CN111154406A - 一种水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料及其制备方法 - Google Patents
一种水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料及其制备方法，所述涂料由组分A与组分B的质量百分比分别为15％～25％和75％～85％。组分A包括：纳米硅藻土、负离子粉、四氯化钛、氧化锌、盐酸、活控自由基聚合剂(RAFT)、催化剂、偶联剂、造孔剂、硫酸铵、二氧化钛；组份B为：水性乳液、颜料、无铅填料、触变剂、水性消泡剂、水性润湿分散剂、抗菌防霉剂、防冻剂、中和剂、去离子水等材料复配。本发明能够实现在不同自然环境中，对建筑基体进行防护、装饰的同时，恒久释放对周围环境有益的负离子、持续消除室内有机污染物且净化率极为显著，兼具吸附捕捉与光催化降解性能，绿色环保、天然无味、防霉抗菌、生态效果显著且持久。
Description
所属技术领域
本发明涉及功能型建筑材料技术领域，尤其是指一种水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料及其制备方法。
背景技术
在建筑基材领域的实际应用领域中，建筑涂料既可以相对增加建筑物的持久防护能力，也可以满足建筑设计美感造型的需要，另一方面，随着人民生活条件的改善和追求环保健康生活理念，功能型水性建筑涂料以其生态环保、健康安全、不燃不爆、挥发性有机物极少等优点，越来越受到消费者喜爱。这些领域又对建筑涂料的品种和性能、配套和施工提出了更高、更新的要求，进而推动了传统型品种的改进提高和高性能品种的开发和应用。
装修材料的使用不当所引起的室内空气污染的问题也日趋严重，最为常见的有毒气体包括甲醛、苯系物、氨气、氡气以及挥发性有机物(VOCs)等，这几种有毒气体和有害物质被称为居室装修的“5大隐形杀手”。其中，甲醛对人体的危害最为严重，被世界卫生组确认为致癌和致畸性物质，是公认的有害反应源，也是潜在的强致突变物之一。
水性负离子建筑涂料作为特种功能型建筑材料之一，更成为建筑防腐材料发展的热点。负离子对人体保持精力充沛以及对人类居住环境的改善有极大的帮助作用，其具有消除甲醛、净化空气，调节湿度、释放负离子、防火阻燃、墙面自洁、杀菌除臭等功能，用来替代传统的墙纸和乳胶漆，有着广泛的应用。但现有负离子建筑涂料技术只能吸附甲醛等有害物质，吸附在墙体内部的有害物质在温度、湿度适合的情况下仍会排出，不能彻底地清除，同时存在防霉性差、抗菌性差、低温稳定性差、耐碱性差等亟待解决的问题。
粉体状态作为原料添加于液基或者浆料系统中时，足够的稳定亲水基团效应、优质的相对渗透率、电性本质特征此时尤其重要。由于负离子粉具不受盐酸侵蚀、压电性和热(焦)电性、极性较低、结晶习性等特殊性质。而在工业生产和搅拌分散等加工过程中，随着分散的过程产生微粒变化，不同均聚物的特性结合在一起，各种介质贯通吸附，负离子粉无法避免静电排斥和空间位阻的双重相互缠绕的弊病。尤其在水液基系统制备过程中，仍然保持原有的矿物的形貌特征和性质，颗粒表面结合力不强，容易从粒子表面解吸附，极难稳定存在，导致均聚物系统其它复合材料，包括颜料填料矿物粉体等粒子重新絮凝，干扰制造的正常进行以及产品的质量，且难以激发粉体自身的特有的自由离子、不纯物离子和离子性物质等缺点。
另一方面，目前传统型建筑涂料，也还存在一些缺点，如含有大量的溶剂、VOC等有毒挥发物质，更重要的是存在着乳化剂、分子游离和聚合残留物，这些均对环境水源、生物植物和人体健康有着极大的伤害风险。尤其在生产和使用过程中释放出有毒的甲醛、挥发性有机物等，造成空气污染，人体健康，在施工过程中挥发造成对环境的污染严重，且成本较高，某些品种的建筑涂料物理性能不够理想。
研发生产具有性能优异，绿色生态，抗菌防霉，环境友好，具有森林功能的同时，能够产生对周围环境有益的负离子，对节约能源、保护环境、创造人与自然的和谐关系具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，能在被涂覆基材表面形成有效防护，负离子释放率高、抗菌防霉的同时，具有装饰性强、能耗低、净化空气且使用寿命长。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料的制备方法，其工艺简单，易于实施，以便能高效、节能地制备出能在被涂覆基材表面形成有效防护，装饰性强、能耗低、负离子释放率高且使用寿命长的一种水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，其配方以质量百分计，包含本发明的目的将通过以下技术措施来实现：由预先制备好的组分A与组分B混匀制成，所述组分A和组分B在水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料中的质量百分比分别为15％～25％和75％～85％，其中：
