CN110922794A - 一种可见光光催化硅藻泥涂料及其制备和施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可见光光催化硅藻泥涂料及其制备和施工方法，包括以下重量份数的组分：石墨相氮化碳0.2‑2份、硅藻精土30‑60份、分散助剂0.06‑0.1份、成膜助剂0.02～0.06份、高岭土12‑35份、重钙粉6‑12份、滑石粉4‑12份、木质纤维素0.4‑2.5份、可再分散乳胶粉0.2‑1份、去离子水80‑120份。本发明具有材料分散好、光催化材料利用率高、可见光响应、持续高效地吸附降解室内污染气体的效果，能有效达到净化空气、保障室内空气质量安全的目的。

Description

一种可见光光催化硅藻泥涂料及其制备和施工方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种可见光光催化硅藻泥涂料及其制备和施工方法。
背景技术
硅藻泥是以硅藻土为主要原料，再添加多种助剂而成的粉末涂料。传统的硅藻泥涂料多利用其多孔特点吸附有机污染物，但硅藻泥本身对有机污染物没有降解功能。当硅藻泥达到吸附饱和后便失去了空气净化能力，反而可能因为脱附成为污染气体释放源。
针对这一问题，目前对硅藻泥的改进一般包括植物分解(“植物溶解酶”)、光触媒分解(出厂前添加)、光触媒改进分解(施工现场添加)、贵金属无光分解(银离子抗菌抑菌)、负离子分解等手段，在以上技术手段中，硅藻泥协同光触媒被认为是高效、安全，且不会大幅提升材料成本的。
目前，在硅藻泥中添加纳米二氧化钛或氧化锌等光触媒，可以实现有害气体特别是甲醛的完全去除。但目前具有光催化效果的硅藻泥涂料产品成本较高，且添加的光触媒多为紫外光响应，在实际应用上效果甚微。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的具有光催化效果的硅藻泥涂料不仅成本较高，同时在实际使用时，对有害气体的吸收效果较差，影响使用，目的在于提供一种可见光光催化硅藻泥涂料及其制备和施工方法，解决硅藻泥涂料的使用的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种可见光光催化硅藻泥涂料及其制备和施工方法，包括以下重量份数的组分：石墨相氮化碳0.2-2份、硅藻精土30-60份、分散助剂0.06-0.1份、成膜助剂0.02～0.06份、高岭土12-35份、重钙粉6-12份、滑石粉4-12份、木质纤维素0.4-2.5份、可再分散乳胶粉0.2-1份、去离子水80-120份。
该涂料还包括其他功能助剂3-5.5份。
更进一步的，该涂料包括以下重量份数的组分：石墨相氮化碳0.8-1.5份、硅藻精土40-50份、分散助剂0.06-0.08份、成膜助剂0.03～0.04份、高岭土18-29份、重钙粉8-10份、滑石粉6-10份、木质纤维素0.8-2份、可再分散乳胶粉0.4-0.8份、去离子水90-110份。
一种可见光光催化硅藻泥涂料的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
(1)在搅拌罐中分别加入硅藻精土20-40份、高岭土8-25份、重钙粉4-8份、滑石粉3-9份、木质纤维素0.1-0.5份、可再分散乳胶粉0.2-0.8份、其他功能助剂2-4份，通过搅拌机搅拌混合均匀得到底层硅藻泥；
