CN109705714B - 一种水性涂料纳米复合材料的制备方法及水性涂料纳米复合材料 - Google Patents
一种水性涂料纳米复合材料的制备方法及水性涂料纳米复合材料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种水性涂料纳米复合材料的制备方法及水性涂料纳米复合材料，制备纳米复合负离子发射材料：将负离子发射材料在溶剂中进行液相研磨，并加入低分子量聚乙二醇或聚乙烯醇或超支化含羟基和羧基的聚合物作为表面修饰剂，室温混合得到纳米复合负离子发射材料的溶液；制备水性涂料纳米复合材料：将所述纳米复合负离子发射材料的溶液与水性聚氨酯涂料复合，得到水性涂料纳米复合材料的溶液。本发明辐射测量均小于环保要求，环保要求辐射值小于0.1ucV，实测值达到0.03ucV，负离子发射量达到9000个/立方厘米以上。
Description
技术领域
本发明属于水性涂料纳米复合材料技术领域，具体涉及一种水性涂料纳米复合材料的制备方法及水性涂料纳米复合材料。
背景技术
负离子：简单的说是指带负电荷的氧离子，无色无味。空气负离子的分子式是O2 -(H2O)n，或OH-(H2O)n,或CO4-(H2O)n。
负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理活动，因此它又被称为“空气维生素”，认为它像食物的维生素一样，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响，如雷雨过后，空气的负离子增多，人们感到心情舒畅。而在空调房间，因空气中负离子经过一系列空调净化处理和漫长通风管道后几乎全部消失，人们在其中长期停留会感到胸闷、头晕、乏力、工作效率和健康状况下降，被称之为“空调综合症”。在医学界，负离子被确认是具有杀灭病菌及净化空气的有效手段。其机理主要在于负离子与细菌结合后，使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡，最终降沉于地面。医学研究表明，空气中带负电的微粒使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用，具有促进人体新陈代谢，提高人体免疫能力，增强人体肌能，调节肌体功能平衡的作用。据考证，负离子对人体7个系统，近30多种疾病具有抑制、缓解和辅助治疗作用，尤其对人体的保健作用更为明显。
现有技术的负离子功能产品应用在纺织工业、塑料产品、纸制品等，这些产品负离子释放数量每立方厘米约1200～5000个。然而，目前对于负离子发射环保水性涂料的制备技术，存在操作复杂，过程不可控，使用有害金属等缺点，不利于工业化应用且负离子释放量仍然不足，无法满足现有生活品质的需求。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种种水性涂料纳米复合材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种水性涂料纳米复合材料的制备方法，其包括，
制备纳米复合负离子发射材料：将负离子发射材料在溶剂中进行液相研磨，并加入低分子量聚乙二醇或聚乙烯醇或超支化含羟基和羧基的聚合物作为表面修饰剂，室温混合得到纳米复合负离子发射材料的溶液；
制备水性涂料纳米复合材料：将所述纳米复合负离子发射材料的溶液与水性聚氨酯涂料复合，得到水性涂料纳米复合材料的溶液。
作为本发明所述的水性涂料纳米复合材料的制备方法的一种优选方案：所述将负离子发射材料在溶剂中进行液相研磨，其中，所述溶剂包括水、乙醇、乙二醇、丙三醇。
作为本发明所述的水性涂料纳米复合材料的制备方法的一种优选方案：所述超支化含羟基和羧基的聚合物包括超支化聚缩水甘油。