所述组分A的原料以百分比计包括：纳米硅藻土35～45％、负离子粉30～35％、四氯化钛溶液5～10％、氧化锌5～15％、盐酸1～3％、活控自由基聚合剂(RAFT)0.1～0.2％、催化剂0.1～0.2％、偶联剂0.1～0.2％、造孔剂1～3％、硫酸铵溶液1～3％、二氧化钛2～5％以及足量的去离子水；
所述组份B的原料以质量百分比计包括：水分散体乳液35～45％、水性净味乳液15～20％、颜料0～1％、无铅填料20～25％、触变剂2～5％、水性消泡剂0.5～1％、水性润湿分散剂0.5～1％、抗菌剂0.1～0.2％、防霉剂0.1～0.2％、防冻剂0.5～1％、中和剂0.1～0.5％、成膜助剂0～1％及去离子水10～15％。
进一步地，所述的纳米硅藻土为二氧化硅含量≥92％、中位粒径≤35～50um，比表面积为180～220m2/g，孔体积为0.3～0.4ml/g的硅藻原土、水洗硅藻土或煅烧硅藻土。所述二氧化硅含量指的是非晶质SiO2含量。
进一步地，所述的负离子粉为中位粒径D5＝0.60～0.8μm、纯度在97％以上的针状纤维电气石粉、环状结构单晶电气石粉的一种或其组合；
进一步地，所述的四氯化钛溶液为质量百分比浓度为13.8％～16.7％的四氯化钛溶液；
进一步地，所述的所述氧化锌为粒径70～90nm、纯度为93％～96％的无铅纳米氧化锌；
进一步地，所述的盐酸为质量百分比浓度为36％～38％的氢氯酸溶液；
进一步地，所述的活控自由基聚合剂(RAFT)为a-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S,S’-双(a-a’-二甲基-a”-乙酸)三硫代碳酸脂的一种；
进一步地，所述的催化剂为氢氧化铯、反-二(三苯基膦)二氯化钯(II)的一种；
进一步地，所述的偶联剂为N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二甲氧基硅烷的至少一种；
进一步地，所述的造孔剂为质量百分比浓度为13％～16.7％的碳酸铵溶液；
进一步地，所述的硫酸铵溶液采用质量百分比浓度为13.8％～16.7％的硫酸铵溶液；
进一步地，所述的二氧化钛为粒径3～10nm的锐钛矿型的纳米二氧化钛；
进一步地，所述的水分散体乳液为天然植物醇基改性水性分散体乳液、天然树脂基水分散体乳液、再生植物草本基水分散体乳液的至少一种或其组合；
进一步地，所述的水性净味乳液为多元本体生物基的水性净味乳液，聚天然植物醇含量为60％～80％的水性净味乳液的至少一种。所述醇含量指的是天然植物醇在水性净味乳液中的含量；
进一步地，所述的颜料可以为天然植物色素、提纯的天然矿物颜料的一种；
进一步地，所述的无铅填料可以为天然石粉、碳酸钙、滑石粉、钛白粉、煅烧高岭土的一种；
进一步地，所述的触变剂为海藻酸钠、天然纤维素衍生物、果胶的一种；
进一步地，所述的水性消泡剂为碳数在c14～c28的高级天然可可脂醇基消泡剂、高级天然娑罗子醇基消泡剂的一种；
进一步地，水性润湿分散剂为水性炔基多元醇类、水性氟基类润湿分散剂的一种；
进一步地，所述抗菌剂为食品级植酸、食品级丁基羟基茴香醚、奶酸的一种；
进一步地，所述防霉剂为食品级富马酸二甲酯基防霉剂、食品级肉桂醛基防霉剂、山梨酸钾的一种；
进一步地，所述防冻剂为1,2-丙二醇、甘油的至少一种；
进一步地，所述中和剂为食品级柠檬酸、酒石酸、2－羟基丁二酸的一种；
进一步地，所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯；
进一步地，组分A和组分B所述去离子水可以为去除杂质的自来水。
另一方面，本发明实施例提供水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料制备方法，包含以下步骤：
分别制备组分A和组分B；以及
通过预先制备好的组分A与组分B混匀制成水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，组分A和组分B在水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料中的质量百分比分别为15％～25％和75％～85％；
其中，所述组分A的制备过程如下：
依次加入全部纳米硅藻土、占盐酸总用量70％～75％的盐酸及适量的去离子水混合后，调节溶液pH为2～3，以500～800rpm的转速搅拌10～15min，制得硅藻土悬浮液；
把硅藻土悬浮液温度降至0～5℃时，按配方用量依次加入四氯化钛溶液和氧化锌，同时以200～300rpm的转速搅拌10～15min，然后停止搅拌进行水解沉淀反应；
