,添加纳米氧化锌水分散液,超声波震荡10min后,得到高效负离子水性无机环保涂料。
(6)使用时,根据涂刷方式,可以适当加水调节至所需粘度,产品适用涂覆方式为喷涂、刷涂、滚涂、浸涂。
优选地,步骤(3)中的高速分散机转速为300r/min。
优选地,步骤(4)中高速分散机转速为300r/min。
优选地,步骤(5)中的超声波震荡机为80-100kHz工作频率下5-10min,优选80kHz工作频率下10min。
优选地,步骤(6)中的涂覆方式为高压无气喷涂。
本发明的优点如下:
(1)所选的树脂为无机硅酸盐系列,不含有机溶剂,真正做到零VOC。
(2)稀土元素的变价特性,可以增强电气石的电离能力,高效释放负离子。
(3)加入低温湿法制备的纳米氧化锌,增强涂料分解甲醛的能力。
(4)本发明的涂料可涂刷于密闭舱室及室内环境中的金属基材。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。
实施例1中选用的电气石粉及稀土氧化物,对比例1选用电气石粉。
实施例2中选用本发明中的纳米氧化锌分散液,对比例2中不使用纳米氧化锌分散液。
性能测试:
按表1给出的测试方法测定实施例和对比例给出的涂料,以及涂覆对应涂料获得的漆膜的性能;其中涂覆对应涂料的方法为喷涂施工,其中附着力、硬度的漆膜涂覆厚度为30~40μm。性能测试指标和方法如下:
1、容器中状态、颜色,漆膜外观:目测法。
2、附着力:划格法,参照标准GB/T9286。
3、耐蚀性:采用中性盐雾试验,参照标准GB/T 1771-1991。
4、除甲醛能力:利用亚克力板制作1m3密闭仓,滴入3微升甲醛滴液,24h后通过4160型甲醛分析仪用仪器法测量甲醛浓度,计算出24h内涂层的去甲醛能力。
5、负离子释放量:利用亚克力板制作1m3密闭仓,放入试样前,测试密闭仓内的负离子含量,放入涂层12h后再次测试负离子含量,计算出涂层在12h内的负离子稳定释放量。
表1实施例1组分配比及对比例1组分配比
成分组成 实施例1 对比例1
硅酸盐水溶液 20 20
硅溶胶 15 15
聚乙烯醇 8 8
锌粉 15 15
电气石粉 15 15
稀土氧化物 15 -
滑石粉 3 3
硅烷偶联剂 4 4
消泡剂 1 1
流平剂 1 1
纳米氧化锌水分散液 5 5
20 20
以上实施例与对比例涂料的制备方法如下:
(1)将去离子水聚乙烯醇放入高压反应釜中,转速300r/min,温度120摄氏度,2h后,将温度调节至室温后加入硅溶胶、硅酸盐水溶液,室温下搅拌1h,静置备用。
(2)将电气石粉球磨研磨至粒径小于0.5微米,加入一定量的水分散后,静置沉淀,过滤、干燥、酸洗后烘干。
(3)将稀土氧化物球磨研磨至粒径小于1微米,加入一定量的去离子水和硅烷偶联剂,高速分散机300r/min分散20min。
(4)实施例中将(1)(2)(3)中得到的组分混合,并加入锌粉、流平剂和消泡剂,高速分散机300r/min分散30min。对比例中将(1)(2)中得到的组分混合,并加入锌粉、流平剂和消泡剂,高速分散机300r/min分散30min。
(5)最后,分别添加纳米氧化锌水分散液,超声波震荡10min后,得到实施例1和对比例1所需涂料,空气喷涂得到涂层。
表2实施例1及对比例1性能测试结果
性能指标 实施例1 对比例1
容器中状态 均匀流体 均匀流体
颜色 灰色 灰色
漆膜外观 漆膜平整 漆膜平整
附着力 1级 1级
耐蚀性 96h无起泡、生锈 96h无起泡、生锈
除甲醛能力 净化率90% 净化率85%
负离子释放量 500个/cm3 200个/cm3
表3实施例2组分配比及对比例2组分配比
成分组成 实施例2 对比例2
硅酸盐水溶液 20 20
硅溶胶 15 15
聚乙烯醇 8 8
锌粉 15 15
电气石粉 15 15
稀土氧化物 15 15
滑石粉 3 3
硅烷偶联剂 4 4
消泡剂 1 1
流平剂 1 1
纳米氧化锌水分散液 5 -
20 20
以上实施例与对比例涂料的制备方法如下:
(1)将去离子水聚乙烯醇放入高压反应釜中,转速300r/min,温度120摄氏度,2h后,将温度调节至室温后加入硅溶胶、硅酸盐水溶液,室温下搅拌1h,静置备用。
(2)将电气石粉球磨研磨至粒径小于0.5微米,加入一定量的水分散后,静置沉淀,过滤、干燥、酸洗后烘干。