作为本发明所述的水性涂料纳米复合材料的制备方法的一种优选方案：所述低分子量聚乙二醇或聚乙烯醇或超支化含羟基和羧基的聚合物，其聚合度为600～3000。
作为本发明所述的水性涂料纳米复合材料的制备方法的一种优选方案：所述表面修饰剂，其添加量为，所述表面修饰剂的质量占所述溶剂质量的10～20％；
作为本发明所述的水性涂料纳米复合材料的制备方法的一种优选方案：所述负离子发射材料占所述溶剂质量的10％。
作为本发明所述的水性涂料纳米复合材料的制备方法的一种优选方案：加入所述表面修饰剂后，将所述纳米复合负离子发射材料的溶液中，负离子发射材料的质量浓度调整为20％，与水性聚氨酯涂料复合，纳米复合负离子发射材料溶液与水性聚氨酯涂料质量比为1：(3～10)。
作为本发明所述的水性涂料纳米复合材料的制备方法的一种优选方案：所述负离子发射材料，其制备方法包括，将富勒烯与有机化副族金属在非极性溶剂中混合、进行络合反应，所述富勒烯与有机化副族金属的质量比为富勒烯：有机化副族金属＝20：1～5：1，所得沉淀为所述富勒烯激发剂；粉碎非电气石，控制非电气石粉体的平均粒径小于200nm；将制备好的所述富勒烯激发剂与所述非电气石粉体按照富勒烯激发剂：非电气石粉体的质量比为1：10～1000的比例混合，加入溶剂，加热进行反应，得到所述负离子发射材料。
作为本发明所述的水性涂料纳米复合材料的制备方法的一种优选方案：所述有机化副族金属包括乙二胺副族金属化合物、膦配位副族金属化合物、Fe2(EDTA)3、四丁基锡中的一种或几种，所述非电气石，包括海鸥石、六环石、古海岩、清水石中的一种或几种。
作为本发明的另一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供所述的制备方法制得的水性涂料纳米复合材料。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：所述的制备方法制得的水性涂料纳米复合材料，其特征在于：所述纳米复合负离子发射材料的溶液经过喷涂、干燥，得到所述水性涂料纳米复合材料，所述水性涂料纳米复合材料的负离子发射量达到9000个/立方厘米以上，辐射值达到0.03ucV以下。
本发明的有益效果：本发明制备了高负离子发射量的水性涂料，本发明辐射测量均小于环保要求，环保要求辐射值小于0.1ucV，实测值达到0.03ucV，负离子发射量达到9000个/立方厘米以上。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
通过将富勒烯溶解在正己烷中过饱和溶解，离心分离制备高纯度的富勒烯，富勒烯尺寸在0.71nm；富勒烯与金属进行螯合，是将富勒烯与乙二胺铂在丙酮中按照10：1进行混合溶解，压力为2个大气压，加热在120℃下反应2h，将所得沉淀物用丙酮洗涤并真空干燥得到产物；通过气流粉碎法粉粹3次制备纳米级负离子发射古海岩粉体；将制备好的富勒烯激发剂与古海岩粉体按照质量比为1：100混合，溶剂为水或者乙醇，超声分散30min，在140℃下水合釜中反应6h(氮气保护)，得到负离子发射材料，为了进一步解决纳米复合负离子发射材料的分散和与水性涂料的相容性，通过液相研磨的方式进行一次研磨，液相研磨介质为乙醇，添加占乙醇质量8wt％的分子量为600的低聚合度聚乙二醇作为表面修饰剂，负离子发射材料占乙醇的浓度为10wt％，控制粉体平均粒径小于100nm，所得物质为本发明纳米复合负离子发射材料，经过浓缩以后溶剂挥发得到浓度为20％的负离子发射溶液，并与改性水性聚氨酯涂料进行复合，添加比例与水性聚氨酯涂料之比为1：50，配得负离子发射涂料后通过喷涂再干燥的方式，得到本发明水性涂料纳米复合材料，测得其负离子发射量为3600个/立方厘米，辐射值为0.01ucV。
实施例2：
