CN108864907A - 一种水性内墙涂料及其制备方法 - Google Patents

一种水性内墙涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种水性内墙涂料及其制备方法，水性内墙涂料原料组分为光功能填料、水性聚氨酯乳液、硅溶胶、壳聚糖、成膜助剂、分散剂、去离子水、消泡剂、流平剂、羟甲基纤维素；水性内墙涂料的制备方法包括如下步骤，首先，将所述配方重量份数比例的羟甲基纤维素、壳聚糖、成膜助剂依次加入去离子水中，搅拌，得到混合液，其次，向得到的混合液中依次加入配方的水性聚氨酯乳液和硅溶胶，搅拌，得到水性聚氨酯涂料；最后，向得到水性聚氨酯涂料中依次加入消泡剂、流平剂、光功能填料和分散剂，搅拌，得到具有自净化功能的水性内墙涂料，能够有效解决基地腐蚀、光功能组分包埋现象，在室内环境下即可分解室内空气中有害气体，具有环保、自净化效果好的特点。

Description

一种水性内墙涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性内墙涂料领域，特别涉及一种水性内墙涂料及其制备方法。
背景技术
以环境荷尔蒙和室内污染综合症等为代表的环境污染问题，正在全球范围内扩展，并严重威胁到人类的健康和生存发展，保护环境防治室内空气污染，已成为当今世界各国人民共同关心的重大社会问题。新居装饰装修综合症候群，也不同程度地给人类的健康造成了严重危害。室内装修所造成的甲醛、苯、氨等有毒有害气体是最大的隐形杀手，给人类造成的危害是触目惊心的。室内装修污染主要包括各种建筑材料散发的甲醛、苯、甲苯、二甲苯、TVOC、氨气、氡气等。甲醛--为无色气体，其对皮肤和黏膜有强烈的刺激作用，对视丘及视网膜有较强的损害作用。室内空气中的甲醛，主要来源于室内装饰用的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等人造板材，这些板材释放的甲醛是形成室内空气中甲醛的主体。另外贴墙布、贴墙纸、化纤地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等，由于含有甲醛成份也可能向外界释放甲醛气体。苯、甲苯、二甲苯--为无色至浅黄色透明油状液体，具有强烈芳香气味，属于室内挥发性有机物。苯于1993年被世界卫生组织(WHO)确定为致癌物。此外，细菌病毒--细菌、病毒无处不在，特别是人群聚集及生活的场所，更易繁殖病菌，这些传染性疾病也对人类的健康生活构成了严重的威胁。因此，解决室内环境污染成为当前人们关注的热点。
内墙涂料具有涂覆面积大的特点，如果能赋予其空气自净化及抗菌的功能，将对室内空气及居住环境的改善起到重要的作用。二氧化钛受光线照射后，会产氢氧自由基和负氧离子。这些活性氧和氯气、次氯酸、双氧水、臭氧等氧化剂相比，具有更强的氧化能力。因此利用光催化作用不仅可以进行杀菌和消毒，同时它还可以分解空气中含有的各种有害有机化合物，使其变得无害。所以将纳米二氧化钛作为填料添加在涂料中，有望增加涂料的净化功能，解决室内污染问题。但是，考虑到成膜物质是有机物，在净化空气的同时也会对涂料中的成膜物质进行分解，基地腐蚀造成涂层发生开裂、脱落和变色的破坏。此外，将二氧化钛粉末直接加入到涂料中，由于成膜物质的包埋作用暴露在表面的光功能组成极少，具有光催化净化功能较差的缺陷。另外，纳米二氧化钛需要在太阳光的紫外线照射才能产生光催化作用，在室内紫外光非常有限，因此，现有的功能型内墙涂料的净化性能和实际效果都十分有限。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水性内墙涂料及其制备方法，能够有效解决基地腐蚀、光功能组分包埋现象，在室内环境下即可分解室内空气中有害气体，具有环保、实用性强、自净化效果好的特点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种水性内墙涂料，以重量百分比计，其原料组分为：光功能填料8-15.5％；水性聚氨酯乳液20-45％；硅溶胶10-16％；壳聚糖3-8％；成膜助剂0.6-1.2％；分散剂0.8-1.4％；去离子水25-50％；消泡剂0.2-0.6％；流平剂0.6-1.5％；羟甲基纤维素0.1-0.4％。
所述光功能填料为硅烷偶联剂和金属银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛，其制备步骤为：