(3)将稀土氧化物球磨研磨至粒径小于1微米,加入一定量的去离子水和硅烷偶联剂,高速分散机300r/min分散20min。
(4)将(1)(2)(3)中得到的组分混合,并加入锌粉、流平剂和消泡剂,高速分散机300r/min分散30min。
(5)最后,实施例2组添加纳米氧化锌水分散液,超声波震荡10min后,得到实施例2和对比例2所需涂料,空气喷涂得到涂层。
表4实施例及对比例性能测试结果
性能指标 实施例2 对比例2
容器中状态 均匀流体 均匀流体
颜色 灰色 灰色
漆膜外观 漆膜平整 漆膜平整
附着力 1级 1级
耐蚀性 96h无起泡、生锈 96h无起泡、生锈
除甲醛能力 净化率90% 净化率78%
负离子释放量 500个/cm3 450个/cm3
由表2可以看出,选用稀土氧化物可以促进电气石释放负氧离子,得到可高效释放负氧离子的涂料,表4可以看出,添加纳米氧化锌后,可以显著提高涂料分解甲醛的能力,同时,由于纳米氧化锌的光催化作用,也可以微弱提高电气石的电场能力,提高涂料的负离子释放量。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是,这些实施例仅仅是为了说明的目的,而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定,不脱离本发明的范围。本领域技术人员可以做出多种替代和修改,这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (8)

1.一种高效负离子水性无机环保涂料,其特征在于以重量份数计,由以下组分组成:
硅酸盐水溶液15-25份,硅溶胶10-20份,聚乙烯醇5-10份,稀土氧化物10-15份,电气石粉10-15份,去离子水10-20份,硅烷偶联剂4-5份,消泡剂1-2份,流平剂0.5-1份,纳米氧化锌水分散液3-5份,锌粉10-20份,滑石粉2-5份。
2.根据权利要求1所述的高效负离子水性无机环保涂料,其特征在于所述硅酸盐水溶液具体为硅酸钠水溶液5-10份,硅酸锂水溶液10-15份,含量30%-40%,模数是2.5-3。
3.根据权利要求1所述的高效负离子水性无机环保涂料,其特征在于所述的硅溶胶水溶液含量为29-31%,其中Na2O含量小于0.5%,PH值9-10,聚乙烯醇平均聚合度为1750±50,PH值7-8。
4.根据权利要求1所述的高效负离子水性无机环保涂料,其特征在于所述稀土氧化物为CeO2、Nd2O3中的一种或两种的混合物;所述电气石粉为铁电气石、镁电气石、铁镁电气石、锂电气石中的一种或多种混合,粒径小于0.5微米。
5.根据权利要求1所述的高效负离子水性无机环保涂料,其特征在于所述所述锌粉为鳞片状,粒度为800目;所述滑石粉为片状滑石粉、粒度1000目。
6.根据权利要求1所述的高效负离子水性无机环保涂料,其特征在于,所述流平剂优选聚醚改性有机硅、混合酸二甲酯中的任意一种或两种的组合;所述消泡剂优选硅油、聚醚类,更优选硅油类。
7.根据权利要求1所述的高效负离子水性无机环保涂料,其特征在于,纳米氧化锌水分散液为低温湿法制备,比表面积大于50m2/g,粒径为20-30nm,通过钛酸酯偶联剂改性后制备得到分散液。
8.根据权利要求1所述的高效负离子水性无机环保涂料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将去离子水、聚乙烯醇放入高压反应釜中,转速300r/min,温度120摄氏度,2h后,当温度降至室温后加入硅溶胶、硅酸盐水溶液,室温下搅拌1h,静置备用。
(2)将电气石粉球磨研磨至粒径小于0.5微米,加入一定量的水分散后,静置沉淀,过滤、干燥、酸洗后烘干。
(3)将稀土氧化物球磨研磨至粒径小于1微米,加入一定量的去离子水和硅烷偶联剂,高速分散机分散。
(4)将(1)(2)(3)中得到的组分混合,并加入锌粉、流平剂和消泡剂,高速分散机分散。
(5)最后,添加纳米氧化锌水分散液,超声波震荡,得到高效负离子水性无机环保涂料。
(6)使用时,根据涂刷方式,可以适当加水调节至所需粘度,产品适用涂覆方式为喷涂、刷涂、滚涂、浸涂。
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