通过将富勒烯溶解在正己烷中过饱和溶解，离心分离制备高纯度的富勒烯，富勒烯尺寸在0.71nm；富勒烯与金属进行螯合，是将富勒烯与乙二胺铂在丙酮中按照10：1进行混合溶解，压力为2个大气压，加热在120℃下反应2h，将所得沉淀物用丙酮洗涤并真空干燥得到产物；通过气流粉碎法粉粹3次制备纳米级负离子发射古海岩粉体；将制备好的富勒烯激发剂与古海岩粉体按照质量比为1：100混合，溶剂为水或者乙醇，超声分散30min，在140℃下水合釜中反应6h(氮气保护)，得到负离子发射材料，为了进一步解决纳米复合负离子发射材料的分散和与水性涂料的相容性，通过液相研磨的方式进行一次研磨，液相研磨介质为乙醇，添加16％分子量为600的低聚合度聚乙二醇作为表面修饰剂，负离子发射材料占乙醇的浓度为10wt％，控制粉体平均粒径小于100nm，所得物质为本发明纳米复合负离子发射材料，经过浓缩以后溶剂挥发得到浓度为20％的负离子发射溶液，并与改性水性聚氨酯涂料进行复合，添加比例与水性聚氨酯涂料之比为1：50，配得负离子发射涂料后通过喷涂再干燥的方式，得到本发明水性涂料纳米复合材料，测得其负离子发射量为3650个/立方厘米，辐射值为0.01ucV。
实施例3：
通过将富勒烯溶解在正己烷中过饱和溶解，离心分离制备高纯度的富勒烯，富勒烯尺寸在0.71nm；富勒烯与金属进行螯合，是将富勒烯与乙二胺铂在丙酮中按照10：1进行混合溶解，压力为2个大气压，加热在120℃下反应2h，将所得沉淀物用丙酮洗涤并真空干燥得到产物；通过气流粉碎法粉粹3次制备纳米级负离子发射古海岩粉体；将制备好的富勒烯激发剂与古海岩粉体按照质量比为1：100混合，溶剂为水或者乙醇，超声分散30min，在140℃下水合釜中反应6h(氮气保护)，得到负离子发射材料，通过液相研磨的方式进行一次研磨，液相研磨介质为乙醇，添加20％的分子量为600的低聚合度聚乙二醇作为表面修饰剂，负离子发射材料占乙醇的浓度为10wt％，控制粉体平均粒径小于100nm，所得物质为纳米复合负离子发射材料，经过浓缩以后溶剂挥发得到浓度为20％的负离子发射溶液，并与改性水性聚氨酯涂料进行复合，添加比例与水性聚氨酯涂料之比为1：50，配得负离子发射涂料后通过喷涂再干燥的方式，得到负离子发射量为3680个/立方厘米，辐射值为0.01ucV。
以上数据说明表面修饰剂的添加有利于纳米粉体的分散，并有效防止了因纳米粉体团聚而发生的负离子发射量降低的情况。
实施例4：
通过将富勒烯溶解在正己烷中过饱和溶解，离心分离制备高纯度的富勒烯，富勒烯尺寸在0.71nm；富勒烯与金属进行螯合，是将富勒烯与乙二胺铂在丙酮中按照10：1进行混合溶解，压力为2个大气压，加热在120℃下反应2h，将所得沉淀物用丙酮洗涤并真空干燥得到产物；通过气流粉碎法粉粹3次制备纳米级负离子发射古海岩粉体；将制备好的富勒烯激发剂与古海岩粉体按照质量比为1：100混合，溶剂为水或者乙醇，超声分散30min，在140℃下水合釜中反应6h(氮气保护)，得到负离子发射材料，通过液相研磨的方式进行一次研磨，液相研磨介质为乙醇，添加16wt％分子量为600的低聚合度聚乙二醇作为表面修饰剂，负离子发射材料占乙醇的浓度为10wt％，控制粉体平均粒径小于100nm，所得物质为本发明纳米复合负离子发射材料，经过浓缩以后溶剂挥发得到浓度为20wt％的负离子发射溶液，并与改性水性聚氨酯涂料进行复合，添加比例与水性聚氨酯涂料之比为1：25，配得负离子发射涂料后通过喷涂再干燥的方式，得到本发明水性涂料纳米复合材料，测得其负离子发射量为4500个/立方厘米，辐射值为0.015ucV。
实施例5：
