CN110628246A - 一种复合型光触媒墙体涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种墙体涂料，具体为一种复合型光触媒墙体涂料，以重量份计，包括以下原料：硅藻土30‑60份、锐钛型二氧化钛粉15‑30份、纳米氧化锌粉8‑13份、纳米二氧化锆3‑6份、白炭黑1‑3份、改性氧化钛10‑15份、木质纤维粉2‑5份、助剂1‑3份和去离子水100‑200份；本发明不仅在紫外光照射下具有光触媒功效，而且在波长低于560nm的可见光照射下具有光触媒功效，使墙面在白天以及有灯光的，夜间都具有光触媒功效；该复合型光触媒涂料在涂刷过程中可以实现零VOC排放，且涂刷后所形成的涂层比普通的光触媒涂料具有更强的呼吸功能，更有利于室内有害气体与墙面的光触媒的接触并加速有害气体的分解；可以使得墙体具有自清洁的作用，降低墙体清洁维护成本。

Description

一种复合型光触媒墙体涂料

技术领域

本发明涉及一种墙体涂料，具体为一种复合型光触媒墙体涂料。

背景技术

硅藻泥涂料是粉末原料的混合物，使用时将硅藻泥涂料与水按质量比为1:0.9～1.5混合均匀即可刷涂、辊涂或者喷涂。硅藻泥涂料主体原材料是硅藻泥，硅藻泥具有一定的粘结成膜作用，硅藻泥是天然的无机矿物质，具有天然的多孔结构，可以吸附空气中的水分以及气体。为了提升使用效果，现有的硅藻泥产品中，通常会掺加锐钛型二氧化钛光触媒，以达到抗菌、除臭以及分解室内的甲醛、芳香烃、一氧化碳、氮氧化物等有害气体的效果。

常规的纳米二氧化钛的电子由价带跃迁到导带的能隙为3.2eV，如果靠吸收光波的能量导致电子跃迁，则需要波长低于387.5nm的紫外光照射，波长低于387.5nm的紫外光照射，等于说只能光照下反应，纯净的光触媒只能吸收紫外光，可吸收可见光甚至远红外光的光触媒必然螯合了其他活性催化材料。

如何使用二氧化钛光触媒与其他光触媒材料结合并将其应用到墙体涂料中，扩大涂料的波长作用范围，提升空气净化效果，需要进行深入研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合型光触媒墙体涂料，以硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、白炭黑、改性二氧化钛和纳米除醛酶为主要原料制成复合型光触媒墙体涂料，解决了现有产品中适用光波长范围不足的问题，提升了空气净化效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案

一种复合型光触媒墙体涂料，包括以下原料：硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、白炭黑、改性氧化钛、木质纤维粉、助剂和去离子水。

优选的，一种复合型光触媒墙体涂料，以重量份计，包括以下原料：硅藻土30-60份、锐钛型二氧化钛粉15-30份、纳米氧化锌粉8-13份、纳米二氧化锆3-6份、白炭黑1-3份、改性氧化钛10-15份、木质纤维粉2-5份、助剂1-3份和去离子水100-200份。

优选的，改性氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

S1、用乙醇溶液浸泡氧化钛，浸泡时间20-30Min；

S2、之后加热到350℃，在真空环境下冲入氮气进行反应，反应时间1-2h；

S3、最后匀速升温至600℃，保温20-30Min后自然冷却，冷却后得到改性氧化钛。

优选的，还包括纳米除醛酶。

优选的，以重量份计，还包括纳米除醛酶1-3份。

优选的，所述助剂包括增粘剂、减凝剂和成膜助剂，重量份比为（1-3）：3：（2-4）。

优选的，所述增粘剂为羟丙基甲基纤维素；所述减凝剂为葡萄糖酸钠；所述成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯。

所述硅藻土，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有机质。SiO2通常占80%以上，最高可达94%。优质硅藻土的氧化铁含量一般为1~1.5%，氧化铝含量为3~6%。硅藻土的矿物成份主要是蛋白石及其变种，其次是粘土矿物—水云母、高岭石和矿物碎屑。矿物碎屑有石英、长石、黑云母及有机质等。有机物含量从微量到30%以上。硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等，有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质。本发明中所述硅藻土含量按重量份计为30-60份。

所述锐钛型二氧化钛，直径在100纳米以下，产品外观为白色疏松粉末。具有抗线、抗菌、自洁净、抗老化性能。在光线中紫外线的作用下长久杀菌，实验证明，以0.1mg/cm3浓度的锐钛型纳米TiO2可彻底地杀死恶性海拉细胞，而且随着超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2光催化杀死癌细胞的效率也提高。对枯草杆菌黑色变种芽孢、绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌、沙门氏菌、牙枝菌和曲霉的杀灭率均达到98%以上；用TiO2光催化氧化深度处理自来水，可大大减少水中的细菌数；在涂料中添加纳米TiO2可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料，应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所，防止感染、除臭除味。能够有效杀灭等等有害细菌。本发明中所述锐钛型二氧化钛含量按重量份计为15-30份。

