CN108531023A - 一种除甲醛涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种除甲醛涂料及其制备方法，以丙烯酸‑丙烯酰胺共聚物作为除甲醛活性物质，使用二氧化钛/石墨烯复合光催化材料作为光催化剂，相较于现有技术中的除甲醛涂料化学性质更稳定，光催化剂混合更均匀，不易发生团聚，甲醛清除效率更高。

Description

一种除甲醛涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及除甲醛涂料及其制备方法。
背景技术
甲醛俗称福尔马林，是无色、具有强烈气味的刺激性气体。甲醛是原浆毒物，能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后，会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘。皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入少量甲醛，能引起慢性中毒，出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱、甲床指端疼痛，孕妇长期吸入可能导致新生婴儿畸形，甚至死亡，男子长期吸入可导致男子精子畸形、死亡，性功能下降，严重的可导致生殖能力缺失，全身症状有头痛、乏力、胃纳差、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。
各种人造板材(刨花板、纤维板、胶合板等)中由于使用了粘合剂，因而可含有甲醛。新式家具的制作，墙面、地面的装饰铺设，都要使用粘合剂。凡是大量使用粘合剂的地方，总会有甲醛释放。此外，某些化纤地毯、油漆涂料也含有一定量的甲醛。甲醛还可来自化妆品。化妆品、清洁剂、杀虫剂、消毒剂、防腐剂、印刷油墨、纸张、纺织纤维等多种化工轻工产品。
室内是人类最主要的活动空间，人们每天在室内的生活和工作时间至少在12个小时以上，室内空气对人类的健康有至关重要的影响。由于技术和材料所限，目前在制造室内家俱和装修过程中还无法完全禁止使用含有甲醛组分的原材料，无法从源头上去除甲醛的危害，由于不能全面限制甲醛使用，消除和降低甲醛危害是当务之急。
近来的除甲醛涂料研究有的是加入纳米颗粒如纳米银等催化分解甲醛气体，也有一些是将活性反应物质添加到涂料中。与甲醛作用的活性物质可以是含氨基的化合物，也可以是带有活性亚甲基的化合物。对氨基化合物用于除甲醛涂料的研究起步较早，且已广泛用于汽车内饰中作为除甲醛的活性物质，但用在涂料中其除甲醛效果并不稳定。而对于活性亚甲基化合物的除甲醛研究则较少。高分子活性亚甲基化合物用于除甲醛涂料的研究是今后发展的方向。
发明内容
鉴于上述现有技术状况，本发明目的在于：提供一种以丙烯酸-丙烯酰胺为活性物质、以二氧化钛/石墨烯复合复合光催化材料为光催化剂的除甲醛涂料及其制备方法，解决了现有技术中中含氨基化合物的除甲醛涂料性质不稳定、光催化剂二氧化钛已发生团聚现象的技术问题。
一种除甲醛涂料，由以下组分及重量百分比组成：
丙烯酸-丙烯酰胺共聚物10％-25％
光催化剂5％～10％
流平剂1％～3％
防霉剂1％～3％
分散剂1％～3％
增白剂1％～2％
增稠剂1％～3％
成膜助剂2～5％
防腐剂1％～3％
余量为水。
进一步地，丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的分子量范围为1.0×105～1.0×106，优选地丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的分子量范围为1.0×105～5.0×105。
进一步地，光催化剂为二氧化钛/石墨烯复合光催化材料。其中，二氧化钛/石墨烯复合光催化材料的制备方法为：以氧化石墨烯和钛酸丁酯为原料，在180℃-200℃下，利用水热法反应15-20小时一步制备而得。所得二氧化钛/石墨烯复合光催化材料的比表面积为100-200m2/g，平均孔径为5～20nm。
进一步地，丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的重量百分比为15％～20％。
进一步地，二氧化钛/石墨烯复合光催化材料的比表面积约为200mg m2/g，平均孔径为5～10nm。
本发明还提供了一种除甲醛涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
(2)取光催化剂加入适量水，搅拌均匀；
(2)匀速搅拌下，依次加入流平剂、防霉剂、分散剂、增白剂、增稠剂、成膜助剂和防腐剂，搅拌均匀得到助剂浆料；
(3)将丙烯酸-丙烯酰胺共聚物加入适量水中，制备成主料浆料；
(4)将步骤(2)制备得到的助剂浆料加入到步骤(3)的主料浆料中，搅拌均匀即可。
进一步地，步骤(1)中所述光催化剂为二氧化钛/石墨烯复合光催化材料。
进一步地，步骤(1)中所加入水的为总用水量的三分之一到二分之一。
进一步地，步骤(1)中所加水温为37～40℃，搅拌速度为1000～1500rpm。
进一步地，步骤(2)中搅拌速度为800～1000rpm，水温保持37～40℃。
进一步地，步骤(3)中所加入水的温度为37～40℃，搅拌速度为800～1000rpm。
进一步地，步骤(4)中，将步骤(2)制备得到的助剂浆料加入到步骤(3)的主料浆料后，搅拌速度控制在500～700rpm，搅拌3～5小时。
本发明的特点及有益效果：
(1)以丙烯酸-丙烯酰胺共聚物作为除甲醛活性物质，既含有活性亚甲基结构，也含有氨基结构，含有丰富的氢键供体，而光催化剂二氧化钛/石墨烯复合光催化材料中的氧化石墨烯结构中含有大量的氢键受体，二者的氢键作用有利于涂料体系中丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的分散与稳定性，使得涂料除甲醛性能稳定，作用持久有效。
(2)本发明的除甲醛涂料中添加了二氧化钛/石墨烯复合光催化材料，很好的解决了二氧化钛作为光催化媒介在溶剂中的团聚问题，分散性能良好，性质稳定。