(2)取石墨相氮化碳0.2-2份、硅藻精土10-20份和分散助剂0.06-0.1份加入球磨罐中，在转速300rpm-500rpm的条件下球磨2-4小时；再与成膜助剂0.02-0.06份、高岭土4-10份、重钙粉2-4份、滑石粉1-3份、木质纤维素0.1-0.3份、可再分散乳胶粉0.08-0.2份、其他功能助剂1-1.5份加入搅拌机搅拌混合均匀，得到掺石墨相氮化碳的表层光催化硅藻土；
(3)将表层光催化硅藻土覆盖在底层硅藻泥上得到所需涂料。
本发明通过球磨预分散混合放入过程将石墨相氮化碳和硅藻土复合，能避免石墨相氮化碳因普通加水搅拌混合过程造成的团聚、沉降等问题，进而影响光催化材料的分散性能和其光催化性能。
同时，本发明的涂料通过底层涂覆普通硅藻泥材料，表面涂覆新型可见光光催化硅藻泥的方法，能充分利用了光催化材料的特点，避免光催化剂被硅藻泥粉末遮光后无法接受光照，进而导致不能产生光催化净化功能，因此将石墨相氮化碳和硅藻精土复合后设置在底层硅藻泥的上方，将有限的光催化材料尽量多的分布在涂料表面，使其最大的发挥吸附-降解协同作用，将光催化的效率最大化。
在传统硅藻泥材料中加入具有优异可见光光催化性能和一定吸附性能的石墨相氮化碳，石墨相氮化碳与硅藻泥良好的吸附性能协同作用，弥补传统硅藻泥材料无法分解污染的缺点，持续吸附降解室内空气污染物，净化空气，保障室内空气质量。
更进一步的，一种可见光光催化硅藻泥涂料的施工方法，其施工方法包括以下步骤：
(1)将底层硅藻泥与水按1:0.8-1.2的比例充分混合后，均匀地涂覆于墙面用于打底；
(2)将表层光催化硅藻泥与水按1:0.9-1.1的比例充分混合，待底层硅藻泥涂好且表面明显无水时，均匀地涂覆于底层硅藻泥表面，即可。
优选的，底层硅藻泥与水按1:1.1的比例充分混合。表层光催化硅藻泥与水按1:1的比例充分混合。
对于本发明的组分和配比而言，将底层硅藻泥与水按1:0.8-1.2的比例混合后，那个更好的使其覆盖在墙面上，同时，表层光催化硅藻泥与水按1:0.9-1.1的比例充分混合后，再将其在底层硅藻泥涂好且表面明显无水时，涂覆在其表面上，两者不仅能更好的进行结合，同时，吸附降解室内污染气体的效果更好，能长时间持续吸附，使用效果更佳。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明一种可见光光催化硅藻泥涂料及其制备和施工方法，将石墨相氮化碳和硅藻泥复合，制备出一种具有可见光响应的光催化硅藻泥，该新型可见光光催化硅藻泥材料具有材料分散好、光催化材料利用率高、可见光响应、持续高效地吸附降解室内污染气体的效果，能有效达到净化空气、保障室内空气质量安全的目的。
同时，本发明的制备工艺和施工方法简单易行、综合成本低，墙面施工效果好、经久耐用，便于长期使用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明一种可见光光催化硅藻泥涂料及其制备和施工方法包括以下重量份数的组分：石墨相氮化碳0.2-2份、硅藻精土30-60份、分散助剂0.06-0.1份、成膜助剂0.02～0.06份、高岭土12-35份、重钙粉6-12份、滑石粉4-12份、木质纤维素0.4-2.5份、可再分散乳胶粉0.2-1份、去离子水80-120份，其他功能助剂3-5.5份。
其中，分散助剂可以是能提升分散效果的药品，例如羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠等；也可以是具有分散功能的商品，例如分散剂5040、分散剂NNO、巴斯夫Dispex系列、赢创TEGO Dispers系列等。
成膜助剂可以是能提升成膜效果的药品，例如羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、聚乙烯醇等，也可以是具有成膜功能的商品，如聚氨酯类成膜剂、聚丙烯酸类成膜剂、