将富勒烯溶解在正己烷中过饱和溶解，离心分离制备高纯度的富勒烯，富勒烯尺寸在0.71nm；富勒烯与金属进行螯合，是将富勒烯与乙二胺铂在正己烷、丙酮中按照10：1比例进行混合溶解，压力为2个大气压，加热在120℃下反应2h，将所得沉淀物用丙酮洗涤并真空干燥得到产物富勒烯激发剂；通过气流粉碎法粉粹2次制备纳米级负离子发射海鸥石粉体，控制粉体平均粒径小于150nm；将制备好的富勒烯激发剂与海鸥石粉体按照质量比为1：100混合，溶剂为水或者乙醇，超声分散30min，在140℃下水合釜中反应6h(氮气保护)，得到负离子发射材料，通过液相研磨的方式进行一次研磨，液相研磨介质为乙醇，添加占乙醇质量16wt％分子量为600的低聚合度聚乙二醇作为表面修饰剂，负离子发射材料占乙醇的浓度为10wt％，控制粉体平均粒径小于100nm，所得物质为纳米复合负离子发射材料，经过浓缩以后溶剂挥发得到浓度为20％的负离子发射溶液，并与改性水性聚氨酯涂料进行复合，添加比例纳米复合负离子发射材料溶液与水性聚氨酯涂料重量比为1：15，配得负离子发射涂料后通过喷涂再干燥的方式，得到本发明水性涂料纳米复合材料，测得其负离子发射量为6500个/立方厘米，辐射值为0.02ucV。
实施例6：
通过将富勒烯溶解在正己烷中过饱和溶解，离心分离制备高纯度的富勒烯，富勒烯尺寸在0.71nm；富勒烯与金属进行螯合，是将富勒烯与乙二胺铂在丙酮中按照10：1进行混合溶解，压力为2个大气压，加热在120℃下反应2h，将所得沉淀物用丙酮洗涤并真空干燥得到产物；通过气流粉碎法粉粹3次制备纳米级负离子发射古海岩粉体，控制粉体平均粒径小于100nm；将制备好的富勒烯激发剂与古海岩粉体按照质量比为1：100混合，溶剂为水或者乙醇，超声分散30min，在140℃下水合釜中反应6h(氮气保护)，得到负离子发射材料，通过液相研磨，液相研磨介质为乙醇，添加占乙醇质量16％分子量为600的低聚合度聚乙二醇作为表面修饰剂，负离子发射材料占乙醇的浓度为10wt％，控制粉体平均粒径小于100nm，所得物质为纳米复合负离子发射材料，经过浓缩以后溶剂挥发得到浓度为20wt％的负离子发射溶液，并与改性水性聚氨酯涂料进行复合，添加比例纳米复合负离子发射材料溶液与水性聚氨酯涂料重量比为1：10，配得负离子发射涂料后通过喷涂再干燥的方式，得到本发明水性涂料纳米复合材料，测得其负离子发射量为9500个/立方厘米，辐射值为0.028ucV。
实施例7：
通过将富勒烯溶解在正己烷中过饱和溶解，离心分离制备高纯度的富勒烯，富勒烯尺寸在0.71nm；富勒烯与金属进行螯合，是将富勒烯与膦配体铂在正己烷中按照10：1进行混合溶解，压力为4个大气压，加热在60℃下反应6h，将所得沉淀物用丙酮洗涤并真空干燥得到产物；通过气流粉碎法粉粹3次制备纳米级负离子发射海鸥石粉体，控制粉体平均粒径小于100nm；将制备好的富勒烯激发剂与海鸥石粉体按照质量比为1：100混合，溶剂为水或者乙醇，超声分散30min，在100℃下水合釜中反应8h(氮气保护)，得到负离子发射材料，通过液相研磨，液相研磨介质为乙醇，添加占乙醇16wt％的分子量为600的低聚合度聚乙二醇作为表面修饰剂，负离子发射材料占乙醇的浓度为10wt％，控制粉体平均粒径小于100nm，所得物质为纳米复合负离子发射材料，经过浓缩以后溶剂挥发得到浓度为20wt％的纳米复合负离子发射材料溶液，并与改性水性聚氨酯涂料进行复合，添加比例纳米复合负离子发射材料溶液与水性聚氨酯涂料重量比为1：3，通过喷涂再干燥，得到本发明水性涂料纳米复合材料，测得其负离子发射量为14000个/立方厘米，辐射值为0.03ucV。
实施例8：
通过将富勒烯溶解在正己烷中过饱和溶解，离心分离制备高纯度的富勒烯，富勒烯尺寸在0.71nm；富勒烯与金属进行螯合，是将富勒烯与乙二胺镍在丙酮中按照10：1进行混合溶解，压力为2个大气压，加热在180℃下反应1h，将所得沉淀物用丙酮洗涤并真空干燥得到富勒烯激发剂；通过气流粉碎法粉粹3次制备纳米级负离子发射海鸥石粉体，控制粉体平均粒径小于100nm；将制备好的富勒烯激发剂与海鸥石粉体按照质量比为1：100混合，溶剂为水或者乙醇，超声分散30min，在160℃下水合釜中反应4h(氮气保护)，得到负离子发射材料，经过液相研磨，液相研磨介质为乙醇，添加占乙醇16wt％的分子量为3000的超支化聚缩水甘油作为表面修饰剂，负离子发射材料占乙醇的浓度为10wt％，控制粉体平均粒径小于100nm，所得物质为纳米复合负离子发射材料，经过浓缩以后溶剂挥发得到浓度为20wt％的纳米复合负离子发射材料溶液，并与水性聚氨酯涂料进行复合，添加比例纳米复合负离子发射材料溶液与水性聚氨酯涂料重量比为1：5，通过喷涂再干燥，得到本发明水性涂料纳米复合材料，测得其负离子发射量为15000个/立方厘米，辐射值为0.029ucV。