按配方用量将余下的盐酸和造孔剂滴加到所述硅藻土悬浮液中，以20～25min/L的速度滴加，滴加完毕后以200～300rpm的转速搅拌5～10min，然后将温度上升至30～35℃，进行保温搅拌反应50～60min；然后开始滴加硫酸铵溶液，滴加速度为6～7L/min，调节pH至4～6时停止加入，保温搅拌反应50～60min，停止反应，获得合成纳米二氧化钛/硅藻土复合嵌载粒子的浆料；
洗涤过滤上述合成硅藻土/纳米二氧化钛复合嵌载粒子的浆料，直至检测不出氯离子、硫酸根离子后，再在300～350℃的温度下进行干燥，测得含水率为2～3时，以煅烧温度750～900℃煅烧6～8小时，然后降温冷却到常温，得到硅藻土/纳米二氧化钛嵌载复合粉体；
在带N2保护装置、冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计和利用真空泵的减压耐压的反应釜中，将硅藻土/纳米二氧化钛嵌载复合粉体、负离子粉、二氯化钛及适量的去离子水混合后，在25±5℃的温度下，以800～1200rpm的转速搅拌10～15min，制得预悬浮液；
氮气保护下，降温至10～15℃，保持恒温，开始依次滴加偶联剂、活控自由基聚合剂(RAFT)，2.5～3hr滴完，于0.6～1.3kpa的减压下边低速搅拌均匀；升温至45℃～70℃，开始滴加催化剂，1～1.5hr滴完，恒温反应1.5～2hr，然后升温至90℃～110℃，保持恒温，继续反应3～6hr后，即得到制备水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料所需组份A(活控结构嵌段共聚纳米负离子浆料)。
进一步地，所述组分B的制备过程如下：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器和温度计的高低温分散反应混合一体釜中，按配方的质量百分比计，把占去离子水总质量的35～65％的去离子水加入到分散缸中，依次加入颜料、无铅填料、水性润湿分散剂，在1300－1600rmp的转速下搅拌30～50min，分散均匀后，在600～800rmp的转速下，依次加入水分散体乳液、水性净味乳液、触变剂，继续分散20～30min，在300～500rmp的转速下，依次加入水性消泡剂、抗菌剂、防霉剂、防冻剂、成膜助剂及剩余的去离子水，继续分散25～35min，加入中和剂调节pH至9±0.5，测得黏度(Rotothinner)为6～8的时候，即得到B组分。
进一步地，所述组分A和组分B进行混合时，将组分B逐渐加入搅拌中的组分A里，边搅边加添加，避免粉体结块沉底，直到两者混合均匀，过滤出料，即得到水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料。
采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：
本发明产品的纳米粉体嵌段共聚具有一般聚合方法所不可替代的优点，特别是在控制聚合物一次结构方面具有的优势，为高分子的分子设计提供了强有力的技术手段，其应用领域极其广泛。
本发明的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，采用的天然植物醇基改性水性分散体乳液、多元本体生物基的水性净味乳液，在生产制造和产品使用过程中全程绿色环保，无污染、无有害物质产生。涂膜要具有优良的性能的同时，废漆膜可以生物降解，降解产物对环境无任何损害。尤其是克服了传统以石油单体为原材料的聚合物乳液体系的残留游离单体、有机溶剂、VOCs和甲醛等有机污染物的问题，在自然环境中不会产生对生物植物的累积效应，储存、运输及施工过程安全无污染。
本发明的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，能够对建筑基体进行防护、装饰的同时，持续产生对周围环境有益的负离子，负离子对人类居住环境的改善有极大的帮助作用，对节约能源、保护环境、创造人与自然的和谐关系具有重要意义。
极佳的负离子释放能力。本发明的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，通过缜密的原料选择和共聚的合成方式，成功攻克了负离子粉/纳米钛(光触媒)/硅藻土复合嵌段共聚技术的产业化生产关键技术，简化了生产制备的工艺流程。应用在水基系统领域中，与大多成膜物质均有良好的相容性，能在自然界太阳热能远红外线、紫外线、放射线、光电效应催离下，引起成分晶体之间的电势差，充分激发自身特有的自由离子、不纯物离子和离子性物质共同构成的能量可以快速、强烈地以负离子及微电流的形式释放出来，这静电高达100万电子伏特，从而使空气发生电离，被击中的电子附着于邻近的水和氧气分子，并使它转化为空气负离子并恒久释放。
