CN110343441B - 一种水性负离子涂料及其制备方法 - Google Patents

一种水性负离子涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性负离子涂料及其制备方法。制备方法包括下述步骤：将电气石粉末、铈化合物与可聚合硼酸酯的混合物加入到聚乙二醇水溶液中，超声分散均匀得悬浮液A；将悬浮液A与丙烯类单体混合进行乳液聚合，得到乳液B；将乳液B与阳离子嵌段共聚物、聚合物乳液、醇类有机溶剂混合均匀后，再加入原硅酸四乙酯，搅拌，即可。本发明的水性负离子涂料能够长久缓慢的释放出负离子，且负离子释放数量较高，表现出长期的环保性能，且具有优异的耐水洗性能和耐洗刷性能，具有更高的黏结强度，涂层不易脱落。

Description

一种水性负离子涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，特别涉及一种水性负离子涂料及其制备方法。
背景技术
负离子涂料是一种先进的环境友好功能涂料，能够在空气中释放出负离子，具有清新空气、除臭抗菌杀菌、抗氧化、清洁空气的功效。负离子涂料具有广阔的应用前景，但现有的负离子涂料虽然能够产生负离子，但持久性不佳，尤其是涂覆后5天左右负离子释放完毕也就无法达到清新空气、抗菌杀菌的效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种水性负离子涂料及其制备方法。本发明的水性负离子涂料能够长久缓慢的释放出负离子，且负离子释放数量较高，表现出长期的环保性能，且具有优异的耐水洗性能和耐洗刷性能，具有更高的黏结强度，涂层不易脱落。
本发明提供了一种水性负离子涂料的制备方法，其包括下述步骤：
(1)将电气石粉末、铈化合物与可聚合硼酸酯的混合物加入到聚乙二醇水溶液中，超声分散均匀得悬浮液A；
(2)将悬浮液A与丙烯类单体混合进行乳液聚合，得到乳液B；
(3)将乳液B与阳离子嵌段共聚物、聚合物乳液、醇类有机溶剂混合均匀后，再加入原硅酸四乙酯，搅拌，即可。
其中，所述的聚乙二醇优选PEG-4000、PEG-6000和PEG-8000中的一种或多种；所述的聚乙二醇水溶液的质量百分比浓度较佳地为10～20％。
其中，所述的电气石粉末与所述的可聚合硼酸酯的质量比较佳的为10∶1～20∶1。所述的电气石粉末与所述的铈化合物的质量比较佳的为2∶1～3∶1。
其中，所述的铈化合物较佳的为铈氧化物，更佳的为三氧化二铈和/或二氧化铈。
其中，所述的可聚合硼酸酯较佳的为
Figure BSA0000187983010000021
较佳的通过下述制备方法制得：将硼酸、甲苯、二乙醇胺混合后反应，再加入N-羟甲基丙烯酰胺和阻聚剂，继续反应，即可得到。其中，阻聚剂较佳的为苯二酚。本发明采用特定结构的可聚合硼酸酯实现了对电气石粉末-铈化合物的改性，一方面含有碳碳双键具有较好的聚合能力，一方面具有的二乙醇胺硼酸酯基团与电气石粉末、铈化合物具有很好的吸附能力，因此对电气石粉末-铈化合物的改性效果较好。
其中，所述的丙烯类单体较佳的为丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
其中，所述的阳离子嵌段共聚物较佳的为含有甲基丙烯酸甲酯嵌段的阳离子嵌段共聚物，更佳的为甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，即P(MMA)-b-P(METEA)。本发明再优选采用如下三种嵌段共聚物：P(MMA)20-b-P(METEA)10、P(MMA)20-b-P(METEA)20、P(MMA)20-b-P(METEA)30。
其中，所述的聚合物乳液较佳的为苯丙乳液。
其中，所述的醇类有机溶剂较佳的为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种。
其中，所述的阳离子嵌段共聚物与所述的聚合物乳液的质量比较佳的为1∶1～1∶2。
步骤(2)中，所述的乳液聚合较佳的在下述条件下进行：在乳化剂与引发剂的作用下，悬浮液A与丙烯类单体反应；所述的反应的温度较佳的为50～60℃，所述的反应的时间较佳的为2～3小时，所述的乳化剂较佳的为月桂醇聚氧乙烯醚，所述的引发剂较佳的为过氧化苯甲酰。
步骤(3)中，所述的搅拌的时间较佳的为30～40分钟。
本发明还提供了由上述制备方法制得的水性负离子涂料。
本发明的水性负离子涂料为核壳结构的粒子涂料，首先是以可聚合硼酸酯改性的电气石粉末-铈化合物为内核心，通过与丙烯酸类单体乳液聚合形成外核；核的外层包覆阳离子嵌段共聚物，最后再通过原硅酸四乙酯的水解沉积包覆在最外层。该核壳结构的粒子涂料通过反复聚合、沉积包覆使得整个粒子体系稳定，且通过阳离子嵌段共聚物链段长度可控制粒子的大小，原硅酸四乙酯的沉积包覆，使得电气石粉末可以缓慢释放出负离子，因而表现出长期的环保性能，并且相比普通的负离子涂料有更高的黏结强度，涂层不易脱落。
本发明取得的积极进步效果：本发明的水性负离子涂料能够长久缓慢的释放出负离子，且负离子释放数量较高，表现出长期的环保性能，且具有优异的耐水洗性能和耐洗刷性能，具有更高的黏结强度，涂层不易脱落。
具体实施方式