1)在机械搅拌条件下将锐钛矿型二氧化钛分散在去离子水中，加热，当温度达到60-100℃时加入浓度为0.1-1.5mol/L硝酸银溶液，银与二氧化钛的摩尔比为0.1-1％；继续加入浓度为0.2-1.2mol/L的柠檬酸溶液，柠檬酸溶液与硝酸银溶液的体积比为1：1，加热回流0.5-1小时，离心分离后，在40-120℃温度条件下干燥2-4小时，即得到银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛；
2)磁力搅拌条件下将十六烷基三乙氧基硅烷加入到浓度为50％的无水甲苯溶液中，其中十六烷基三乙氧基硅烷与无水甲苯溶液的重量比为(0.2-0.8):1，将上述银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛加入溶液中，其中银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛与十六烷基三乙氧基硅烷的重量比为(0.05-0.1)：1，在100-120℃温度条件下，回流反应1-2小时；反应结束后，离心，用乙醇洗涤3-5次，在40-120℃条件下烘干，得到硅烷和金属银纳米粒子改性锐钛矿型二氧化钛的光功能填料。
所述水性聚氨酯乳液的固含量为40-50％。
所述硅溶胶的固含量为20-30％，pH值为5-7.8。
所述成膜助剂为乙二醇、丙二醇、己二醇中的一种。
所述分散剂为聚乙二醇200或者聚乙二醇400。
所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。
所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷。
一种水性内墙涂料的制备方法，步骤如下：
步骤1：将所述配方重量份数比例的羟甲基纤维素、壳聚糖、成膜助剂依次加入去离子水中，在2000-3000rpm转速下搅拌1-2.5小时，得到混合液；
步骤2：向步骤1得到的混合液中依次加入配方的水性聚氨酯乳液和硅溶胶，在1000-1500rpm转速下搅拌1.5-2小时，得到水性聚氨酯涂料；
步骤3：向步骤2得到水性聚氨酯涂料中依次加入消泡剂、流平剂、光功能填料和分散剂，在500-1000rpm转速下搅拌1-1.5小时，得到具有自净化功能的水性内墙涂料。
本发明与现有技术相比的有益效果为：
以金属银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛，可以提高二氧化钛的可见光响应能力，使涂料在室内可见光条件下也具有较高的催化降解能力；以硅烷偶联剂改性金属银二氧化钛，实现二氧化钛填料的有机无机复合，增加二氧化钛表面的疏水性能，在水性涂料成膜过程中，利用自分层原理使光功能组分暴露在涂层表面，由于表面复合硅烷偶联剂能有效降低二氧化钛对基地腐蚀的效果，同时添加的壳聚糖能有效灭杀多种细菌，使涂料具有自净化功能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例一：
一种水性内墙涂料，其原料组分及重量百分比为：光功能填料8％；水性聚氨酯乳液45％；硅溶胶13％；壳聚糖3％；成膜助剂1.2％；分散剂1.1％；去离子水25％；消泡剂0.6％；流平剂1.0％；羟甲基纤维素0.1％。
所述光功能填料为硅烷偶联剂和金属银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛，其制备步骤为：
1)在机械搅拌条件下将锐钛矿型二氧化钛分散在去离子水中，加热，当温度达到60℃时加入浓度为1.5mol/L硝酸银溶液，银与二氧化钛的摩尔比为0.6％；继续加入浓度为0.2mol/L的柠檬酸溶液，柠檬酸溶液与硝酸银溶液的体积比为1：1，加热回流1小时，离心分离后，在4℃温度条件下干燥4小时，即得到银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛；
2)磁力搅拌条件下将十六烷基三乙氧基硅烷加入到浓度为50％无水甲苯溶液中，其中十六烷基三乙氧基硅烷与无水甲苯溶液的重量比为1:2，将上述银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛加入溶液中，其中银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛与十六烷基三乙氧基硅烷的重量比为0.1：1，在100℃温度条件下，回流反应2小时；反应结束后，离心，用乙醇洗涤4次，在40℃条件下烘干，得到硅烷和金属银纳米粒子改性锐钛矿型二氧化钛的光功能填料。
所述水性聚氨酯乳液的固含量为40％。
所述硅溶胶的固含量为30％，pH值为6.5。
所述成膜助剂为乙二醇。
所述分散剂为聚乙二醇200。
所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。