本发明的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，以带孔状的纳米颗粒作为骨料载体，以四氯化钛为前驱体，以盐酸、硫酸铵溶液、碳酸铵溶液为辅剂，采用水解沉淀法合成纳米二氧化钛/硅藻土复合粒子，复合粒子经过滤、洗涤、干燥、煅烧后，复合负离子嵌段共聚，不含甲醛及VOCs、重金属的同时，纳米二氧化钛/硅藻土复合材料兼有吸附和光催化两种功能，弥补常见负离子类涂料产品在使用过程中存在的缺陷和不足，彻底解决了现有技术中不能彻底去除有害物质、对废气和废水的深度处理不够理想等问题，使得在自然光和可见光的光催化活性高，够实现更好的负离子释放、天然无味的同时，兼具吸附捕捉性能与光催化降解性能，且效果持久。
用途广泛。在不同环境中，均能够充分激发水合羟基离子，释放的水合羟基离子能够有效中和、包覆在游离的带有正电荷的甲醛、氨、苯等有害气体颗粒的周围，使其形成大粒子团并沉降下来，不再漂浮于空气中，不再对人体的健康构成危害，水合羟基离子还能中和氧的自由基以及氧化性气体(腐败气味)，并且负离子涂料表面的电场使有机物异味在电场中分解，尤其能够有效祛除、降解有害气体及室内异味，是一种中和、包覆沉降、分解等综合作用的结果，从而达到净化空气、营造生态空间的作用。
由于本发明产品的纳米材料复合嵌段活控结构共聚物具有特殊的多子结构，特别是在控制聚合物一次结构方面具有的优势，具有一般聚合方法所不可替代的优点，它将不同均聚物的特性结合在了一起，如柔性嵌段的无定形性和弹性以及硬性嵌段的结晶性和刚性，从而表现出特殊的性能，其活性基团一端能吸附在粉碎成细小微粒的粉料表面，另一端液相化化进入液基形成吸附层(吸附基越多，链节越长，吸附层越厚)，产生电荷斥力(水基液相)或熵斥力(油基液相)。本发明产品不仅在理论研究上取得巨大进展，而且在工业生产上也已得到很好的应用，产品种类不断增加，应用范围不断扩大，经济和社会效益日益明显。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
本发明提供水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，由预先制备好的组分A与组分B混匀制成，所述组分A和组分B在水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料中的质量百分比分别为15％～25％和75％～85％。其中，
所述组分A的原料以质量份包括：
纳米硅藻土35～45％；
负离子粉30～35％；
四氯化钛溶液5～10％；
氧化锌5～15％；
盐酸1～3％；
活控自由基聚合剂(RAFT)0.1～0.2％；
催化剂0.1～0.2％；
偶联剂0.1～0.2％；
造孔剂1～3％；
硫酸铵溶液1～3％；
二氧化钛2～5％以及
足量的去离子水。
所述组份B的原料以质量百分比计包括：
水分散体乳液35～45％；
水性净味乳液15～20％；
颜料0～1％；
无铅填料20～25％；
触变剂2～5％；
水性消泡剂0.5～1％；
水性润湿分散剂0.5～1％；
抗菌剂0.1～0.2％；
防霉剂0.1～0.2％；
防冻剂0.5～1％；
中和剂0.1～0.5％；
成膜助剂0～1％及
去离子水10～15％。
在具体实施时，所述的纳米硅藻土为二氧化硅含量≥92％、中位粒径≤35～50um，比表面积为180～220m2/g，孔体积为0.3～0.4ml/g的硅藻原土、水洗硅藻土或煅烧硅藻土。所述二氧化硅含量指的是非晶质SiO2含量。
在一个实施例中，所述的负离子粉为中位粒径D5＝0.6～0.8μm、纯度在97％以上的针状纤维电气石粉、环状结构单晶电气石粉体的一种或其组合；
在一个实施例中，所述的四氯化钛溶液为质量百分比浓度为13.8％～16.7％的四氯化钛溶液；
在一个实施例中，所述的所述氧化锌为粒径70～90nm、纯度为93％～96％的无铅纳米氧化锌；
在一个实施例中，所述的盐酸为质量百分比浓度为36％～38％的氢氯酸溶液；
在一个实施例中，所述的活控自由基聚合剂(RAFT)为a-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S,S’-双(a-a’-二甲基-a”-乙酸)三硫代碳酸脂的一种；
在一个实施例中，所述的催化剂为氢氧化铯、反-二(三苯基膦)二氯化钯(II)的一种；
在一个实施例中，所述的偶联剂为N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二甲氧基硅烷的至少一种
在一个实施例中，所述的造孔剂为质量百分比浓度为13％～16.7％的碳酸铵溶液；
在一个实施例中，所述的硫酸铵溶液采用质量百分比浓度为13.8％～16.7％的硫酸铵溶液；
