CN109852123B

CN109852123B - 二氧化钛改性负离子防火涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN109852123B
Application number: CN201910123048.4A
Authority: CN
Inventors: 赖继平; 胡钧; 王建伟; 赖裕杰; 周梦娇
Original assignee: Hangzhou Jintai Environmental Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Jintai Environmental Technology Co ltd
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2039-02-19
Also published as: CN109852123A

Abstract

本发明提供了一种二氧化钛改性负离子防火涂料及其制备方法，包括：1)二氧化钛改性负离子材料的制备：A、将电气石和纳米二氧化钛颗粒混合，制得预分散悬浊液；B、将硅酸盐加入上述预分散悬浊液中混合，而后向其中滴加硫酸，制得混合液；C、将步骤B中制得的混合液干燥后研磨，制得二氧化钛改性负离子材料；2)防火颗粒的制备：D、将石墨置于双氧水和硝酸的混合液中搅拌混合，制得氧化后的石墨；E、将氧化后的石墨与水混合，而后向其中滴加冰醋酸并搅拌，制得防火颗粒；3)二氧化钛改性负离子防火涂料的制备：F、将乳胶漆、二氧化钛改性负离子材料和防火颗粒混合，制得二氧化钛改性负离子防火涂料。实现了有效提供负离子且防火的效果。

Description

二氧化钛改性负离子防火涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及负离子防火涂料领域，特别地，涉及一种二氧化钛改性负离子防火涂料及其制备方法。

背景技术

在环境评价中，空气负离子浓度被列为衡量空气质量的一种重要参数。空气中适当浓度的负离子对消除悬浮在空气中的有毒有害气体和粉尘，抑制细菌霉菌等微生物，均具有极为重要的作用。而人类的大部分的时间都是在室内环境下进行的，因而，室内环境的好坏将大大影响到身体的健康，而人们也急需生活在良好的室内环境中。然而，现实往往与此大相径庭，绝大部分的装饰或是家具材料中都采用有机溶剂等有机材料，因而，其会释放出甲醛、氨和苯等有毒有害，对人体健康造成极大的危害。

同时，也因室内装修材料往往采用有机溶剂等有机材料，而有机溶剂也更易起火并引发严重的连锁反应，因而一个小的起火点往往会造成极大的危害。

而市售涂料类型也极多且极为丰富，在此基础上再去研发新的涂料类型也往往会造成研发成本和使用成本的大幅提高，这样也容易造成产品上市度差，不利于前期成本的回收。

发明内容

本发明目的在于提供一种二氧化钛改性负离子防火涂料及其制备方法，以解决现有技术中绝大部分的装饰或是家具材料中都采用有机溶剂等有机材料，因而，其会释放出甲醛、氨和苯等有毒有害，对人体健康造成极大的危害，同时，现有大部分涂料中的有机溶剂也更易起火并引发严重的连锁反应等问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种二氧化钛改性负离子防火涂料的制备方法，其中，包括以下步骤：

