CN111849228A - 无机水性涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保领域内的一种无机水性涂料及其制备方法。其组成以质量百分比计如下：硅酸钾20～24％，改性膨润土甲醛吸附剂1～3％，四针状氧化锌晶须2～3％，改性海泡石1～3％，钛白粉16～20％，重钙粉20～27％，蒙脱石负载丙烯酸0～2％，膨润土无机凝胶0～3％，玻璃粉0～7％，纤维素0～1％，净味乳液0～2％，2‑咪唑烷酮0～0.4％，疏水增强剂0～0.6％，水20～30％。本发明采用硅酸钾为主要成膜物质，将四针状氧化锌晶须和改性膨润土甲醛吸附剂与改性海泡石等复配，制备的无机水性涂料净化效率高，净化持久性好，无毒害，无污染。

Description

无机水性涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于环保领域，具体涉及一种无机水性涂料及其制备方法。
背景技术
国家专业统计局数据表明：目前全国室内装修导致的空气污染80％来自甲醛超标，为此，人们在空气净化方面已经进行了很多研究，开发了各种具有净化空气功能的材料，如CN100467554和CN102964932B，这两项发明主要是在乳胶漆中添加了四针状氧化锌晶须、吸附材料、丙烯酸酯乳液等，其成膜物质是丙烯酸酯乳液，不仅具有毒性和致癌性，透气性还不好，导致其添加的四针状氧化锌晶须和吸附材料无法充分发挥其净化作用。CN201910016665.4使用硅溶胶、硅酸钾、改性纳米二氧化钛/硅藻土，由于纳米二氧化钛只能靠光催化甲醛，在夜晚没有光源的情况下就会停止工作，而且经评估报告与实验原理证实：“纳米二氧化钛”对实验室动物有致癌性，有可能导致人体致癌(可能性为2B级)。所以，现有技术均无法根本性、持久性的解决室内装修带来的甲醛持续性污染。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有内墙涂料对室内装修带来的空气污染净化能力不高、持久性差的缺陷，为人们提供一种净化效率高，净化持久性好，无毒害，无污染的无机水性涂料及其制备方法。
本发明的目的是通过下述方案来实现的。
本发明的无机水性涂料，其特征在于所述无机水性涂料的组成以质量百分比计如下：
硅酸钾20～24％，改性膨润土甲醛吸附剂1～3％，四针状氧化锌晶须2～3％，改性海泡石1～3％，钛白粉16～20％，重钙粉20～27％，蒙脱石负载丙烯酸0～2％，膨润土无机凝胶0～3％，玻璃粉0～7％，纤维素0～1％，净味乳液0～2％，2-咪唑烷酮0～0.4％，疏水增强剂0～0.6％，水20～30％。
上述方案中，所述改性膨润土甲醛吸附剂是将膨润土在硫酸或盐酸中加热而得。
上述方案中，所述改性膨润土甲醛吸附剂是将膨润土在硫酸或盐酸中加热，再经微波辐射而得。
上述方案中，所述改性膨润土甲醛吸附剂是按中国专利申请201610244147.4制备而得。
上述方案中，所述四针状氧化锌晶须是以质量计，锌粒70％，膨润土30％混合，在高温炉内高温烧制而得。
上述方案中，所述改性海泡石是将海泡石粉碎，经酸化处理，然后在200～300℃下焙烧而得。
上述方案中，所述蒙脱石负载丙烯酸是先将膨润土提纯后，在硫酸或盐酸中加热反应，干燥后进行碱化改性，再加入丙烯酸反应改性而得。
上述方案中，所述膨润土无机凝胶是将膨润土和氟化钠或碳酸钠按质量比为24:1混合反应5天，干燥后和氧化镁反应而得。
上述方案中，所述无机水性涂料的制备方法如下：
将硅酸钾、改性膨润土甲醛吸附剂、四针状氧化锌晶须、改性海泡石、蒙脱石负载丙烯酸、水搅拌混合，得到混合液；混合液中搅拌下加入钛白粉、重钙粉、纤维素、膨润土无机凝胶，得到混合料；混合料中搅拌下加入玻璃粉、净味乳液、2-咪唑烷酮、疏水增强剂，再搅拌1h即得到无机水性涂料。
本发明是发明人通过多年实践总结出来的科学实用的技术方案，采用硅酸钾为主要成膜物质，使涂层具有无毒害，无污染，透气性优异的特点。实验表明，单独的四针状氧化锌晶须可分解甲醛，但其24h甲醛去除率仅23.9％。单独的改性膨润土甲醛吸附剂初始几天的24h甲醛去除率高达90％以上，但5天以后就快速下降，15天的24h甲醛去除率仅有8.7％，表明已达到饱和吸附，去除甲醛的持久性差。将四针状氧化锌晶须和改性膨润土甲醛吸附剂充分搅拌混合后，初始的24h甲醛去除率为98％，15天的24h甲醛去除率仍有96.9％，不仅净化效率高，而且净化持久性好。发明人通过电子显微镜照片发现，四针状氧化锌晶须和改性膨润土甲醛吸附剂的混合物中，四针状氧化锌晶须的尺寸在10微米以上，改性膨润土甲醛吸附剂的颗粒尺寸在1微米以内，而且，附着在四针状氧化锌晶须上的改性膨润土甲醛吸附剂并不多，表明两者之间并没有直接的微距离间作用力。但实验表明，改性膨润土甲醛吸附剂对四针状氧化锌晶须分解甲醛有显著的催化作用，发明人通过分析，认为是由于改性膨润土甲醛吸附剂具有的极性大大提高了涂层中的甲醛浓度，从而显著加快了四针状氧化锌晶须分解甲醛的反应速度。此外，由于改性膨润土甲醛吸附剂和四针状氧化锌晶须在分解甲醛的反应中自身均不产生消耗，从而具有了长效净化环境的能力。发明人基于这种独创性发现，将四针状氧化锌晶须和改性膨润土甲醛吸附剂与硅酸钾、改性海泡石等复配，加上涂料助剂，制备的无机水性涂料可以高效持久的去除甲醛、甲苯、二甲苯、TVOC等有机挥发物，具有调湿、防火阻燃、防霉防潮、净化空气等功能，而且净化效率高，净化持久性好，无毒害，无污染。同时还具有广谱、高效、持久抗菌的特性，能高效杀灭和消除细菌及其残骸，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠球菌等常见细菌具有极高效的杀灭率。涂层抗裂性好，强度高。
本发明中的蒙脱石负载丙烯酸同时具备有机增稠剂的高效性、流动性和无机增稠剂的稳定性、悬浮性，特有的片状结构能提供稳定的流变曲线、优异的储存稳定性和开罐效果，解决了直接添加丙烯酸在涂料里的环保性及易团聚的问题。膨润土无机凝胶具有优良的展布性和成膜性，无毒、无刺激性，具有极好的成胶性能、增稠性能和较好的稳定性能。