下面结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
负离子浓度测试方法：将涂料涂覆在涤纶纤维基布上，控制基布上涂料密度为150克/平方米，烘烤。采用《GBT 30128-2013纺织品负离子发生量的检测和评价》测定负离子发生量，即得负离子浓度。
可聚合硼酸酯的结构式为
Figure BSA0000187983010000041
通过下述制备方法制得：将硼酸、甲苯、二乙醇胺混合后反应，再加入N-羟甲基丙烯酰胺和阻聚剂，继续反应，即可得到。其中，阻聚剂为苯二酚。
实施例1
本实施例的水性负离子涂料的制备方法如下：
(1)将10g电气石粉末、5g三氧化二铈与1g可聚合硼酸酯的混合物加入到质量百分比浓度为10％的聚乙二醇(PET-4000)水溶液中，超声分散均匀得悬浮液A；
(2)将悬浮液A与丙烯酸甲酯混合进行乳液聚合，得到乳液B；所述的乳液聚合在下述条件下进行：在乳化剂与引发剂的作用下，悬浮液A与丙烯酸甲酯反应；反应的温度为50℃，反应的时间为2小时，乳化剂为月桂醇聚氧乙烯醚，引发剂为过氧化苯甲酰；
(3)将乳液B与阳离子嵌段共聚物、苯丙乳液、乙醇混合均匀后，再加入原硅酸四乙酯，搅拌30min，即可制得水性负离子涂料；其中，所述的阳离子嵌段共聚物与所述的苯丙乳液的质量比为1∶1，阳离子嵌段共聚物为P(MMA)20-b-P(METEA)10。
本实施例得到的水性负离子涂料的性能如下表所示：
Figure BSA0000187983010000042
Figure BSA0000187983010000051
本发明的水性负离子涂料可以长久缓慢地释放出负离子，30天后仍然可以释放出较高的负离子量，不但可以迅速吸除异味、还能长期吸除烟味，功效持久，表现出长期的环保性能。
实施例2
本实施例的水性负离子涂料的制备方法如下：
(1)将10g电气石粉末、4g三氧化二铈与0.5g可聚合硼酸酯的混合物加入到质量百分比浓度为20％的聚乙二醇(PET-6000)水溶液中，超声分散均匀得悬浮液A；
(2)将悬浮液A与甲基丙烯酸甲酯混合进行乳液聚合，得到乳液B；所述的乳液聚合在下述条件下进行：在乳化剂与引发剂的作用下，悬浮液A与甲基丙烯酸甲酯反应；反应的温度为60℃，反应的时间为2.5小时，乳化剂为月桂醇聚氧乙烯醚，引发剂为过氧化苯甲酰；
(3)将乳液B与阳离子嵌段共聚物、苯丙乳液、甲醇混合均匀后，再加入原硅酸四乙酯，搅拌40min，即可制得水性负离子涂料；其中，所述的阳离子嵌段共聚物与所述的苯丙乳液的质量比为1∶2，阳离子嵌段共聚物为P(MMA)20-b-P(METEA)20。
本实施例得到的水性负离子涂料的性能如下表所示：
Figure BSA0000187983010000061
本发明的水性负离子涂料可以长久缓慢地释放出负离子，30天后仍然可以释放出较高的负离子量，不但可以迅速吸除异味、还能长期吸除烟味，功效持久，表现出长期的环保性能。
实施例3
本实施例的水性负离子涂料的制备方法如下：
(1)将10g电气石粉末、4.5g二氧化铈与0.8g可聚合硼酸酯的混合物加入到质量百分比浓度为15％的聚乙二醇(PET-8000)水溶液中，超声分散均匀得悬浮液A；
(2)将悬浮液A与甲基丙烯酸混合进行乳液聚合，得到乳液B；所述的乳液聚合在下述条件下进行：在乳化剂与引发剂的作用下，悬浮液A与甲基丙烯酸反应；反应的温度为55℃，反应的时间为3小时，乳化剂为月桂醇聚氧乙烯醚，引发剂为过氧化苯甲酰；
(3)将乳液B与阳离子嵌段共聚物、苯丙乳液、异丙醇混合均匀后，再加入原硅酸四乙酯，搅拌40min，即可制得水性负离子涂料；其中，所述的阳离子嵌段共聚物与所述的苯丙乳液的质量比为1∶2，阳离子嵌段共聚物为P(MMA)20-b-P(METEA)30。
本实施例得到的水性负离子涂料的性能如下表所示：
Figure BSA0000187983010000071
本发明的水性负离子涂料可以长久缓慢地释放出负离子，30天后仍然可以释放出较高的负离子量，不但可以迅速吸除异味、还能长期吸除烟味，功效持久，表现出长期的环保性能。
对比例1
本对比例的涂料的制备方法如下：
(1)将10g电气石粉末、5g三氧化二铈与1g可聚合硼酸酯的混合物加入到质量百分比浓度为10％的聚乙二醇(PET-4000)水溶液中，超声分散均匀得悬浮液A；
(2)将悬浮液A与丙烯酸甲酯混合进行乳液聚合，得到乳液B；所述的乳液聚合在下述条件下进行：在乳化剂与引发剂的作用下，悬浮液A与丙烯酸甲酯反应；反应的温度为50℃，反应的时间为2小时，乳化剂为月桂醇聚氧乙烯醚，引发剂为过氧化苯甲酰；
(3)将乳液B与苯丙乳液、乙醇混合均匀后，搅拌30min，制得涂料。
本对比例得到的涂料的性能如下表所示：
Figure BSA0000187983010000081
Figure BSA0000187983010000091
本对比例的涂料在10天后负离子释放量骤减，30天后基本无负离子量释放，持久性能不佳。
显然，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的产品、方法及其核心思想。应当指出，对于所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (14)