在一个实施例中，所述的二氧化钛为粒径3～10nm的锐钛矿型的纳米二氧化钛；
在一个实施例中，所述的水分散体乳液为天然植物醇基改性水性分散体乳液、天然树脂基水分散体乳液、再生植物草本基水分散体乳液的至少一种或其组合；
在一个实施例中，所述的水性净味乳液为多元本体生物基的水性净味乳液，聚天然植物醇基(醇含量为60％～80％)乳液的至少一种。所述醇含量指的是天然植物醇在水性净味乳液中的含量。
在一个实施例中，所述的颜料可以为天然植物色素、提纯的天然矿物颜料的一种；
在一个实施例中，所述的无铅填料可以为天然石粉、碳酸钙、滑石粉、钛白粉、煅烧高岭土的一种；
在一个实施例中，所述的触变剂为海藻酸钠、天然纤维素衍生物、果胶的一种；
在一个实施例中，所述的水性消泡剂为碳数在c14～c28的高级天然可可脂醇基消泡剂、高级天然娑罗子醇基消泡剂的一种；
在一个实施例中，水性润湿分散剂为水性炔基多元醇类、水性氟基类润湿分散剂的一种；
在一个实施例中，所述抗菌剂为食品级植酸、食品级丁基羟基茴香醚、奶酸的一种；
在一个实施例中，所述防霉剂为食品级富马酸二甲酯基防霉剂、食品级肉桂醛基防霉剂、山梨酸钾的一种；
在一个实施例中，所述防冻剂为1,2-丙二醇、甘油的至少一种；
在一个实施例中，所述中和剂为食品级柠檬酸、酒石酸、2－羟基丁二酸的一种；
在一个实施例中，所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯；
在一个实施例中，组分A和组分B所述去离子水可以为去除杂质的自来水。
具体实施时，所述组分A可参考采用以下几个配方，表中的百分比均为质量百分比：
需要说明的是，在制备组分A时中会加入水，但是水是作为制备硅藻土悬浮剂的溶剂以及后续洗涤过程中的洗涤液，其具体的用量以能保证硅藻土可以全部分散于水中形成悬浮剂，以及在洗涤时能洗涤出氯离子和硫酸根离子为标准，而硅藻土悬浮剂在后续的干燥及煅烧过程中水会完全蒸发掉。具体实施时，按照以上组分A的各配方预先配制好组分A备用。
具体实施时，所述组分B可参考采用以下几个配方，表中的百分比均为质量百分比：
具体实施时，以上组分B也是需要相应的配方预先配制好备用。
在一个实施例中，所述组分A(活控结构嵌段共聚纳米负离子浆料)和组分B进行混合时，将组分B逐渐加入搅拌中的组分A里，边搅边加添加，避免粉体结块沉底，直到两者混合均匀，过滤出料，即得到水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料。
另一方面，为更好地获得上述水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，本发明还提供一种上述水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料的制备方法，包括以下步骤：分别制备组分A(活控结构嵌段共聚纳米负离子浆料)和组分B；以及
通过预先制备好的组分A与组分B混匀制成水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，组分A和组分B在水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料中的质量百分比分别为15％～25％和75％～85％；
其中，所述组分A(活控结构嵌段共聚纳米负离子浆料)的制备过程如下：
依次加入全部纳米硅藻土、占盐酸总用量70％～75％的盐酸及适量的去离子水混合后，调节溶液pH为2～3，以500～800rpm的转速搅拌10～15min，制得硅藻土悬浮液；
把硅藻土悬浮液温度降至0～5℃时，按配方用量依次加入四氯化钛溶液和氧化锌，同时以200～300rpm的转速搅拌10～15min，然后停止搅拌进行水解沉淀反应；
按配方用量将余下的盐酸和造孔剂滴加到所述硅藻土悬浮液中，以20～25min/L的速度滴加，滴加完毕后以200～300rpm的转速搅拌5～10min，然后将温度上升至30～35℃，进行保温搅拌反应50～60min；然后开始滴加硫酸铵溶液，滴加速度为6～7L/min，调节pH至4～6时停止加入，保温搅拌反应50～60min，停止反应，获得合成纳米二氧化钛/硅藻土复合嵌载粒子的浆料；
洗涤过滤上述合成硅藻土/纳米二氧化钛复合嵌载粒子的浆料，直至检测不出氯离子、硫酸根离子后，再在300～350℃的温度下进行干燥，测得含水率为2～3时，以煅烧温度750～900℃煅烧6～8小时，然后降温冷却到常温，得到硅藻土/纳米二氧化钛嵌载复合粉体；
在带N2保护装置、冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计和利用真空泵的减压耐压的反应釜中，将硅藻土/纳米二氧化钛嵌载复合粉体、负离子粉、二氯化钛及适量的去离子水混合后，在25±5℃的温度下，以800～1200rpm的转速搅拌10～15min，制得预悬浮液；