综上所述，本发明克服了现有内墙涂料对室内装修带来的空气污染净化能力不高、持久性差的缺陷，提供的无机水性涂料及其制备方法净化效率高，净化持久性好，无毒害，无污染。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明，本发明不仅限于所述实施例。
实施例一
本例的无机水性涂料组成以质量百分比计如下：
硅酸钾20％，改性膨润土甲醛吸附剂3％，四针状氧化锌晶须3％，改性海泡石3％，钛白粉20％，重钙粉27％，纤维素1％，净味乳液2％，2-咪唑烷酮0.4％，疏水增强剂0.6％，水20％。
本例的无机水性涂料的制备方法如下：
将硅酸钾、改性膨润土甲醛吸附剂、四针状氧化锌晶须、改性海泡石、水搅拌混合，得到混合液；混合液中搅拌下加入钛白粉、重钙粉、纤维素，得到混合料；混合料中搅拌下加入净味乳液、2-咪唑烷酮、疏水增强剂，再搅拌1h即得到无机水性涂料。
本例中，改性膨润土甲醛吸附剂是按中国专利申请201610244147.4制备而得。
四针状氧化锌晶须是以质量计，锌粒70％，膨润土30％混合，在高温炉内高温烧制而得。
四针状氧化锌晶须具体制备方法为：
将钙基膨润土矿粉粹、去除杂质提纯，然后选用蒙脱石含量≥75％(质量比)的膨润土。选用纯度99％的锌粒按比例和膨润土均匀地混合，其中，以质量计，锌粒70％，膨润土30％。然后将配伍好的膨润土和锌粒放置于马弗炉内，将炉内温度升至990摄氏度后保持9min，取出即可得到四针状氧化锌晶须。
改性海泡石是将海泡石粉碎，经酸化处理，然后在200～300℃下焙烧而得。
改性海泡石具体制备方法为：
先将经过粉碎提纯的海泡石放入酸化池做酸化处理，酸化剂选用盐酸或者硫酸的一种，优选盐酸。将盐酸调至3mole/l，海泡石和盐酸反应14小时后，溶出晶格层间的镁化合物，然后将海泡石放进回旋炉内进行焙烧，温度控制在200～300℃，焙烧时间50分钟～60分钟。
实施例二
本例的无机水性涂料组成以质量百分比计如下：
硅酸钾24％，改性膨润土甲醛吸附剂3％，四针状氧化锌晶须2％，改性海泡石3％，蒙脱石负载丙烯酸2％，钛白粉16％，重钙粉20％，膨润土无机凝胶3％，玻璃粉7％，水20％。
本例的无机水性涂料的制备方法如下：
将硅酸钾、改性膨润土甲醛吸附剂、四针状氧化锌晶须、改性海泡石、蒙脱石负载丙烯酸、水搅拌混合，得到混合液；混合液中搅拌下加入钛白粉、重钙粉、膨润土无机凝胶，得到混合料；混合料中搅拌下加入玻璃粉，再搅拌1h即得到无机水性涂料。
本例中，蒙脱石负载丙烯酸是先将膨润土提纯后，在硫酸或盐酸中加热反应，干燥后进行碱化改性，再加入丙烯酸反应改性而得。
蒙脱石负载丙烯酸的具体制备方法为：
将膨润土原矿粉碎，选用蒙脱石含量≥85％(质量比)以上的膨润土放入酸化池做酸化处理，酸化剂选用盐酸或者硫酸的一种，优选硫酸。将硫酸调至4mole/l，蒙脱石和硫酸反应8小时后，溶出晶格层间的钙离子，然后将蒙脱石放进回旋炉内进行焙烧，温度控制在90～120℃至烘干，获得酸化蒙脱石。将酸化蒙脱石、去离子水、氧化钙分别按300g：1.5L：150g比例混合搅拌均匀，温度控制在50℃～60℃，反应12小时后获得干燥的物料，加入去离子水洗涤清除未反应的氢氧化钙，干燥后获得碱性钙基蒙脱石。500g碱性钙基蒙脱石，50L的环己烷分散剂和400g的丙烯酸，速率100r/min下搅拌4小时，再用无水乙醇和环己烷混合剂洗涤干净，烘干后获得蒙脱石负载丙烯酸。
膨润土无机凝胶是将膨润土和氟化钠或碳酸钠按质量比为24:1混合反应5天，干燥后和氧化镁反应而得。
膨润土无机凝胶的具体制备方法为：
膨润土288g，氟化钠或碳酸钠12g，混合反应5天，干燥后得300g钠基膨润土，加入去离子水700g，配制成固液比含量为3：7的浆液，搅拌混匀后加入5g的分散剂六偏磷酸钠陈化反应18小时，将改性后的物料在150℃烘干，粉碎过325目筛后与烘干后物料重量8％的氧化镁混合。充分搅拌反应13分钟制胶，放置10小时即可获得膨润土无机凝胶。
其余同实施例一。
实施例三
本例的无机水性涂料组成以质量百分比计如下：
硅酸钾22％，改性膨润土甲醛吸附剂1％，四针状氧化锌晶须3％，改性海泡石3％，钛白粉18％，重钙粉23％，水30％。
本例的无机水性涂料的制备方法如下：
将硅酸钾、改性膨润土甲醛吸附剂、四针状氧化锌晶须、改性海泡石、水搅拌混合，得到混合液；混合液中搅拌下加入钛白粉、重钙粉，再搅拌1h即得到无机水性涂料。
其余同实施例一。
实施例四
本例的无机水性涂料组成以质量百分比计如下：
硅酸钾22％，改性膨润土甲醛吸附剂3％，四针状氧化锌晶须3％，改性海泡石1％，蒙脱石负载丙烯酸2％，钛白粉16％，重钙粉20％，膨润土无机凝胶3％，玻璃粉5％，水25％。
其余同实施例二。
实施例五
本例的无机水性涂料中，改性膨润土甲醛吸附剂是将膨润土在硫酸或盐酸中加热，再经微波辐射而得。
其余同实施例一。
实施例六
本例的无机水性涂料中，改性膨润土甲醛吸附剂是将膨润土在硫酸或盐酸中加热而得。
其余同实施例二。
参考例
甲醛吸附测试
检测依据：QB/T2761一2006《室内空气净化产品净化效果测定方法》
检测设备：大气采样器、分光光度计
1：改性膨润土甲醛吸附剂测试
第一天：单独将1000克改性膨润土甲醛吸附剂放置于1.5立方米测试箱内，其测试箱内甲醛初始浓度达到1.29mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.03mg/m3(24h甲醛去除率97.6％)。
第二天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.28mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.04mg/m3(24h甲醛去除率96.8％)。