所述纳米氧化锌，粒径介于1-100 nm之间，是一种新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。本发明中所述纳米氧化锌含量按重量份计为8-13份。

所述助剂系配制涂料的辅助材料，能改进涂料性能，促进涂膜形成。本发明中所述助剂含量按重量份计为1-3份，其包括增粘剂、减凝剂、成膜助剂，重量份比为（1-3）：3：（2-4）；所述增粘剂为羟丙基甲基纤维素；所述减凝剂为葡萄糖酸钠；所述成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯。

本发明所述的一种复合型光触媒墙体涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1.按重量份比分别称取硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、白炭黑、改性氧化钛、木质纤维粉、助剂和去离子水；

S2.将硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、白炭黑和改性氧化钛按比例混合后进行研磨，在50-75℃条件下研磨5-10h，得到粒径低于5nm的纳米混合物；

S3.将纳米混合物投入搅拌锅内，再加入纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、木质纤维粉、助剂和50%重量份的去离子水进行分散，分散时间为1-2h；

S4.放置2-4h后，再加入剩下的去离子水进行分散，分散时间为1-3h；

S5.分散后静置8h，得到复合型光触媒墙体涂料。

优选的，包括以下步骤：

S1.按重量份比分别称取硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、白炭黑、改性氧化钛、木质纤维粉、助剂和去离子水；

S2.将硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、白炭黑和改性氧化钛按比例混合后进行研磨，在60℃条件下研磨7h，得到粒径低于5nm的纳米混合物；

S3.将纳米混合物投入搅拌锅内，再加入纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、木质纤维粉、助剂和50%重量份的去离子水进行分散，分散时间为1h；

S4.放置3h后，再加入剩下的去离子水进行分散，分散时间为2h；

S5.分散后静置8h，得到复合型光触媒墙体涂料。

本发明的有益效果：

1、本发明为二氧化钛光触媒、硅藻泥结合制备复合的墙体涂料，具有更广泛的作用波长范围，拥有更强的空气净化和抗菌作用。

2、本发明不仅在紫外光照射下具有光触媒功效，而且在波长低于560nm的可见光照射下具有光触媒功效，使墙面在白天以及有灯光的，夜间都具有光触媒功效；该复合型光触媒涂料在涂刷过程中可以实现零VOC排放，且涂刷后所形成的涂层比普通的光触媒涂料具有更强的呼吸功能，更有利于室内有害气体与墙面的光触媒的接触并加速有害气体的分解。

3、可以使得墙体具有自清洁的作用，降低墙体清洁维护成本。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所述的一种复合型光触媒墙体涂料，以重量份计，包括以下原料：硅藻土30-60份、锐钛型二氧化钛粉15-30份、纳米氧化锌粉8-13份、纳米二氧化锆3-6份、白炭黑1-3份、改性氧化钛10-15份、木质纤维粉2-5份、助剂1-3份和去离子水100-200份。

实施例1

一种复合型光触媒墙体涂料，以重量份计，包括以下原料：硅藻土30份、锐钛型二氧化钛粉15份、纳米氧化锌粉8份、纳米二氧化锆3份、白炭黑1份、改性氧化钛10份、木质纤维粉2份、助剂1份和去离子水100份。

实施例2

一种复合型光触媒墙体涂料，以重量份计，包括以下原料：硅藻土45份、锐钛型二氧化钛粉22份、纳米氧化锌粉10份、纳米二氧化锆5份、白炭黑2份、改性氧化钛13份、木质纤维粉4份、助剂2份和去离子水150份。

实施例3

一种复合型光触媒墙体涂料，以重量份计，包括以下原料：硅藻土60份、锐钛型二氧化钛粉30份、纳米氧化锌粉13份、纳米二氧化锆6份、白炭黑3份、改性氧化钛15份、木质纤维粉5份、助剂3份和去离子水200份。

实施例4

一种复合型光触媒墙体涂料，以重量份计，包括以下原料：硅藻土45份、锐钛型二氧化钛粉22份、纳米氧化锌粉10份、纳米二氧化锆5份、白炭黑2份、改性氧化钛13份、木质纤维粉4份、纳米除醛酶2份、助剂2份和去离子水150份。

本实施例中，加入了纳米除醛酶，纳米除醛酶是新型纳米材料，其单个纳米直径均匀3-5纳米不团聚，保证产品良好的渗透力和附着力，分散性优异，催化活性高；用以实现室内甲醛，苯，TVOC等室内污染的分解。

实施例1-3中所述一种复合型光触媒墙体涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1.按重量份比分别称取硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、白炭黑、改性氧化钛、木质纤维粉、助剂和去离子水；

S2.将硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、白炭黑和改性氧化钛按比例混合后进行研磨，在50-75℃条件下研磨5-10h，得到粒径低于5nm的纳米混合物；