Figure BDA0002306414520000031
P871、可乐丽PVA-217、伊士曼Texanol系列等。
其他功能助剂包括防腐剂、防霉剂、硬化剂、阻滞剂、消光剂、柔软剂、防沉剂、消泡剂、流平剂、助悬剂、防结皮剂以及颜料等，具体在选择其他功能助剂时，需要根据实际施工需要，添加相应的功能性助剂。
实施例2
在实施例1的基础上，在搅拌罐中按重量份数分别加入硅藻精土28份、高岭土16份、重钙粉6份、滑石粉6份、木质纤维素0.3份、可再分散乳胶粉0.5份、其他功能助剂3份，通过搅拌机搅拌混合均匀得到底层硅藻泥。
按重量份数取石墨相氮化碳0.6份、硅藻土18份和分散助剂0.06加入球磨罐中，在转速300rpm的条件下球磨2h。再与成膜助剂0.03份、高岭土6份、重钙粉2份、滑石粉2份、木质纤维素0.3份、可再分散乳胶粉0.14份、其他功能助剂1.2份加入搅拌机搅拌混合均匀，得到掺石墨相氮化碳的表层光催化硅藻土。
将底层硅藻泥与水按1:1.1的比例充分混合后，均匀地涂覆于4块500mm*500mm的玻璃板上。将表层光催化硅藻泥与水按1:1的比例充分混合，待底层硅藻泥涂好且表面明显无水时，均匀地涂覆于底层硅藻泥表面。
实施例3：
在搅拌罐中按重量份数分别加入硅藻精土32份、高岭土15份、重钙粉6份、滑石粉5份、木质纤维素0.3份、可再分散乳胶粉0.6份、其他功能助剂3份，通过搅拌机搅拌混合均匀得到底层硅藻泥。
按重量份数取石墨相氮化碳0.9份、硅藻精土16份和分散助剂0.08份加入球磨罐中，在转速350rpm的条件下球磨3小时。再与成膜助剂0.04份、高岭土8份、重钙粉3份、滑石粉1.5份、木质纤维素0.2份、可再分散乳胶粉0.15份、其他功能助剂1.2份加入搅拌机搅拌混合均匀，得到掺石墨相氮化碳的表层光催化硅藻土。
将底层硅藻泥与水按1:0.9的比例充分混合后，均匀地涂覆于涂刷于4块500mm*500mm的玻璃板上。将表层光催化硅藻泥与水按1:1的比例充分混合，待底层硅藻泥涂好且表面明显无水时，均匀地涂覆于底层硅藻泥表面即可
实施例4
在搅拌罐中分别加入硅藻精土35份、高岭土18份、重钙粉6份、滑石粉7份、木质纤维素0.4份、可再分散乳胶粉0.6份、其他功能助剂3份，通过搅拌机搅拌混合均匀得到底层硅藻泥。
取石墨相氮化碳1.2份、硅藻精土16份和分散助剂0.08份加入球磨罐中，在转速400rpm的条件下球磨3小时。再与成膜助剂0.04份、高岭土6份、重钙粉2份、滑石粉2份、木质纤维素0.1份、可再分散乳胶粉0.16份、其他功能助剂1.2份加入搅拌机搅拌混合均匀，得到掺石墨相氮化碳的表层光催化硅藻土。
将底层硅藻泥与水按1:1的比例充分混合后，均匀地涂覆于4块500mm*500mm的玻璃板上。将表层光催化硅藻泥与水按1:0.9的比例充分混合，待底层硅藻泥涂好且表面明显无水时，均匀地涂覆于底层硅藻泥表面。
实施例5
在搅拌罐中分别加入硅藻精土35份、高岭土20份、重钙粉7份、滑石粉8份、木质纤维素0.4份、可再分散乳胶粉0.6份、其他功能助剂3份，通过搅拌机搅拌混合均匀得到底层硅藻泥。
取石墨相氮化碳1.6份、硅藻精土15份和分散助剂0.08份加入球磨罐中，在转速450rpm的条件下球磨3.5小时。再与成膜助剂0.06份、高岭土7份、重钙粉3份、滑石粉2.5份、木质纤维素0.2份、可再分散乳胶粉0.2份、其他功能助剂1.5份加入搅拌机搅拌混合均匀，得到掺石墨相氮化碳的表层光催化硅藻土。
