CN108795184A - 可见光催化涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可见光催化涂料及其制备方法，其中，可见光催化涂料包括以下重量份含量的制备原料：无机改性聚合物乳液20‑35份、成膜助剂0.5‑1份、可见光催化材料1‑5份、硅烷偶联剂0.1‑0.5份、颜填料30‑40份、消泡剂0.2‑0.5份、分散剂0.3‑1.2份和水20‑35份。本发明的可见光催化涂料可以去除室内外环境中的甲醛，以改善空气质量。

Description

可见光催化涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术，特别涉及一种可见光催化涂料及其制备方法。
背景技术
研究表明，室内大量的挥发性有机化合物是造成雾霾以及室内空气质量下降的直接原因。众所周知，室内环境对人类的健康起着至关重要的作用，因为通常情况下人类有80％以上的时间是在室内度过的，这导致在室内吸入污染物的风险高于室外。如果长期在空气品质恶劣的环境中工作和生活，将会表现出如疲倦、恶心、头痛等症状，医学上将其称为“房屋病态建筑综合症”。
这些挥发性的有机化合物对人体的呼吸系统、神经系统都会产生不良影响，严重时还会致癌。在这些挥发性有机化合物中，甲醛是引起“房屋病态建筑综合征”的主要污染物。此外，在室温下甲醛在空气中是无色、易挥发、有刺激性气味的气体。因此人们通常不可避免的会吸入暴露于室内空气中的甲醛。吸入低浓度暴露于室内空气中的甲醛可能会导致一些相关症状，如眼睛和喉晚刺激，胸闷和呼吸短促。吸入高浓度甲醛会导致中毒的风险，长期接触会导致慢性中毒甚至死亡。该化合物在2004年被国际癌症研究机构归类为致癌物。
目前市场上有大量的甲醛净化涂料，比如添加甲醛分解材料、竹炭涂料、硅藻泥涂料以及光催化涂料等，但都存在着有效期短、仅为物理吸附或者需要紫外灯才能起到效果等缺陷。
由于室内使用的日光灯都为可见光，因而，在可见光下去除室内外环境中的甲醛以改善空气质量，对人类的健康具有显著的实际意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可见光催化涂料及其制备方法，可利用可见光降解甲醛，以改善空气质量。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种可见光催化涂料，包括以下重量份含量的制备原料：无机改性聚合物乳液20-35份、成膜助剂0.5-1份、可见光催化材料1-5份、硅烷偶联剂0.1-0.5份、颜填料30-40份、、消泡剂0.2-0.5份、分散剂0.3-1.2份和水20-35份。
一种上述的可见光催化涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将0.1-0.5重量份的硅烷偶联剂加入10-15重量份的水中，然后于水溶液中分别添加0.1-0.2重量份的消泡剂和0.1-0.5重量份的分散剂，混合后加入1-5重量份的可见光催化材料，在超声作用下进行搅拌，制得可见光催化浆料；
(2)将5-15重量份的水、0.2-0.7重量份的分散剂和0.1-0.3重量份的消泡剂混合，然后于混合后的混合物中加入30-40重量份的颜填料，将加入由颜填料的混合物进行研磨，直至细度达30μm以下时，加入20-35重量份的无机改性聚合物乳液，在搅拌条件下加入0.5-1重量份的成膜助剂，混合后制得混合浆料；
(3)保持步骤(2)中的搅拌条件不变下，将步骤(1)制得的可见光催化浆料加入步骤(2)制得的混合浆料中，获得所述可见光催化涂料。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的可见光催化涂料，是一种可见光的光催化材料，在可见光的激发下，表面生成的羟基自由基(·OH)和超氧离子自由基(·O2-)具有很强的氧化能力，其中羟基自由基的反应能为402.8MJ/mol，足以破坏有机物中的C—C、C—H、C—N、C—O、N—H等键，使有机污染物质在·OH和·O2-作用下被完全氧化至CO2、H2O。所以能够有效地去除室内主要污染物如烃类、苯、甲醛、硫化物、氨等，并有除臭、杀菌的功能，反应生成的物质无害。可利用可见光降解甲醛，去除室内外环境中的甲醛，以改善空气质量，对人类的健康具有显著的实际意义；
(2)采用无机改性聚合物乳液作为原料，可同SiO2气凝胶形成良好的结合，使得气凝胶在保温腻子及后续施工后能够形成均匀稳定的分散，并且无机改性聚合物乳液能够在相变储能材料表面形成一层保护膜，避免了水泥的碱性物质对相变材料囊材的破坏，保证了材料的使用寿命。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：设计上述组分的可见光催化涂料，可利用可见光降解甲醛，以改善空气质量。