氮气保护下，降温至10～15℃，保持恒温，开始依次滴加偶联剂、活控自由基聚合剂(RAFT)，2.5～3hr滴完，于0.6～1.3kPa的减压下边低速搅拌均匀；升温至45℃～70℃，开始滴加催化剂，1～1.5hr滴完，恒温反应1.5～2hr，然后升温至90℃～110℃，保持恒温，继续反应3～6hr后，即得到制备水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料所需组份A(活控结构嵌段共聚纳米负离子浆料)。
所述组分B的制备过程如下：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器和温度计的高低温分散反应混合一体釜中，按配方的质量百分比计，把占去离子水总质量的35～65％的去离子水加入到分散缸中，依次加入颜料、无铅填料、水性润湿分散剂，在1300－1600rmp的转速下搅拌30～50min，分散均匀后，在600～800rmp的转速下，依次加入水分散体乳液、水性净味乳液、触变剂，继续分散20～30min，在300～500rmp的转速下，依次加入水性消泡剂、抗菌剂、防霉剂、防冻剂、成膜助剂及剩余的去离子水，继续分散25～35min，加入中和剂调节pH至9±0.5，测得黏度(Rotothinner)为6～8的时候，即得到B组分。
本发明的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料具有以下有益效果：
1.绿色环保，性能优秀。本发明产品属于水性环保涂料，采用的天然植物醇基改性水性分散体乳液、多元本体生物基的水性净味乳液，且VOCs、甲醛、苯类、游离单体、有机污染物含量几乎为零，在生产制造和产品使用过程中全程绿色环保，无污染、无有害物质产生。涂膜具有优良的性能的同时，废漆膜可以生物降解，降解产物对环境无任何损害，可广泛应用于建筑工程的装饰防护。符合GB/T35602-2017《绿色产品评价涂料》、HJ/2537-2014《环境标志产品技术要求水性涂料》、DB13/3005-2017《建筑涂料与胶粘剂挥发性有机化合物含量限值标准》、GB 18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质》、GB/T50378-2014《绿色建筑评价标准》、GB/50300-2013《建筑工程施工质量验收统一标准》、GB/50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》、GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》、DB11/T1315-2015《绿色建筑工程验收规范》等相关文件的的限定。
2.负离子释放量高，尤其具有极强有效迅速净化室内的空气质量的功能。符合GB/T9756-2018《合成树脂乳液内墙涂料》、JC/T 1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》等标准的“空气净化效率”和“净化效果持久性”等要求；
3.净化空气、生态效果显著。本发明产品采用了纳米负离子粉、高效光催化降解功能的纳米二氧化钛(光触媒)、具备高效吸附捕捉有害气体和物质的功能多孔隙的硅藻土，尤其独有的活控结构嵌段共聚制备技术，在可持续消除室内有机污染物的功能且净化率极为显著，生态效果持久。释放的水合羟基离子，在光照下可以持续分解涂层表面吸附捕捉的甲醛、苯类、氨气等有机污染物，具有中和、包覆沉降、分解等综合作用，能够迅速有效中和、包覆在游离的带有正电荷有害气体颗粒的周围，使其形成大粒子团并快速沉降、催化降解，不再漂浮于空气中，不再对人体的健康构成危害。尤其水合羟基离子还能中和氧的自由基以及氧化性气体(腐败气味)，并且负离子涂料表面的电场，能够使有机物异味在电场中分解，使其能够有效祛除、降解有害气体及室内异味，从而达到迅速净化空气，且效果持久。
4.抗菌防霉长效广谱。负离子的水合羟基离子具有很强的抗菌抑菌的特性，包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、霉菌等微生物具有优异的抑制效果。活控结构嵌段共聚后，抑菌防霉功能更是有了质的飞跃。微生物大多带正电荷，在空气中被负离子所释放的水合羟基离子包覆或中和，使其失去增生与繁殖的条件，能够长期防止被涂覆基体霉菌聚集衍生。尤其在潮湿阴暗的条件下，对霉菌、真菌、异养菌等有很好的抑制作用，保护建筑基体长时间不被霉蚀，达到理想的长效广谱抗菌防霉，且安全性高、效力持久，是一种具有长效性和生态型的抗菌防霉材料。