将底层硅藻泥与水按1:0.8的比例充分混合后均匀地涂覆于4块500nm*500mm的玻璃板上。将表层光催化硅藻泥与水按1:1的比例充分混合，待底层硅藻泥涂好且表面明显无水时，均匀地涂覆于底层硅藻泥表面。
对比例1：
在搅拌罐中分别加入硅藻精土40份、高岭土25份、重钙粉8份、滑石粉9份、木质纤维素0.5份、可再分散乳胶粉0.8份、其他功能助剂3份，通过搅拌机搅拌混合均匀得到普通硅藻泥。然后将其涂刷于4块500mm*500mm的玻璃板上。
对比例2：
取石墨相氮化碳2份和分散助剂0.1份加入球磨罐中，在转速500rpm下球磨4h。再与硅藻精土40份、成膜助剂0.06份、高岭土25份、重钙粉8份、滑石粉9份、木质纤维素0.5份、可再分散乳胶粉0.8份、其他功能助剂3份，通过搅拌机搅拌混合均匀得到普通混合石墨相氮化碳的光催化硅藻土。然后将其涂刷于4块500mm*500mm的玻璃板上。
对比例3：
在搅拌罐中分别加入硅藻精土35份、高岭土20份、重钙粉7份、滑石粉8份、木质纤维素0.4份、可再分散乳胶粉0.6份、其他功能助剂3份，通过搅拌机搅拌混合均匀得到底层硅藻泥。
取石墨相氮化碳1.6份、硅藻精土15份和分散助剂0.08份放入搅拌机搅拌混合均匀。再与成膜助剂0.06份、高岭土7份、重钙粉3份、滑石粉2.5份、木质纤维素0.2份、可再分散乳胶粉0.2份、其他功能助剂1.5份加入搅拌机搅拌混合均匀，得到掺石墨相氮化碳的表层光催化硅藻土。
将底层硅藻泥与水按1:0.8的比例充分混合后均匀地涂覆于4块500nm*500mm的玻璃板上。将表层光催化硅藻泥与水按1:1的比例充分混合，待底层硅藻泥涂好且表面明显无水时，均匀地涂覆于底层硅藻泥表面。
对比例4
在搅拌罐中分别加入硅藻精土10份、高岭土20份、重钙粉7份、滑石粉8份、木质纤维素0.4份、可再分散乳胶粉0.6份、其他功能助剂3份，通过搅拌机搅拌混合均匀得到底层硅藻泥。
取石墨相氮化碳5份、硅藻精土4份和分散助剂0.08份加入球磨罐中，在转速450rpm的条件下球磨3.5小时。再与成膜助剂0.06份、高岭土7份、重钙粉3份、滑石粉2.5份、木质纤维素0.2份、可再分散乳胶粉0.2份、其他功能助剂1.5份加入搅拌机搅拌混合均匀，得到掺石墨相氮化碳的表层光催化硅藻土。
将底层硅藻泥与水按1:3的比例充分混合后均匀地涂覆于4块500nm*500mm的玻璃板上。将表层光催化硅藻泥与水按1:1的比例充分混合，待底层硅藻泥涂好且表面明显无水时，均匀地涂覆于底层硅藻泥表面。
空白样：
4块500mm*500mm的空白玻璃板。
将实施例2-5以及对比例1-5得到的涂料进行测试，测试方案总体按照标准《JC/T1074-20008室内空气净化功能涂覆材料净化性能》测试材料对甲醛的去除效率，区别的是甲醛浓度测定按照《GB/T18204.26室内环境空气中甲醛测定方法酚试剂分光光度法》，24h和48h分别采集舱内气体并测试其浓度计算甲醛去除率。
其中，实施例2-5为本发明的组分范围以及制备和施工方法下得到的涂料；
对比例1为没有石墨相氮化碳的普通涂料；
对比例2为石墨相氮化碳和硅藻精土没有进行球磨复合，并且只有表层光催化硅藻土层的涂料；
对比例3为在本发明的组分和范围下，在制备的过程中石墨相氮化碳和硅藻精土没有进行球磨复合得到的涂料；
对比例4为石墨相氮化碳和硅藻精土的组分没有在本发明的范围内时得到的组分；
其测试结果如下表所示：
表1
Figure BDA0002306414520000061