1)二氧化钛改性负离子材料的制备：

A、在溶剂存在的条件下，将电气石和纳米二氧化钛颗粒混合，制得预分散悬浊液；

B、将硅酸盐加入上述预分散悬浊液中混合，而后向其中滴加硫酸，制得混合液；

C、将步骤B中制得的混合液干燥后研磨，制得二氧化钛改性负离子材料；

2)防火颗粒的制备：

D、将石墨置于双氧水和硝酸的混合液中搅拌混合，制得氧化后的石墨；

E、将氧化后的石墨与水混合，而后向其中滴加冰醋酸并搅拌，制得防火颗粒；

3)二氧化钛改性负离子防火涂料的制备：

F、将乳胶漆、二氧化钛改性负离子材料和防火颗粒混合，制得二氧化钛改性负离子防火涂料。

作为优选的，步骤A中，溶剂为水，且电气石的粒径不大于2μm；

步骤A中还包括加入分散剂和消泡剂；

且步骤A中混合过程包括：将溶剂、分散剂和消泡剂混合，制得混悬液；向混悬液中加入电气石和纳米二氧化钛超声振荡混合，并调节pH值为7-9，制得预分散悬浊液；

相对于1L的溶剂，电气石的用量为100-300g，纳米二氧化钛的用量为30-60g，分散剂的用量为5-10g，消泡剂的用量为2-5g。

作为优选的，步骤B中，硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾；

相对于100g的预分散悬浊液，硅酸盐的用量为20-30g，硫酸的用量为5-10mL；

步骤B中混合过程为置于温度为50-60℃的条件下进行，硫酸的滴加速率为20-40滴/min，且在搅拌速率为100-200r/min的搅拌条件下滴加。

作为优选的，步骤C中，干燥过程为置于温度为100-130℃的条件下烘干干燥；

研磨过程为采用球磨机球磨。

作为优选的，步骤D中，硝酸由发烟硝酸提供；

相对于10g的石墨，双氧水的用量为1-5mL，发烟硝酸的用量为20-30mL；

搅拌混合过程为置于冰水浴条件下进行搅拌。

作为优选的，步骤D中还包括将氧化后的石墨采用浓度为30-40％的硝酸的水溶液进行洗涤。

作为优选的，步骤E中，相对于100mL的水，氧化后的石墨的用量为50-60g，冰醋酸的用量为10-20mL。

作为优选的，步骤E中，冰醋酸的滴加速率为60-100滴/min。

作为优选的，步骤F中，相对于100重量份的乳胶漆，二氧化钛改性负离子材料的用量5-10重量份，防火颗粒的用量为10-20重量份。

还提供了一种二氧化钛改性负离子防火涂料，其中，所述二氧化钛改性负离子防火涂料根据上述所述的制备方法制得。

本发明具有以下有益效果：本发明先将电气石和纳米二氧化钛在溶剂存在的条件下进行混合，使颗粒物质以悬浊物的方式分散在溶剂中，有效实现预分散效果；在此基础上，向其中加入硅酸盐，并滴加硫酸中和陈化，使得硅酸盐形成的硅膜能够有效包覆上述以悬浊物形式存在的颗粒物，从而有效防止电气石团聚，同时，二氧化钛颗粒表面的极性能够使得电气石颗粒将其作为载体，有效负载于上述二氧化钛颗粒的表面，从而形成二氧化钛改性的复合颗粒结构，有效提高负离子的稳定释放性能。另一方面，将石墨在双氧水和硝酸中进行混合，通过双氧水和硝酸的强氧化性使其本身的层间结构更为松散，而后将其置于水这一介质中分散，并向其中加入冰醋酸，通过冰醋酸的插层作用，使得其能插层进行石墨的层间结构中，在扩大其层间的松散度的同时，通过插层作用形成层叠结构的复合材料，从而使得其在突然受热时，能够有效且更为迅速地膨大，形成海绵状或是蜂窝状结构，有效窒息火焰。进而，将上述材料与乳胶漆直接混合，即可在不改变乳胶漆本身制备和使用方式的前提下，有效提高其负离子释放性能和防火性能，进而有效起到环保效果。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供了一种二氧化钛改性负离子防火涂料的制备方法，其中，包括以下步骤：

1)二氧化钛改性负离子材料的制备：

2)防火颗粒的制备：

3)二氧化钛改性负离子防火涂料的制备：

当然，步骤A中的溶剂可以采用本领域所能够理解并使用的液体类型，以使得电气石和纳米二氧化钛能够分散其中即可，一种优选的实施方式中，为了进一步降低使用成本，步骤A中，溶剂为水。同时，为了使得电气石分散更为均匀，以使得其能更为均质地在后期负载于纳米二氧化钛上，电气石的粒径不大于2μm。当然，为了更好地提高分散性能，步骤A中还包括加入分散剂和消泡剂。

当然，步骤A中混合过程可以为直接混合，一种优选的实施方式中，为了更好地提高其分散的均质性。步骤A中混合过程包括：将溶剂、分散剂和消泡剂混合，制得混悬液；向混悬液中加入电气石和纳米二氧化钛超声振荡混合，并调节pH值为7-9，制得预分散悬浊液。

原料的用量可以在宽泛的范围内进行合理的选择，一种优选的实施方式中，为了在保证其分散性的前提下尽可能节省成本，相对于1L的溶剂，电气石的用量为100-300g，纳米二氧化钛的用量为30-60g，分散剂的用量为5-10g，消泡剂的用量为2-5g。

硅酸盐可以选自本领域技术人员所能够理解和使用的类型，当然，这里选用的为可溶性硅酸盐，例如，一种优选的实施方式中，步骤B中，硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾。

同样地，另一优选的实施方式中，相对于100g的预分散悬浊液，硅酸盐的用量为20-30g，硫酸的用量为5-10mL。

进一步地，为了更好地使得硅酸盐能够形成硅膜并包覆颗粒，步骤B中混合过程为置于温度为50-60℃的条件下进行，硫酸的滴加速率为20-40滴/min，且在搅拌速率为100-200r/min的搅拌条件下滴加。

干燥过程可以采用本领域技术人员能够理解和使用的方式进行操作，一种优选的实施方式中，步骤C中，干燥过程为置于温度为100-130℃的条件下烘干干燥。进一步地，研磨过程为采用球磨机球磨。