本发明提供一种可见光催化涂料，包括以下重量份含量的制备原料：无机改性聚合物乳液20-35份、成膜助剂0.5-1份、可见光催化材料1-5份、硅烷偶联剂0.1-0.5份、颜填料30-40份、、消泡剂0.2-0.5份、分散剂0.3-1.2份和水20-35份。
一种上述的可见光催化涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将0.1-0.5重量份的硅烷偶联剂加入10-15重量份的水中，然后于水溶液中分别添加0.1-0.2重量份的消泡剂和0.1-0.5重量份的分散剂，混合后加入1-5重量份的可见光催化材料，在超声作用下进行搅拌，制得可见光催化浆料；
(2)将5-15重量份的水、0.2-0.7重量份的分散剂和0.1-0.3重量份的消泡剂混合，然后于混合后的混合物中加入30-40重量份的颜填料，将加入由颜填料的混合物进行研磨，直至细度达30μm以下时，加入20-35重量份的无机改性聚合物乳液，在搅拌条件下加入0.5-1重量份的成膜助剂，混合后制得混合浆料；
(3)保持步骤(2)中的搅拌条件不变下，将步骤(1)制得的可见光催化浆料加入步骤(2)制得的混合浆料中，获得所述可见光催化涂料。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的可见光催化涂料，是一种可见光的光催化材料，在可见光的激发下，表面生成的羟基自由基(·OH)和超氧离子自由基(·O2-)具有很强的氧化能力，其中羟基自由基的反应能为402.8MJ/mol，足以破坏有机物中的C—C、C—H、C—N、C—O、N—H等键，使有机污染物质在·OH和·O2-作用下被完全氧化至CO2、H2O。所以能够有效地去除室内主要污染物如烃类、苯、甲醛、硫化物、氨等，并有除臭、杀菌的功能，反应生成的物质无害。可利用可见光降解甲醛，去除室内外环境中的甲醛，以改善空气质量，对人类的健康具有显著的实际意义；
(2)采用无机改性聚合物乳液作为原料，可同SiO2气凝胶形成良好的结合，使得气凝胶在保温腻子及后续施工后能够形成均匀稳定的分散，并且无机改性聚合物乳液能够在相变储能材料表面形成一层保护膜，避免了水泥的碱性物质对相变材料囊材的破坏，保证了材料的使用寿命。
进一步的，制备原料还包括0.2-0.6重量份的增稠剂。
进一步的，所述无机改性聚合物乳液包括无机纳米SiO2改性丙烯酸乳液和/或无机纳米SiO2改性苯丙乳液。
进一步的，所述成膜助剂包括醇酯类成膜助剂、醇醚类成膜助剂和醇醚酯类成膜助剂中的至少一种。
由上述描述可知，醇酯类成膜助剂可为十二碳醇酯等，醇醚类成膜助剂可为乙二醇丁醚、丙二醇苯醚等，醇醚酯类成膜助剂可为己二醇丁醚醋酸酯等。
进一步的，所述可见光催化材料为在可见光波段能够产生光催化效果的纳米TiO2材料。
进一步的，所述硅烷偶联剂包括甲基丙烯酰氧基硅烷、硅烷酯、氨基硅烷和环氧基硅烷中的至少一种。
进一步的，所述颜填料为钛白粉、高岭土、滑石粉、重钙或轻钙。
本发明的可见光催化涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将0.1-0.5份的硅烷偶联剂加入到10-15份的水中，添加0.1-0.2份的消泡剂和0.1-0.5份的分散剂，搅拌均匀，在2-10min钟内加入1-5份的可见光催化粉体，在超声作用下搅拌，制备成可见光催化浆料A待用；
(2)将5-15份的水、0.2-0.7份的分散剂、0.1-0.3份的消泡剂依次加入搅拌缸中，搅拌均匀后加入30-40份的颜填料，砂磨至细度达30μm以下时，加入20-35份的无机改性聚合物乳液，控制转速在500-1000rpm，搅拌过程中，在1-5min中内加入0.5-1份的成膜助剂，使各组分充分混合均匀，形成浆料B；
(3)保持低速搅拌，将可见光催化浆料A慢慢加入组份B后，慢慢加入0.2-0.6份的增稠剂，调整涂料至合适粘度后，过滤包装即得到了可见光催化空气净化涂料。
本发明的实施例一为：
将0.2份的硅烷偶联剂加入到10份的水中，添加0.1份的消泡剂和0.2份的分散剂，搅拌均匀，然后慢慢加入1.2份的可见光催化材料，在超声作用下搅拌，制备成可见光催化浆料待用；
将20份的水、0.3份的分散剂、0.2份的消泡剂依次加入搅拌缸中，搅拌均匀后加入37.3份的颜填料，砂磨至细度达30μm以下时，加入30份的无机改性聚合物乳液，低速下搅拌，慢慢加入1份的成膜助剂使各组分充分混合均匀，形成混合浆料；
保持低速搅拌，将可见光催化浆料慢慢加入混合浆料后，慢慢加入0.3份的增稠剂和0.2份消泡剂，调整涂料粘度至90-110KU后，过滤包装即得到了可见光催化空气净化涂料。
本发明的实施例二为：
将0.5份的硅烷偶联剂加入到20份的水中，添加0.2份的消泡剂和0.8份的分散剂，搅拌均匀，然后慢慢加入5份的可见光催化材料，在超声作用下搅拌，制备成可见光催化浆料待用；