由以上数据可得，对比例1作为普通硅藻泥在24h内对甲醛的去除效果明显，但在更长时间的测试过程中去除率没有明显提升。对比例2相比于对比例1在24h和48h都有明显的性能提升，但相比较于其他组的实施例，虽然大量添加的光催化材料，但由于大部分氮化碳分布在涂料内部，不能接触到光照充分发挥光催化性能，所以并未达到理想的性能效果。
对于对比例3，虽在24h内对甲醛的去除效果明显，但由于其没有进行球磨复合，石墨相氮化碳和硅藻精土不能较好的进行结合，因此导致其在更长时间的测试过程中去除率没有明显提升；
对比例4的效果最优，虽然其光催化去除甲醛的性能较好，但由于石墨相氮化碳和硅藻精土之间的配比不在本发明的范围内，该配方在施工时会出现黏附性能不好、硅藻泥表面强度不够等问题会严重影响涂料上墙效果，因此得到的涂料的综合性能没有实施例2-5好。
实施例4和5具有优异的甲醛去除效果，并且有持续的净化能力。表明该方法制备的硅藻泥产品和施工方法有利于提升硅藻泥产品的整体性能，吸附和光催化降解协同作用，长效去除甲醛等室内污染气气体。另外，仅实验测试，该方法制备的硅藻泥材料对氮氧化物等环境污染物也具有良好的降解效果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可见光光催化硅藻泥涂料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：石墨相氮化碳0.2-2份、硅藻精土30-60份。
2.根据权利要求1所述的一种可见光光催化硅藻泥涂料，其特征在于，该涂料还包括分散助剂0.06-0.1份、成膜助剂0.02～0.06份、高岭土12-35份、重钙粉6-12份、滑石粉4-12份、木质纤维素0.4-2.5份、可再分散乳胶粉0.2-1份、去离子水80-120份、其他功能助剂3-5.5份。
3.根据权利要求1所述的一种可见光光催化硅藻泥涂料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：石墨相氮化碳1-2份、硅藻精土40-60份。
4.一种可见光光催化硅藻泥涂料的制备方法，其特征在于，包括权利要求1或2所述的涂料，其制备方法包括以下步骤：
(1)在搅拌罐中分别加入硅藻精土20-40份、高岭土8-25份、重钙粉4-8份、滑石粉3-9份、木质纤维素0.1-0.5份、可再分散乳胶粉0.2-0.8份、其他功能助剂2-4份，通过搅拌机搅拌混合均匀得到底层硅藻泥；
(2)取石墨相氮化碳0.2-2份、硅藻精土10-20份和分散助剂0.06-0.1份加入球磨罐中，在转速300rpm-500rpm的条件下球磨2-4小时；再与成膜助剂0.02-0.06份、高岭土4-10份、重钙粉2-4份、滑石粉1-3份、木质纤维素0.1-0.3份、可再分散乳胶粉0.08-0.2份、其他功能助剂1-1.5份加入搅拌机搅拌混合均匀，得到掺石墨相氮化碳的表层光催化硅藻土；
(3)将表层光催化硅藻土覆盖在底层硅藻泥上得到所需涂料。
5.一种可见光光催化硅藻泥涂料的施工方法，其特征在于，包括权利要求4所述的制备方法，其施工方法包括以下步骤：
(1)将底层硅藻泥与水按1:0.8-1.2的比例充分混合后，均匀地涂覆于墙面用于打底；
(2)将表层光催化硅藻泥与水按1:0.9-1.1的比例充分混合，待底层硅藻泥涂好且表面明显无水时，均匀地涂覆于底层硅藻泥表面，即可。
6.根据权利要求5所述的一种可见光光催化硅藻泥涂料的施工方法，其特征在于，底层硅藻泥与水按1:1.1的比例充分混合。
7.根据权利要求5所述的一种可见光光催化硅藻泥涂料的施工方法，其特征在于，表层光催化硅藻泥与水按1:1的比例充分混合。
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