(3)本发明的除甲醛涂料的制备方法中采用分别制备助剂浆料和主料浆料之后混合的方法，制备方法简便，利于工业化大生产。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，对于本领域的技术人员而言，不应当将下列实施例理解为对本发明的限制，根据现有技术的教导，对其修改或改进都属于本发明的保护范围内。
实施例1
按重量份，取10份比表面积为200m2/g，孔径为10nm的二氧化钛/石墨烯复合光催化材料溶于23份40℃水中，搅拌速度1000rpm，之后加入流平剂2份、防霉剂1份、分散剂1份、增白剂1份、增稠剂3份、成膜助剂2份和防腐剂1份，制成助剂浆料备用；取10份分子量约为1.0×105的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物溶于46份40℃水中，搅拌速度800rpm，搅拌2小时得到主料浆料；将助剂浆料倒入主料浆料中，搅拌速度500rpm下搅拌5小时，得到除甲醛涂料。
实施例2
按重量份，取8份比表面积为200m2/g，孔径为5nm二氧化钛/石墨烯复合光催化材料溶于24份40℃水中，搅拌速度1500rpm，之后加入流平剂3份、防霉剂3份、分散剂2份、增白剂2份、增稠剂1份、成膜助剂5份和防腐剂3份，制成助剂浆料备用；取25份分子量约为7.0×105的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物溶于24份37℃水中，搅拌速度800rpm，搅拌2小时得到主料浆料；将助剂浆料倒入主料浆料中，搅拌速度700rpm下搅拌5小时，得到除甲醛涂料。
实施例3
按重量份，取5份比表面积为100m2/g孔径为10nm的二氧化钛/石墨烯复合光催化材料溶于25份40℃水中，搅拌速度1200rpm，之后加入流平剂1份、防霉剂2份、分散剂3份、增白剂1份、增稠剂2份、成膜助剂3份和防腐剂2份，制成助剂浆料备用；取18份分子量约为3.0×105的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物溶于38份37℃水中，搅拌速度1000rpm，搅拌2小时得到主料浆料；将助剂浆料倒入主料浆料中，搅拌速度600rpm下搅拌3小时，得到除甲醛涂料。
实施例4
按重量份，取7份比表面积为100m2/g孔径为10nm的二氧化钛/石墨烯复合光催化材料溶于20份40℃水中，搅拌速度1000rpm，之后加入流平剂2份、防霉剂2份、分散剂3份、增白剂2份、增稠剂2份、成膜助剂4份和防腐剂1份，制成助剂浆料备用；取20份分子量约为1.0×106的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物溶于37份40℃水中，搅拌速度800rpm，搅拌2小时得到主料浆料；将助剂浆料倒入主料浆料中，搅拌速度500rpm下搅拌4小时，得到除甲醛涂料。
对比实施例1
性能测试
分别对实施例1-4、市售产品进行产品的除甲醛性能测试。
参照JC/T1074-2008进行除甲醛性能实验：试验环境：温度(20±2)℃，相对湿度(50±10)％。在1m2玻璃板上均匀涂刷70g待测涂料，室内保养7d。然后将玻璃板放入1立方米玻璃舱中注射3微升分析纯甲醛(37％)，密闭鼓风1h后参照GB/16129-1995采用AHMT分光光度法进行空气中甲醛含量测量。
材料性能表
从以上性能测试表结果可看出，本发明提供的除甲醛涂料的甲醛净化效率检验结果符合JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》表中中的“I类材料”的要求，甲醛清除功能由于市售除甲醛涂料。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种除甲醛涂料，其特征在于，由以下组分及重量百分比组成：
丙烯酸-丙烯酰胺共聚物 10%-25%
光催化剂5%~10%
流平剂1%~3%
防霉剂1%~3%
分散剂1%~3%
增白剂1%~2%
增稠剂1%~3%
成膜助剂2~5%
防腐剂1%~3%
余量为水。
2.根据权利要求1所述的除甲醛涂料，其特征在于，所述丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的分子量范围为1.0×105~1.0×106。
3.根据权利要求1所述的除甲醛涂料，其特征在于，光催化剂为二氧化钛/石墨烯复合光催化材料。
4.根据权利要求3所述的除甲醛涂料，其特征在于，所述二氧化钛/石墨烯复合光催化材料的比表面积约为100~200 m2/g，平均孔径为5~10nm。
5.权利要求1所述除甲醛涂料的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
（1）取光催化剂加入适量水，搅拌均匀；
（2）匀速搅拌下，依次加入流平剂、防霉剂、分散剂、增白剂、增稠剂、成膜助剂和防腐剂，搅拌均匀得到助剂浆料；
（3）将丙烯酸-丙烯酰胺共聚物加入适量水中，制备成主料浆料；
（4）将步骤（2）制备得到的助剂浆料加入到步骤（3）的主料浆料中，搅拌均匀即可。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述光催化剂为二氧化钛/石墨烯复合光催化材料，所加入水的为总用水量的三分之一到二分之一，水温为37~40℃，搅拌速度为1000~1500rpm。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）中搅拌速度为800~1000rpm，水温保持37~40℃。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中将步骤（2）制备得到的助剂浆料加入到步骤（3）的主料浆料后，搅拌速度控制在500~700rpm，搅拌3~5小时。
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