5.防护性能突出。在各种条件下的自然环境中，建材基体、混凝土制品要受到环境中化学物质和微生物的侵蚀，本发明产品除了对建筑基体应有的防护、装饰效果，还具备抗黄变、耐老化性优良，防止基材破裂。尤其本产品具有负离子释放的独有效果，负离子具有降解烟雾(PM2.5)、阻止微生物、细菌相互聚集的性能，显著提高抗腐蚀能力，能形成性能调节提供长效的抗侵蚀作用，可大幅度延长基体的使用寿命。
6.本发明的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，以水为基质，水资源丰富，尤其制备方法工艺简单，包装、贮存和运输方便，从而降低产业化成本，利于工业化生产。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。
Claims (10)
1.一种水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，其特征在于，所述涂料由预先制备好的组分A与组分B混匀制成，所述组分A和组分B在水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料中的质量百分比分别为15％～25％和75％～85％。其中：
所述组分A的原料以质量份包括：纳米硅藻土35～45％、负离子粉30～35％、四氯化钛溶液5～10％、氧化锌5～15％、盐酸1～3％、活控自由基聚合剂(RAFT)0.1～0.2％、催化剂0.1～0.2％、偶联剂0.1～0.2％、造孔剂1～3％、硫酸铵溶液1～3％、二氧化钛2～5％以及足量的去离子水；
所述组份B的原料以质量百分比计包括：水分散体乳液35～45％、水性净味乳液15～20％、颜料0～1％、无铅填料20～25％、触变剂2～5％、水性消泡剂0.5～1％、水性润湿分散剂0.5～1％、抗菌剂0.1～0.2％、防霉剂0.1～0.2％、防冻剂0.5～1％、中和剂0.1～0.5％、成膜助剂0～1％及去离子水10～15％。
2.如权利要求1所述的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，其特征在于，所述的纳米硅藻土为二氧化硅含量≥92％、中位粒径≤35～50um，比表面积为180～220m2/g，孔体积为0.3～0.4ml/g的硅藻原土、水洗硅藻土或煅烧硅藻土。所述二氧化硅含量指的是非晶质SiO2含量；所述的负离子粉为中位粒径D5＝0.60～0.8μm、纯度在97％以上的针状纤维电气石粉、环状结构单晶电气石粉的一种或其组合。
3.如权利要求1所述的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，其特征在于，所述的四氯化钛溶液为质量百分比浓度为13.8％～16.7％的四氯化钛溶液；所述的所述氧化锌为粒径70～90nm、纯度为93％～96％的无铅纳米氧化锌。
4.如权利要求1所述的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，其特征在于，所述的盐酸为质量百分比浓度为36％～38％的氢氯酸溶液；所述的活控自由基聚合剂(RAFT)为a-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S,S’-双(a-a’-二甲基-a”-乙酸)三硫代碳酸脂的一种；所述的催化剂为氢氧化铯、反-二(三苯基膦)二氯化钯(II)的一种；所述的偶联剂为N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二甲氧基硅烷的至少一种。
5.如权利要求1所述的所述的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，其特征在于，造孔剂为质量百分比浓度为13％～16.7％的碳酸铵溶液；所述的硫酸铵溶液采用质量百分比浓度为13.8％～16.7％的硫酸铵溶液；所述的二氧化钛为粒径3～10nm的锐钛矿型的纳米二氧化钛。
6.如权利要求1所述的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，其特征在于，所述的水分散体乳液为天然植物醇基改性水性分散体乳液、天然树脂基水分散体乳液、再生植物草本基水分散体乳液的至少一种或其组合；所述的水性净味乳液为多元本体生物基的水性净味乳液，聚天然植物醇含量为60％～80％的水性净味乳液的至少一种，所述醇含量指的是天然植物醇在水性净味乳液中的含量。
7.如权利要求1所述的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，其特征在于，所述的颜料可以为天然植物色素、提纯的天然矿物颜料的一种；所述的无铅填料可以为天然石粉、碳酸钙、滑石粉、钛白粉、煅烧高岭土的一种；所述的触变剂为海藻酸钠、天然纤维素衍生物、果胶的一种；所述的水性消泡剂为碳数在c14～c28的高级天然可可脂醇基消泡剂、高级天然娑罗子醇基消泡剂的一种；水性润湿分散剂为水性炔基多元醇类、水性氟基类润湿分散剂的一种。
