CN109762402B - 一种可变色的空气净化干粉涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变色的空气净化干粉涂料及其制备方法和应用，其中，可变色的空气净化干粉涂料按重量百分比计包括以下组分：二氧化钛2.5％‑7.5％；纳米二氧化钛0.5％‑5％；纳米碳酸钙5％‑20％；纳米二氧化硅1％‑6.5％；纳米三氧化钨1％‑6％；海泡石材料10％‑40％；甲壳素0.5％‑3.5％；氧化石墨烯1.5％‑3％；云母粉0.5％‑10％；胶粉10％‑20％；硅藻土5％‑25％；改性六水合氯化钴1％‑10％。该可变色的空气净化干粉涂料不仅具备良好的净化空气性能；而且在温度超过35℃时，变成浅蓝色或者蓝色，当温度低于35℃时呈红色，具有良好的舒适感和意境调节作用。

Description

一种可变色的空气净化干粉涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体而言，涉及一种可变色的空气净化干粉涂料及其制备方法和应用。

背景技术

室内装修的过程中，通常会使用大量的木材、油漆、胶水等。由于木材、胶水、油漆中含有大量的污染物，如甲醛、苯和其他易挥发有机化合物，入住前通常需要采用通风和放置活性炭、绿色植物等方式来清洁室内环境，降低污染物的含量。

由于污染源被密封在木材和胶水中，具有长久的持续挥发性，当室内通风换气情况较差时，室内易挥发性有机物含量会随着污染物的持续释放而逐渐升高，危害人们的身体健康。

申请号为201210311965.3的发明专利申请公开了一种环保型硅藻乳内墙装饰材料及其制备方法，该材料包括硅藻土9％-15％、凹凸棒粉6％-10％、锻烧高岭土7％-10％、二氧化钛1.7％-3％、纳米二氧化钛0.2％-0.4％、重钙5％-9％、羟甲基纤维素0.3％-0.4％、流平剂0.3％、分散剂0.3％、防腐剂0.3％、防霉剂0.6％-1.2％、可再分散性乳胶粉8％-12％、其余为蒸馏水,二氧化钛在光照作用下能够分解甲醛，与目前仅仅通过硅藻土吸附相比，能够从根本上消除甲醛，不会形成二次污染。

然而，现有的环保型装修涂料往往较多的关注其环保性能，对室内舒适感的调节和意境调节方面却较少关注。随着生活水平的不断提高，人们对于装修涂料的性能要求也越来越高。若能开发一种既具有良好的空气净化性能，又能根据室内的温度高低而变色，给人一种冬暖夏凉感觉的涂料，必将大受欢迎，具有广阔的市场前景。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可变色的空气净化干粉涂料及其制备方法和应用，该可变色的空气净化干粉涂料不仅具备良好的净化空气性能；而且在温度超过35℃时，变成浅蓝色或者蓝色，当温度低于35℃时呈红色，具有良好的舒适感和意境调节作用。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种可变色的空气净化干粉涂料，该可变色的空气净化干粉涂料按重量百分比计包括以下组分：

本发明的可变色的空气净化干粉涂料的原料中，海泡石和硅藻土是多孔材料，为吸附的甲醛等有毒有害气体提供空间，并且硅藻土也作为填料；二氧化钛和纳米二氧化钛是催化剂，催化甲醛等有毒有害气体的分解，二氧化钛针对附着在墙面材料间隙的甲醛等有毒有害气体，具有高效的催化分解功能，纳米二氧化钛经混合后负载到海泡石材料中，针对吸附到海泡石材料孔道内的甲醛等有毒有害气体，具有高效的催化分解功能；三氧化钨的作用是促进二氧化钛和纳米二氧化钛的催化；纳米碳酸钙可以提高产品施工后的附着力及增强产品的强度和耐洗刷性能；胶粉起粘结作用，防止掉粉掉渣；甲壳素的作用是防霉杀菌除臭；纳米二氧化硅的作用是增强材料施工后的机械强度和白度，以及抗老化性；云母粉的作用是提高产品施工后的光滑性，耐磨性并具有阻燃性。

本发明中，改性六水合氯化钴为温控变色材料，本发明通过对六水合氯化钴盐进行包覆改性，为其穿上雨衣，外层包覆层既可以阻止外部的水进入，又可以防止内部的水流失，使得六水合氯化钴的变色过程可逆。