负离子溶液与水性聚氨酯涂料添加比例并非越高越好，初始随着负离子纳米粉体添加量的增加，负离子发射量呈现增加的趋势，而随着含量达到一定的值，负离子发射量随着浓度的增加反而下降。本发明辐射测量均小于环保要求，环保要求辐射值小于0.1ucV，实测值达到0.03ucV。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种水性涂料纳米复合材料的制备方法，其特征在于：包括，
制备纳米复合负离子发射材料：将负离子发射材料在溶剂中进行液相研磨，并加入低分子量聚乙二醇或超支化含羟基和羧基的聚合物作为表面修饰剂，室温混合得到纳米复合负离子发射材料的溶液；
制备水性涂料纳米复合材料：将所述纳米复合负离子发射材料的溶液与水性聚氨酯涂料复合，得到水性涂料纳米复合材料的溶液；
所述负离子发射材料，其制备方法包括，将富勒烯与有机化副族金属在非极性溶剂中混合、进行络合反应，所述富勒烯与有机化副族金属的质量比为富勒烯：有机化副族金属＝20：1～5：1，所得沉淀为富勒烯激发剂；粉碎非电气石，控制非电气石粉体的平均粒径小于200nm；将制备好的所述富勒烯激发剂与所述非电气石粉体按照富勒烯激发剂：非电气石粉体的质量比为1：10～1000的比例混合，加入溶剂，加热进行反应，得到所述负离子发射材料；
所述有机化副族金属包括乙二胺副族金属化合物、膦配位副族金属化合物、Fe2(EDTA)3、四丁基锡中的一种或几种，所述非电气石，包括海鸥石、六环石、古海岩、清水石中的一种或几种；
所述表面修饰剂，其添加量为，所述表面修饰剂的质量占所述溶剂质量的10～20％；
所述负离子发射材料占所述溶剂质量的10％；控制所述纳米复合负离子发射材料平均粒径小于100nm；
加入所述表面修饰剂后，将所述纳米复合负离子发射材料的溶液中，负离子发射材料的质量浓度调整为20％，与水性聚氨酯涂料复合，纳米复合负离子发射材料溶液与水性聚氨酯涂料质量比为1：(3～10)。
2.如权利要求1所述的水性涂料纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述将负离子发射材料在溶剂中进行液相研磨，其中，所述溶剂包括水、乙醇、乙二醇、丙三醇。
3.如权利要求1所述的水性涂料纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述超支化含羟基和羧基的聚合物包括超支化聚缩水甘油。
4.如权利要求1所述的水性涂料纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述低分子量聚乙二醇或超支化含羟基和羧基的聚合物，其聚合度为600～3000。
5.权利要求1～4任一所述的制备方法制得的水性涂料纳米复合材料，其特征在于：所述纳米复合负离子发射材料的溶液经过喷涂、干燥，得到所述水性涂料纳米复合材料，所述水性涂料纳米复合材料的负离子发射量最高达到15000个/立方厘米，辐射值达到0 .03ucV以下。
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| CN109705714A (zh) | 2019-05-03 |
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