8.如权利要求1所述的水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，其特征在于，所述抗菌剂为食品级植酸、食品级丁基羟基茴香醚、奶酸的一种；所述防霉剂为食品级富马酸二甲酯基防霉剂、食品级肉桂醛基防霉剂、山梨酸钾的一种；所述防冻剂为1,2-丙二醇、甘油的至少一种；所述中和剂为食品级柠檬酸、酒石酸、2－羟基丁二酸的一种；所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯；组分A和组分B所述去离子水可以为去除杂质的自来水。
9.如权利要求1～8任一所述的一种水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料及其制备方法，包括以下步骤：
分别制备组分A和组分B；以及
通过预先制备好的组分A与组分B混匀制成水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料，组分A和组分B在水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料中的质量百分比分别为15％～25％和75％～85％；
依次加入全部纳米硅藻土、占盐酸总用量70％～75％的盐酸及适量的去离子水混合后，调节溶液pH为2～3，以500～800rpm的转速搅拌10～15min，制得硅藻土悬浮液；
把硅藻土悬浮液温度降至0～5℃时，按配方用量依次加入四氯化钛溶液和氧化锌，同时以200～300rpm的转速搅拌10～15min，然后停止搅拌进行水解沉淀反应；
按配方用量将余下的盐酸和造孔剂滴加到所述硅藻土悬浮液中，以20～25min/L的速度滴加，滴加完毕后以200～300rpm的转速搅拌5～10min，然后将温度上升至30～35℃，进行保温搅拌反应50～60min；然后开始滴加硫酸铵溶液，滴加速度为6～7L/min，调节pH至4～6时停止加入，保温搅拌反应50～60min，停止反应，获得合成纳米二氧化钛/硅藻土复合嵌载粒子的浆料；
洗涤过滤上述合成硅藻土/纳米二氧化钛复合嵌载粒子的浆料，直至检测不出氯离子、硫酸根离子后，再在300～350℃的温度下进行干燥，测得含水率为2～3时，以煅烧温度750～900℃煅烧6～8小时，然后降温冷却到常温，得到硅藻土/纳米二氧化钛嵌载复合粉体；
在带N2保护装置、冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计和利用真空泵的减压耐压的反应釜中，将硅藻土/纳米二氧化钛嵌载复合粉体、负离子粉、二氯化钛及适量的去离子水混合后，在25±5℃的温度下，以800～1200rpm的转速搅拌10～15min，制得预悬浮液；
氮气保护下，降温至10～15℃，保持恒温，开始依次滴加偶联剂、活控自由基聚合剂(RAFT)，2.5～3hr滴完，于0.6～1.3kpa的减压下边低速搅拌均匀；升温至45℃～70℃，开始滴加催化剂，1～1.5hr滴完，恒温反应1.5～2hr，然后升温至90℃～110℃，保持恒温，继续反应3～6hr后，即得到制备水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料所需组份A(活控结构嵌段共聚纳米负离子浆料)。
所述组分B的制备过程如下：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器和温度计的高低温分散反应混合一体釜中，按配方的质量百分比计，把占去离子水总质量的35～65％的去离子水加入到分散缸中，依次加入颜料、无铅填料、水性润湿分散剂，在1300－1600rmp的转速下搅拌30～50min，分散均匀后，在600～800rmp的转速下，依次加入水分散体乳液、水性净味乳液、触变剂，继续分散20～30min，在300～500rmp的转速下，依次加入水性消泡剂、抗菌剂、防霉剂、防冻剂、成膜助剂及剩余的去离子水，继续分散25～35min，加入中和剂调节pH至9±0.5，测得黏度(Rotothinner)为6～8的时候，即得到B组分。
10.如权利要求8所述的长效高耐候自清洁水性多彩涂料，其特征在于，所述组分A和组分B进行混合时，将组分B逐渐加入搅拌中的组分A里，边搅边加添加，避免粉体结块沉底，直到两者混合均匀，过滤出料，即得到水性环保长效纳米负离子多功能生态建筑涂料。
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