所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷。
一种水性内墙涂料的制备方法，步骤如下：
步骤1：将所述配方重量份数比例的羟甲基纤维素、壳聚糖、成膜助剂依次加入去离子水中，在2000rpm转速下搅拌2.5小时，得到混合液；
步骤2：向步骤1得到的混合液中依次加入配方的水性聚氨酯乳液和硅溶胶，在1200rpm转速下搅拌1.5小时，得到水性聚氨酯涂料；
步骤3：向步骤2得到水性聚氨酯涂料中依次加入消泡剂、流平剂、光功能填料和分散剂，在1000rpm转速下搅拌1.3小时，得到具有自净化功能的水性内墙涂料。
实施例二：
一种水性内墙涂料，其原料组分及重量百分比为：光功能填料12％；水性聚氨酯乳液20％；硅溶胶16％；壳聚糖5％；成膜助剂0.6％；分散剂1.4％；去离子水35％；消泡剂0.2％；流平剂1.5％；羟甲基纤维素0.2％。
所述光功能填料为硅烷偶联剂和金属银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛，其制备步骤为：
1)在机械搅拌条件下将锐钛矿型二氧化钛分散在去离子水中，加热，当温度达到80℃时加入浓度为0.8mol/L硝酸银溶液，银与二氧化钛的摩尔比为0.1％；继续加入浓度为0.7mol/L的柠檬酸溶液，柠檬酸溶液与硝酸银溶液的体积比为1：1，加热回流0.8小时，离心分离后，在80℃温度条件下干燥3小时，即得到银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛；
2)磁力搅拌条件下将十六烷基三乙氧基硅烷加入到浓度为50％无水甲苯溶液中，其中十六烷基三乙氧基硅烷与无水甲苯溶液的重量比为4:5，将上述银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛加入溶液中，其中银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛与十六烷基三乙氧基硅烷的重量比为0.07：1，在110℃温度条件下，回流反应1小时；反应结束后，离心，用乙醇洗涤5次，在80℃条件下烘干，得到硅烷和金属银纳米粒子改性锐钛矿型二氧化钛的光功能填料。
所述水性聚氨酯乳液的固含量为45％。
所述硅溶胶的固含量为20％，pH值为7.8。
所述成膜助剂为丙二醇。
所述分散剂为聚乙二醇400。
所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。
所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷。
一种水性内墙涂料的制备方法，步骤如下：
步骤1：将所述配方重量份数比例的羟甲基纤维素、壳聚糖、成膜助剂依次加入去离子水中，在2500rpm转速下搅拌1小时，得到混合液；
步骤2：向步骤1得到的混合液中依次加入配方的水性聚氨酯乳液和硅溶胶，在1500rpm转速下搅拌1.8小时，得到水性聚氨酯涂料；
步骤3：向步骤2得到水性聚氨酯涂料中依次加入消泡剂、流平剂、光功能填料和分散剂，在500rpm转速下搅拌1.5小时，得到具有自净化功能的水性内墙涂料。
实施例三：
一种水性内墙涂料，其原料组分及重量百分比为：光功能填料15.5％；水性聚氨酯乳液35％；硅溶胶10％；壳聚糖8％；成膜助剂0.9％；分散剂0.8％；去离子水50％；消泡剂0.4％；流平剂0.6％；羟甲基纤维素0.4％。
所述光功能填料为硅烷偶联剂和金属银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛，其制备步骤为：
1)在机械搅拌条件下将锐钛矿型二氧化钛分散在去离子水中，加热，当温度达到100℃时加入浓度为0.1mol/L硝酸银溶液，银与二氧化钛的摩尔比为1％；继续加入浓度为1.2mol/L的柠檬酸溶液，柠檬酸溶液与硝酸银溶液的体积比为1：1，加热回流0.5小时，离心分离后，在120℃温度条件下干燥2小时，即得到银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛；
2)磁力搅拌条件下将十六烷基三乙氧基硅烷加入到浓度为50％无水甲苯溶液中，其中十六烷基三乙氧基硅烷与无水甲苯溶液的重量比为1：5，将上述银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛加入溶液中，其中银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛与十六烷基三乙氧基硅烷的重量比为0.05：1，在120℃温度条件下，回流反应1.5小时；反应结束后，离心，用乙醇洗涤3次，在120℃条件下烘干，得到硅烷和金属银纳米粒子改性锐钛矿型二氧化钛的光功能填料。