第三天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.07mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.07mg/m3(24h甲醛去除率93.4％)。
第四天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.20mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.09mg/m3(24h甲醛去除率92.5％)。
第五天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.03mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.12mg/m3(24h甲醛去除率88.3％)。
第六天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.21mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.22mg/m3(24h甲醛去除率81.8％)。
第七天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.18mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.27mg/m3(24h甲醛去除率77.1％)。
第八天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.16mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.35mg/m3(24h甲醛去除率69.8％)。
第九天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.09mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.44mg/m3(24h甲醛去除率59.6％)。
第十天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.03mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.67mg/m3(24h甲醛去除率34.9％)。
第十一天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.12mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.84mg/m3(24h甲醛去除率25％)。
第十二天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.06mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.98mg/m3(24h甲醛去除率7.5％)。
第十三天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.03mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.98mg/m3(24h甲醛去除率4.8％)。
第十四天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.24mg/m3，24h后甲醛浓度达到1.17mg/m3(24h甲醛去除率5.6％)。
第十五天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.14mg/m3，24h后甲醛浓度达到1.04mg/m3(24h甲醛去除率8.7％)。
2：四针状氧化锌晶须测试
第一天：单独将1000克四针状氧化锌晶须放置于1.5立方米测试箱内，其测试箱内甲醛初始浓度达到1.17mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.89mg/m3(24h甲醛去除率23.9％)。
第二天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.28mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.99mg/m3(24h甲醛去除率22.6％)。
第三天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.24mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.92mg/m3(24h甲醛去除率25.8％)。
第四天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.23mg/m3，24h后甲醛浓度达到1.09mg/m3(24h甲醛去除率11.3％)。
第五天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.18mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.98mg/m3(24h甲醛去除率16.9％)。
第六天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.22mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.90mg/m3(24h甲醛去除率26.2％)。
第七天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.03mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.88mg/m3(24h甲醛去除率14.5％)。