进一步地，为了更好地提高其氧化性能，步骤D中，硝酸由发烟硝酸提供；且相对于10g的石墨，双氧水的用量为1-5mL，发烟硝酸的用量为20-30mL；搅拌混合过程为置于冰水浴条件下进行搅拌。

为了使得氧化后的石墨表面杂质能得到有效去除，且避免过浓的硝酸对其后期使用的影响，一种优选的实施方式中，步骤D中还包括将氧化后的石墨采用浓度为30-40％的硝酸的水溶液进行洗涤。

同样地，在一种优选的实施方式中，为了有效提高原料的利用效率，步骤E中，相对于100mL的水，氧化后的石墨的用量为50-60g，冰醋酸的用量为10-20mL。

为了使得冰醋酸能够更好地插层，有效提高层间距离，一种优选的实施方式中，步骤E中，冰醋酸的滴加速率为60-100滴/min。

当然，上述二氧化钛改姓负离子材料和防火颗粒的用量可以根据实际需要进行调节，一种优选的实施方式中，为了避免对整体涂料性能的影响，步骤F中，相对于100重量份的乳胶漆，二氧化钛改性负离子材料的用量5-10重量份，防火颗粒的用量为10-20重量份。

以下通过具体实施例进行进一步说明。电气石为市售品，且经球磨机研磨至粒径不大于2μm，分散剂为市售水性分散剂，消泡剂为市售水性消泡剂，发烟硝酸为市售发烟硝酸。

实施例1

1)二氧化钛改性负离子材料的制备：

A、将1L水、5g分散剂和2g消泡剂混合，制得混悬液；向混悬液中加入100g电气石和30g纳米二氧化钛超声振荡混合，并调节pH值为8，制得预分散悬浊液；

B、在温度为50℃，搅拌速率为100r/min的条件下，将20g硅酸钠加入上述100g预分散悬浊液中混合，而后向其中以20滴/min的滴加速率滴加5mL硫酸，制得混合液；

C、将步骤B中制得的混合液于100℃的条件下干燥后球磨，制得二氧化钛改性负离子材料；

2)防火颗粒的制备：

D、在冰水浴条件下，将10g石墨置于1mL双氧水和20mL发烟硝酸的混合液中搅拌混合，而后取颗粒物于35％的硝酸的水溶液中洗涤，制得氧化后的石墨；

E、将5g氧化后的石墨与10mL水混合，而后向其中以60滴/min的滴加速率滴加1mL冰醋酸并搅拌，制得防火颗粒；

3)二氧化钛改性负离子防火涂料的制备：

F、将100重量份乳胶漆、5重量份二氧化钛改性负离子材料和10重量份防火颗粒混合，制得二氧化钛改性负离子防火涂料A1。

实施例2

1)二氧化钛改性负离子材料的制备：

A、将1L水、10g分散剂和5g消泡剂混合，制得混悬液；向混悬液中加入300g电气石和60g纳米二氧化钛超声振荡混合，并调节pH值为8，制得预分散悬浊液；

B、在温度为60℃，搅拌速率为200r/min的条件下，将30g硅酸钠加入上述100g预分散悬浊液中混合，而后向其中以40滴/min的滴加速率滴加10mL硫酸，制得混合液；

C、将步骤B中制得的混合液于130℃的条件下干燥后球磨，制得二氧化钛改性负离子材料；

2)防火颗粒的制备：

D、在冰水浴条件下，将10g石墨置于5mL双氧水和30mL发烟硝酸的混合液中搅拌混合，而后取颗粒物于35％的硝酸的水溶液中洗涤，制得氧化后的石墨；

E、将6g氧化后的石墨与10mL水混合，而后向其中以100滴/min的滴加速率滴加2mL冰醋酸并搅拌，制得防火颗粒；

3)二氧化钛改性负离子防火涂料的制备：

F、将100重量份乳胶漆、10重量份二氧化钛改性负离子材料和20重量份防火颗粒混合，制得二氧化钛改性负离子防火涂料A2。

实施例3

1)二氧化钛改性负离子材料的制备：

A、将1L水、8g分散剂和3g消泡剂混合，制得混悬液；向混悬液中加入200g电气石和50g纳米二氧化钛超声振荡混合，并调节pH值为8，制得预分散悬浊液；

B、在温度为50℃，搅拌速率为150r/min的条件下，将25g硅酸钠加入上述100g预分散悬浊液中混合，而后向其中以30滴/min的滴加速率滴加8mL硫酸，制得混合液；