经发明人研究发现，改性六水合氯化钴含量的多少与产品的颜色变化密切相关；当其在涂料中的重量百分比为1％-10％时，升温后，呈明显的蓝色，降温呈红色，能够给人以冬冷夏凉的感觉，可以很好地调节室内舒适感和意境；并且，在此比例范围内，产品的颜色随着改性六水合氯化钴含量的增多而逐渐加深。

具体来说，本发明中所用的改性六水合氯化钴为二氧化硅溶胶包覆改性的六水合氯化钴。通过二氧化硅溶胶对六水合氯化钴进行包覆，对六水合氯化钴进行疏水改性，使六水合氯化钴牢牢固定在二氧化硅溶胶形成的球型网状结构里，防止结晶水的流出，使其具有可逆的变色功能。

在本发明中，改性六水合氯化钴的颗粒度优选为0.5-1.5μm。试验发现，当改性六水合氯化钴的颗粒度大于1.5μm时，升温至35°以上时，失去的结晶水会涨破包覆的保护层，从而使改性六水合氯化钴失去可逆性；当颗粒度小于0.5μm时，保护层对变色效果的影响较大，变色不明显。因此，本发明优选改性六水合氯化钴的颗粒度为0.5-1.5μm。

进一步地，纳米二氧化钛的粒径为4-10nm；纳米三氧化钨的粒径为2-6nm；二氧化钛的粒径为50nm以上。若纳米二氧化钛的粒径过大，不易负载到海泡石的孔道内；纳米三氧化钨在2-6nm时，对二氧化钛催化效果的促进作用最佳，另外其本身有颜色，粒径越小，对产品颜色的影响越小。

进一步地，硅藻土的颗粒度为200-800目。

进一步地，可变色的空气净化干粉涂料的pH值为6-7.5。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的可变色的空气净化干粉涂料的制备方法，按配比将硅藻土和改性六水合氯化钴加入搅拌机混合均匀，然后加入负载有纳米二氧化钛的海泡石材料、二氧化钛、甲壳素、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米三氧化钨、氧化石墨烯、云母粉，最后加入胶粉，搅拌，即得空气净化干粉涂料。

进一步地，改性六水合氯化钴通过如下方法制备得到：将六水合氯化钴加入到无水乙醇和正硅酸乙酯的混合溶液中，搅拌均匀；然后升温至75-85℃，搅拌下滴加氨水溶液；滴加完毕后，在75-85℃，100-200r/min条件下保温10-14h，即得改性六水合氯化钴。

进一步地，负载有纳米二氧化钛的海泡石材料通过将纳米二氧化钛以机械复合的方式负载在海泡石材料中得到。

根据本发明的又一方面，提供了一种可变色的空气净化干粉涂料的应用，将上述的可变色的空气净化干粉涂料或者上述的制备方法得到的可变色的空气净化干粉涂料与蒸馏水按质量比1：(0.9-1.1)进行混合搅拌制浆，然后在中性或者酸性墙面上涂覆或者喷涂1-2mm厚的浆料，自然晾干。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明首次采用二氧化硅溶胶对六水合氯化钴进行包覆，对六水合氯化钴进行疏水改性，使六水合氯化钴牢牢固定在二氧化硅溶胶形成的球型网状结构里，防止结晶水的流出，使其具有可逆的变色功能，从而根据室内温度的高低可逆地改变室内墙壁的颜色，对室内舒适感和意境进行调节；

(2)本发明通过将纳米二氧化钛负载到海泡石材料中，对海泡石材料吸附的甲醛等有毒有害气体进行高效的分解，通过二氧化钛对附着在墙面材料间隙的甲醛等有毒有害气体，进行高效的催化分解，通过纳米三氧化钨促进二氧化钛和纳米二氧化钛的催化分解作用；

(3)本发明通过采用合适的原料配比，通过各原料之间相互作用，使得干粉涂料不仅具有良好的空气净化作用，可吸附分解墙面材料间隙中和空气中的有毒有害气体，而且具有良好的室内舒适感和意境的调节作用，可在室内温度超过35℃时，变成浅蓝色或者蓝色，当室内温度低于35℃时呈红色。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1

一种本发明实施例的可变色的空气净化干粉涂料，该可变色的空气净化干粉涂料的原料组成如下(重量百分比)：二氧化钛2.5％、纳米二氧化钛0.5％、纳米碳酸钙20％、纳米二氧化硅1.5％、纳米三氧化钨1％、海泡石材料15％、甲壳素3％、氧化石墨烯2.5％、云母粉10％、胶粉20％、硅藻土19％、改性六水合氯化钴5％。其中，所用纳米二氧化钛的粒径为4-10nm；所用纳米三氧化钨的粒径为2-6nm；所用二氧化钛的粒径为50nm以上；所用硅藻土的颗粒度为200-800目。