S3.将纳米混合物投入搅拌锅内，再加入纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、木质纤维粉、助剂和50%重量份的去离子水进行分散，分散时间为1-2h；

S4.放置2-4h后，再加入剩下的去离子水进行分散，分散时间为1-3h；

S5.分散后静置8h，得到复合型光触媒墙体涂料。

实施例5

一种复合型光触媒墙体涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1.按重量份比分别称取硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、白炭黑、改性氧化钛、木质纤维粉、助剂和去离子水；

S2.将硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、白炭黑和改性氧化钛按比例混合后进行研磨，在60℃条件下研磨7h，得到粒径低于5nm的纳米混合物；

S3.将纳米混合物投入搅拌锅内，再加入纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、木质纤维粉、助剂和50%重量份的去离子水进行分散，分散时间为1h；

S4.放置3h后，再加入剩下的去离子水进行分散，分散时间为2h；

S5.分散后静置8h，得到复合型光触媒墙体涂料。

实施例5 效果验证

分别对实施例1-4制备的复合型光触媒墙体涂料进行测试，选用市面上单一的光触媒涂料作为对比例，测试方法：分别在五间3m*4m的房间喷涂实施例和对比例的涂料，当涂料干了以后对房间进行密封处理并加入等量的甲醛、苯、甲苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯和氨，使其浓度达到国家标准的十倍量以上，2天以后开始测量降解量并计算降解率，连接测量5天，结果如下表1-5：

表1 第一天测试

表2 第二天测试

表3 第三天测试

表4 第四天测试

表5 第五天测试

测试表明，本发明制备的复合型光触媒墙体涂料比单一型的光触媒涂料在净化空气方面都有优势，效果更好，测试中，甲醛含量在第三天测试时达到国家标准，氨在第二天测试时达到国家标准，苯类化合物在第五天测试时也基本达到了国家标准；加入了纳米除醛酶的实施例净化效果更佳。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后需要说明的是，以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种复合型光触媒墙体涂料，其特征在于，包括以下原料：硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、白炭黑、改性氧化钛、木质纤维粉、助剂和去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种复合型光触媒墙体涂料，其特征在于，以重量份计，包括以下原料：硅藻土30-60份、锐钛型二氧化钛粉15-30份、纳米氧化锌粉8-13份、纳米二氧化锆3-6份、白炭黑1-3份、改性氧化钛10-15份、木质纤维粉2-5份、助剂1-3份和去离子水100-200份。

3.根据权利要求1所述的一种复合型光触媒墙体涂料，其特征在于，改性氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

S1、用乙醇溶液浸泡氧化钛，浸泡时间20-30Min；

S2、之后加热到350℃，在真空环境下冲入氮气进行反应，反应时间1-2h；

S3、最后匀速升温至600℃，保温20-30Min后自然冷却，冷却后得到改性氧化钛。

4.根据权利要求1所述的一种复合型光触媒墙体涂料，其特征在于，所述助剂包括增粘剂、减凝剂和成膜助剂，重量份比为（1-3）：3：（2-4）。

5.根据权利要求4所述的一种复合型光触媒墙体涂料，其特征在于，所述增粘剂为羟丙基甲基纤维素；所述减凝剂为葡萄糖酸钠；所述成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯。

6.根据权利要求1所述的一种复合型光触媒墙体涂料，其特征在于，还包括纳米除醛酶。

7.根据权利要求6所述的一种复合型光触媒墙体涂料，其特征在于，以重量份计，还包括纳米除醛酶1-3份。

8.根据权利要求1-5任一所述的一种复合型光触媒墙体涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.按重量份比分别称取硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、白炭黑、改性氧化钛、木质纤维粉、助剂和去离子水；

S2.将硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、白炭黑和改性氧化钛按比例混合后进行研磨，在50-75℃条件下研磨5-10h，得到粒径低于5nm的纳米混合物；

S3.将纳米混合物投入搅拌锅内，再加入纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、木质纤维粉、助剂和50%重量份的去离子水进行分散，分散时间为1-2h；

S4.放置2-4h后，再加入剩下的去离子水进行分散，分散时间为1-3h；

S5.分散后静置8h，得到复合型光触媒墙体涂料。

9.根据权利要求8所述的一种复合型光触媒墙体涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.按重量份比分别称取硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、白炭黑、改性氧化钛、木质纤维粉、助剂和去离子水；

S2.将硅藻土、锐钛型二氧化钛粉、白炭黑和改性氧化钛按比例混合后进行研磨，在60℃条件下研磨7h，得到粒径低于5nm的纳米混合物；

S3.将纳米混合物投入搅拌锅内，再加入纳米氧化锌粉、纳米二氧化锆、木质纤维粉、助剂和50%重量份的去离子水进行分散，分散时间为1h；

S4.放置3h后，再加入剩下的去离子水进行分散，分散时间为2h；

S5.分散后静置8h，得到复合型光触媒墙体涂料。