2)防火颗粒的制备：

D、在冰水浴条件下，将10g石墨置于3mL双氧水和25mL发烟硝酸的混合液中搅拌混合，而后取颗粒物于35％的硝酸的水溶液中洗涤，制得氧化后的石墨；

E、将6g氧化后的石墨与10mL水混合，而后向其中以80滴/min的滴加速率滴加2mL冰醋酸并搅拌，制得防火颗粒；

3)二氧化钛改性负离子防火涂料的制备：

F、将100重量份乳胶漆、8重量份二氧化钛改性负离子材料和15重量份防火颗粒混合，制得二氧化钛改性负离子防火涂料A3。

实施例4

二氧化钛改性负离子材料如实施例1所述制备，不同的是，步骤D中双氧水为0.5mL，发烟硝酸为10mL，且颗粒物不经过硝酸水溶液的洗涤，制得二氧化钛改性负离子防火涂料A4。

实施例5

二氧化钛改性负离子材料如实施例2所述制备，不同的是，步骤E中水的用量为5mL，且冰醋酸的滴加速率为200滴/min，制得二氧化钛改性负离子防火涂料A5。

实施例6

防火颗粒如实施例1所述制备，不同的是，不加入分散剂和消泡剂，且不调节pH，制得二氧化钛改性负离子防火涂料A6。

实施例7

防火颗粒如实施例2所述制备，不同的是，步骤B中为室温条件下(25℃左右)进行，且硫酸的滴加速率为100滴/min，制得二氧化钛改性负离子防火涂料A7。

实施例8

如实施例3所述方法制备，不同的是，二氧化钛改性负离子材料为2重量份，防火颗粒为5重量份，制得二氧化钛改性负离子防火涂料A8。

对比例1

如实施例1所述方法制备，不同的是，不经过步骤1)，直接采用电气石粉末代替二氧化钛改性负离子材料，制得涂料B1。

对比例2

如实施例2所述方法制备，不同的是，不经过步骤2)，直接采用石墨代替防火颗粒，制得涂料B2。

对比例3

如实施例3所述方法制备，不同的是，不加入纳米二氧化钛和硅酸钠，制得涂料B3。

对比例4

如实施例3所述方法制备，不同的是，不加入双氧水，制得涂料B4。

检测数据

将上述制得的A1-A8和B1-B4分别各自取出，使得其中电气石粉末含量为5g，使用负离子检测器检测其负离子释放量，结果如表1所示。

将上述制得的A1-A8和B1-B4按照GB12441检测其耐燃时间、(阻火性)质量损失和(阻火性)碳化体积，得到的结果如表2所示，其中，一级标准定为B5，二级标准定为B6。

表1

编号	负离子释放量(个/cc)
		A1	11031
A2	11052
		A3	11087
A4	10923
		A5	11035
A6	9325
		A7	8596
A8	10596
		B1	3674
B2	10768
		B3	4598
B4	10113

表2

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

1.一种二氧化钛改性负离子防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)二氧化钛改性负离子材料的制备：

2)防火颗粒的制备：

3)二氧化钛改性负离子防火涂料的制备：

F、将乳胶漆、二氧化钛改性负离子材料和防火颗粒混合，制得二氧化钛改性负离子防火涂料；

步骤A中，溶剂为水，且电气石的粒径不大于2μm；

步骤A中还包括加入分散剂和消泡剂；

相对于1L的溶剂，电气石的用量为100-300g，纳米二氧化钛的用量为30-60g，分散剂的用量为5-10g，消泡剂的用量为2-5g；

步骤B中，硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾；

步骤B中混合过程为置于温度为50-60℃的条件下进行，硫酸的滴加速率为20-40滴/min，且在搅拌速率为100-200r/min的搅拌条件下滴加；

步骤F中，相对于100重量份的乳胶漆，二氧化钛改性负离子材料的用量5-10重量份，防火颗粒的用量为10-20重量份；

步骤C中，干燥过程为置于温度为100-130℃的条件下烘干干燥；研磨过程为采用球磨机球磨；步骤D中，硝酸由发烟硝酸提供；相对于10g的石墨，双氧水的用量为1-5mL，发烟硝酸的用量为20-30mL；搅拌混合过程为置于冰水浴条件下进行搅拌。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤D中还包括将氧化后的石墨采用浓度为30-40％的硝酸的水溶液进行洗涤。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤E中，相对于100mL的水，氧化后的石墨的用量为50-60g，冰醋酸的用量为10-20mL。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤E中，冰醋酸的滴加速率为60-100滴/min。

5.一种二氧化钛改性负离子防火涂料，其特征在于，所述二氧化钛改性负离子防火涂料根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法制得。