该可变色的空气净化干粉涂料的制备方法为：按配比将硅藻土和改性六水合氯化钴加入搅拌机混合均匀，然后加入负载有纳米二氧化钛的海泡石材料(纳米二氧化钛在加入前通过机械复合的方式负载在海泡石材料中)、二氧化钛、甲壳素、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米三氧化钨、氧化石墨烯、云母粉，最后加入胶粉，搅拌0.5h，即得可变色的空气净化干粉涂料。使用时，将空气净化干粉涂料和水按照质量比1:0.9进行混合，搅拌5min，即可涂刷到中性或者酸性墙面上。

其中，改性六水合氯化钴通过如下方法制备：将粒径在0.5-1μm之间的六水合氯化钴加入到无水乙醇和正硅酸乙酯的混合溶液中，以500r/min的速度搅拌均匀；然后升温至80℃，转速调为300r/min，以每秒一滴的速度加入0.01mol/L的氨水溶液；滴加完毕后，在80℃，150r/min的条件下保温12h，即得改性六水合氯化钴，其颗粒度为0.5-1.5μm。

性能测试：

(1)空气净化性能测试

测试方法：采用放水瓶法，将10g可变色的空气净化干粉涂料涂刷在一定大小的玻璃条上，然后晾干，将其放入到甲醛或VOCs浓度为1mg/m³的放水瓶中，放水瓶的容积为5L，检测2h后放水瓶中的甲醛或VOCs浓度，具体测试结果如表1所示。

(2)变色性能测试

测试方法：将可变色的空气净化干粉涂料涂刷在墙面上(厚度为1-2mm)，晾干，然后用电吹风机检测其变色效果，测试结果如表2所示。

实施例2

一种本发明实施例的可变色的空气净化干粉涂料，该可变色的空气净化干粉涂料的原料组成如下(重量百分比)：二氧化钛5％、纳米二氧化钛2％、纳米碳酸钙16％、纳米二氧化硅3％、纳米三氧化钨2％、海泡石材料25％、甲壳素1％、氧化石墨烯2％、云母粉5％、胶粉15％、硅藻土17％、改性六水合氯化钴7％。其中，所用纳米二氧化钛的粒径为4-10nm；所用纳米三氧化钨的粒径为2-6nm；所用二氧化钛的粒径为50nm以上；所用硅藻土的颗粒度为200-800目。

该可变色的空气净化干粉涂料的制备方法为：按配比将硅藻土和改性六水合氯化钴加入搅拌机混合均匀，然后加入负载有纳米二氧化钛的海泡石材料(纳米二氧化钛在加入前通过机械复合的方式负载在海泡石材料中)、二氧化钛、甲壳素、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米三氧化钨、氧化石墨烯、云母粉，最后加入胶粉，搅拌0.5h，即得可变色的空气净化干粉涂料。使用时，将空气净化干粉涂料和水按照质量比1:0.9进行混合，搅拌5min，即可涂刷到中性或者酸性墙面上。

其中，改性六水合氯化钴通过如下方法制备：将粒径在0.5-1μm之间的六水合氯化钴加入到无水乙醇和正硅酸乙酯的混合溶液中，以500r/min的速度搅拌均匀；然后升温至80℃，转速调为300r/min，以每秒一滴的速度加入0.01mol/L的氨水溶液；滴加完毕后，在80℃，150r/min的条件下保温12h，即得改性六水合氯化钴，其颗粒度为0.5-1.5μm。

对所得可变色的空气净化干粉涂料的空气净化性能和变色性能进行测试，测试方法与实施例1相同，测试结果如表1和表2所示。

实施例3

一种本发明实施例的可变色的空气净化干粉涂料，该可变色的空气净化干粉涂料的原料组成如下(重量百分比)：二氧化钛6.5％、纳米二氧化钛5％、纳米碳酸钙10％、纳米二氧化硅5％、纳米三氧化钨5％、海泡石材料30％、甲壳素1％、氧化石墨烯1.5％、云母粉3％、胶粉12％、硅藻土12％、改性六水合氯化钴9％。其中，所用纳米二氧化钛的粒径为4-10nm；所用纳米三氧化钨的粒径为2-6nm；所用二氧化钛的粒径为50nm以上；所用硅藻土的颗粒度为200-800目。