1.一种水性负离子涂料的制备方法，其包括下述步骤：
(1)将电气石粉末、铈化合物与可聚合硼酸酯的混合物加入到聚乙二醇水溶液中，超声分散均匀得悬浮液A；所述的可聚合硼酸酯为
Figure FSB0000190955980000011
(2)将悬浮液A与丙烯类单体混合进行乳液聚合，得到乳液B；
(3)将乳液B与阳离子嵌段共聚物、聚合物乳液、醇类有机溶剂混合均匀后，再加入原硅酸四乙酯，搅拌，即可。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的聚乙二醇为PEG-4000、PEG-6000和PEG-8000中的一种或多种；所述的聚乙二醇水溶液的质量百分比浓度为10～20％。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的电气石粉末与所述的可聚合硼酸酯的质量比为10∶1～20∶1；所述的电气石粉末与所述的铈化合物的质量比为2∶1～3∶1；所述的铈化合物为铈氧化物。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的铈化合物为三氧化二铈和/或二氧化铈。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的可聚合硼酸酯通过下述制备方法制得：将硼酸、甲苯、二乙醇胺混合后反应，再加入N-羟甲基丙烯酰胺和阻聚剂，继续反应，即可得到。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的阻聚剂为苯二酚。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的丙烯类单体为丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的阳离子嵌段共聚物为含有甲基丙烯酸甲酯嵌段的阳离子嵌段共聚物。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的阳离子嵌段共聚物为甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的聚合物乳液为苯丙乳液；所述的醇类有机溶剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种。
11.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的乳液聚合在下述条件下进行：在乳化剂与引发剂的作用下，悬浮液A与丙烯类单体反应。
12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述的反应的温度为50～60℃，所述的反应的时间为2～3小时，所述的乳化剂为月桂醇聚氧乙烯醚，所述的引发剂为过氧化苯甲酰。
13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的阳离子嵌段共聚物与所述的聚合物乳液的质量比为1∶1～1∶2。
14.一种如权利要求1～13中任一项所述的制备方法制得的水性负离子涂料。
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不同链长可聚合硼酸酯表面活性剂的合成及性能;翟羽佳等;《全国第十四次工业表面活性剂研究与开发会议论文集》;20080414;合成方法部分 *

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