将13份的水、0.3份的分散剂、0.2份的消泡剂依次加入搅拌缸中，搅拌均匀后加入30份的颜填料，砂磨至细度达30μm以下时，加入30份的无机改性聚合物乳液，低速下搅拌，慢慢加入0.5份的成膜助剂使各组分充分混合均匀，形成混合浆料；
保持低速搅拌，将可见光催化浆料慢慢加入混合浆料后，慢慢加入0.3份的增稠剂和0.2份消泡剂，调整涂料粘度至90-110KU，过滤包装即得到了可见光催化空气净化涂料。
本发明的实施例三为：
将0.3份的硅烷偶联剂加入到15份的水中，添加0.2份的消泡剂和0.6份的分散剂，搅拌均匀，然后慢慢加入3份的可见光催化材料，在超声作用下搅拌，制备成可见光催化浆料待用；
将15份的水、0.4份的分散剂、0.2份的消泡剂依次加入搅拌缸中，搅拌均匀后加入30份的颜填料，砂磨至细度达30μm以下时，加入34份的无机改性聚合物乳液，低速下搅拌，慢慢加入0.8份的成膜助剂使各组分充分混合均匀，形成混合浆料；
保持低速搅拌，将可见光催化浆料慢慢加入混合浆料后，慢慢加入0.3份的增稠剂和0.2份消泡剂，调整涂料粘度至90-110KU，过滤包装即得到了可见光催化空气净化涂料。
可见光催化性能测试
将实施例一至实施例三制备获得的可见光催化涂料分别进行可见光催化性能测试，具体测试方法参照标准JC/T 1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》：
测试结果见下表1。
表1
甲醛净化效率(％) 甲醛净化效率持久性(％)
实例一 82.3 75.4
实例二 93.2 89.8
实例三 90.3 86.2
根据表1可知，实施例一至实施例三制备获得的可见光催化涂料，其甲醛净化效率可达82.3％以上，其甲醛净化效率持久性可达75.4。
综上所述，本发明提供的可见光催化涂料可以去除室内外环境中的甲醛，以改善空气质量。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可见光催化涂料，其特征在于，包括以下重量份含量的制备原料：无机改性聚合物乳液20-35份、成膜助剂0.5-1份、可见光催化材料1-5份、硅烷偶联剂0.1-0.5份、颜填料30-40份、、消泡剂0.2-0.5份、分散剂0.3-1.2份和水20-35份。
2.根据权利要求1所述的可见光催化涂料，其特征在于，制备原料还包括0.2-0.6重量份的增稠剂。
3.根据权利要求1所述的可见光催化涂料，其特征在于，所述无机改性聚合物乳液包括无机纳米SiO2改性丙烯酸乳液和/或无机纳米SiO2改性苯丙乳液。
4.根据权利要求1所述的可见光催化涂料，其特征在于，所述成膜助剂包括醇酯类成膜助剂、醇醚类成膜助剂和醇醚酯类成膜助剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的可见光催化涂料，其特征在于，所述可见光催化材料为在可见光波段能够产生光催化效果的纳米TiO2材料。
6.根据权利要求1所述的可见光催化涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括甲基丙烯酰氧基硅烷、硅烷酯、氨基硅烷和环氧基硅烷中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的可见光催化涂料，其特征在于，所述颜填料为钛白粉、高岭土、滑石粉、重钙或轻钙。
8.一种权利要求1-7任意一项所述的可见光催化涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将0.1-0.5重量份的硅烷偶联剂加入10-15重量份的水中，然后于水溶液中分别添加0.1-0.2重量份的消泡剂和0.1-0.5重量份的分散剂，混合后加入1-5重量份的可见光催化材料，在超声作用下进行搅拌，制得可见光催化浆料；
(2)将5-15重量份的水、0.2-0.7重量份的分散剂和0.1-0.3重量份的消泡剂混合，然后于混合后的混合物中加入30-40重量份的颜填料，将加入由颜填料的混合物进行研磨，直至细度达30μm以下时，加入20-35重量份的无机改性聚合物乳液，在搅拌条件下加入0.5-1重量份的成膜助剂，混合后制得混合浆料；
(3)保持步骤(2)中的搅拌条件不变下，将步骤(1)制得的可见光催化浆料加入步骤(2)制得的混合浆料中，获得所述可见光催化涂料。
9.根据权利要求8所述的可见光催化涂料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，于获得的可见光催化涂料中加入0.2-0.6重量份的增稠剂。
10.根据权利要求8所述的可见光催化涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的搅拌条件的搅拌速度为50-1000rpm。
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