所述水性聚氨酯乳液的固含量为50％。
所述硅溶胶的固含量为25％，pH值为5。
所述成膜助剂为己二醇。
所述分散剂为聚乙二醇200。
所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。
所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷。
一种水性内墙涂料的制备方法，步骤如下：
步骤1：将所述配方重量份数比例的羟甲基纤维素、壳聚糖、成膜助剂依次加入去离子水中，在3000rpm转速下搅拌1.5小时，得到混合液；
步骤2：向步骤1得到的混合液中依次加入配方的水性聚氨酯乳液和硅溶胶，在1000rpm转速下搅拌2小时，得到水性聚氨酯涂料；
步骤3：向步骤2得到水性聚氨酯涂料中依次加入消泡剂、流平剂、光功能填料和分散剂，在700rpm转速下搅拌1小时，得到具有自净化功能的水性内墙涂料。

Claims (9)

1.一种水性内墙涂料，其特征在于，其原料组分及重量百分比为：光功能填料8-15.5％；水性聚氨酯乳液20-45％；硅溶胶10-16％；壳聚糖3-8％；成膜助剂0.6-1.2％；分散剂0.8-1.4％；去离子水25-50％；消泡剂0.2-0.6％；流平剂0.6-1.5％；羟甲基纤维素0.1-0.4％。
2.根据权利要求1所述的一种水性内墙涂料，其特征在于，所述光功能填料为硅烷偶联剂和金属银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛，其制备步骤为：
1)在机械搅拌条件下将锐钛矿型二氧化钛分散在去离子水中，加热，当温度达到60-100℃时加入浓度为0.1-1.5mol/L硝酸银溶液，银与二氧化钛的摩尔比为0.1-1％；继续加入浓度为0.2-1.2mol/L的柠檬酸溶液，柠檬酸溶液与硝酸银溶液的体积比为1：1，加热回流0.5-1小时，离心分离后，在40-120℃温度条件下干燥2-4小时，即得到银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛；
2)磁力搅拌条件下将十六烷基三乙氧基硅烷加入到浓度为50％无水甲苯溶液中，其中十六烷基三乙氧基硅烷与无水甲苯溶液的重量比为(0.2-0.8):1，将上述银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛加入溶液中，其中银纳米粒子改性的锐钛矿型二氧化钛与十六烷基三乙氧基硅烷的重量比为(0.05-0.1)：1，在100-120℃温度条件下，回流反应1-2小时；反应结束后，离心，用乙醇洗涤3-5次，在40-120℃条件下烘干，得到硅烷和金属银纳米粒子改性锐钛矿型二氧化钛的光功能填料。
3.根据权利要求1所述的一种水性内墙涂料，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液的固含量为40-50％。
4.根据权利要求1所述的一种水性内墙涂料，其特征在于，所述硅溶胶的固含量为20-30％，pH值为5-7.8。
5.根据权利要求1所述的一种水性内墙涂料，其特征在于，所述成膜助剂为乙二醇、丙二醇、己二醇中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种水性内墙涂料，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇200或者聚乙二醇400。
7.根据权利要求1所述的一种水性内墙涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。
8.根据权利要求1所述的一种水性内墙涂料，其特征在于，所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷。
9.一种水性内墙涂料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1：将所述配方重量份数比例的羟甲基纤维素、壳聚糖、成膜助剂依次加入去离子水中，在2000-3000rpm转速下搅拌1-2.5小时，得到混合液；
步骤2：向步骤1得到的混合液中依次加入配方的水性聚氨酯乳液和硅溶胶，在1000-1500rpm转速下搅拌1.5-2小时，得到水性聚氨酯涂料；
步骤3：向步骤2得到水性聚氨酯涂料中依次加入消泡剂、流平剂、光功能填料和分散剂，在500-1000rpm转速下搅拌1-1.5小时，得到具有自净化功能的水性内墙涂料。
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