该空气净化干粉涂料的制备方法为：按配比将硅藻土和改性六水合氯化钴加入搅拌机混合均匀，然后加入负载有纳米二氧化钛的海泡石材料(纳米二氧化钛在加入前通过机械复合的方式负载在海泡石材料中)、二氧化钛、甲壳素、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米三氧化钨、氧化石墨烯、云母粉，最后加入胶粉，搅拌0.5h，即得空气净化干粉涂料。使用时，将空气净化干粉涂料和水按照质量比1:0.9进行混合，搅拌5min，即可涂刷到中性或者酸性墙面上。

其中，改性六水合氯化钴通过如下方法制备：将粒径在0.5-1μm之间的六水合氯化钴加入到无水乙醇和正硅酸乙酯的混合溶液中，以500r/min的速度搅拌均匀；然后升温至80℃，转速调为300r/min，以每秒一滴的速度加入0.01mol/L的氨水溶液；滴加完毕后，在80℃，150r/min的条件下保温12h，即得改性六水合氯化钴，其颗粒度为0.5-1.5μm。

对所得空气净化干粉涂料的空气净化性能和变色性能进行测试，测试方法与实施例1相同，测试结果如表1和表2所示。

表1各实施例所得干粉涂料的空气净化性能测试结果

	甲醛	VOCs
			原始浓度(mg/m<sup>3</sup>)	1.00	1.00
实施例1吸附分解后浓度	0.12	0.15
			实施例2吸附分解后浓度	0.06	0.08
实施例3吸附分解后浓度	0.01	0.02

由表1可见，本发明实施例1-3的干粉涂料对甲醛和VOCs具有良好的净化效果，并且，随着涂料中二氧化钛、纳米二氧化钛及海泡石材料的用量增加，涂料对甲醛和VOCs的净化性能也逐渐增强。

表2各实施例所得干粉涂料的变色性能测试结果

	温度在35℃以下时	温度在35℃以上时
			实施例1	浅红色	浅蓝色
实施例2	红色	蓝色
			实施例3	深红色	深蓝色

由表2可见，本发明实施例1-3的干粉涂料具有良好的变色效果，其在室内温度为35℃以下时呈现暖色调(红色)，在室内温度为35℃以上时呈现冷色调(蓝色)，对室内舒适感和意境具有良好的调节作用；并且，随着改性六水合氯化钴含量的增加，颜色逐渐加深。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可变色的空气净化干粉涂料，其特征在于，所述可变色的空气净化干粉涂料按重量百分比计包括以下组分：

所述改性六水合氯化钴为二氧化硅溶胶包覆改性的六水合氯化钴；所述改性六水合氯化钴的颗粒度为0.5-1.5μm；

所述改性六水合氯化钴通过如下方法制备得到：

将六水合氯化钴加入到无水乙醇和正硅酸乙酯的混合溶液中，搅拌均匀；然后升温至75-85℃，搅拌下滴加氨水溶液；滴加完毕后，在75-85℃，100-200r/min条件下保温10-14h，即得改性六水合氯化钴。

2.根据权利要求1所述的可变色的空气净化干粉涂料，其特征在于，所述纳米二氧化钛的粒径为4-10nm；所述纳米三氧化钨的粒径为2-6nm；所述二氧化钛的粒径为50nm以上。

3.根据权利要求1所述的可变色的空气净化干粉涂料，其特征在于，所述硅藻土的颗粒度为200-800目。

4.根据权利要求1所述的可变色的空气净化干粉涂料，其特征在于，所述可变色的空气净化干粉涂料的pH值为6-7.5。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的可变色的空气净化干粉涂料的制备方法，其特征在于，按配比将硅藻土和改性六水合氯化钴搅拌混合均匀，然后加入负载有纳米二氧化钛的海泡石材料、二氧化钛、甲壳素、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米三氧化钨、氧化石墨烯、云母粉，最后加入胶粉，搅拌，即得可变色的空气净化干粉涂料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述负载有纳米二氧化钛的海泡石材料通过将纳米二氧化钛以机械复合的方式负载在海泡石材料中得到。

7.一种可变色的空气净化干粉涂料的应用，其特征在于，将权利要求1-4中任一项所述的可变色的空气净化干粉涂料或者如权利要求5或6所述的制备方法得到的可变色的空气净化干粉涂料与蒸馏水按质量比1：(0.9-1.1)进行混合搅拌制浆，然后在中性或者酸性墙面上涂覆或者喷涂1-2mm厚的浆料，自然晾干。