第八天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.02mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.79mg/m3(24h甲醛去除率22.5％)。
第九天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.14mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.93mg/m3(24h甲醛去除率18.4％)。
第十天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.18mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.99mg/m3(24h甲醛去除率16.1％)。
第十一天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.28mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.97mg/m3(24h甲醛去除率24.2％)。
第十二天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.18mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.98mg/m3(24h甲醛去除率16.9％)。
第十三天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到0.96mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.73mg/m3(24h甲醛去除率23.9％)。
第十四天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.19mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.93mg/m3(24h甲醛去除率21.8％)。
第十五天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.15mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.92mg/m3(24h甲醛去除率20％)。
3：改性膨润土甲醛吸附剂复合四针状氧化锌晶须测试
第一天：膨润土甲醛吸附剂970克，四针状氧化锌晶须30克，充分搅拌混合后，放置于1.5立方米测试箱内，其测试箱内甲醛初始浓度达到1.36mg/m3，放置甲醛吸附剂之后12h甲醛浓度降至0.25mg/m3(12h甲醛去除率81％)，24h后甲醛浓度达到0.02mg/m3(24h甲醛去除率98％)。
第二天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.32mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.03mg/m3(24h甲醛去除率97.7％)。
第三天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.29mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.02mg/m3(24h甲醛去除率98.4％)。
第四天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.18mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.03mg/m3(24h甲醛去除率97.4％)。
第五天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.13mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.03mg/m3(24h甲醛去除率97.3％)。
第六天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.02mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.01mg/m3(24h甲醛去除率99％)。
第七天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到0.97mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.03mg/m3(24h甲醛去除率96.9％)。
第八天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到0.93mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.03mg/m3(24h甲醛去除率96.7％)。
第九天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.08mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.04mg/m3(24h甲醛去除率96.2％)。
第十天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.35mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.02mg/m3(24h甲醛去除率98.5％)。
第十一天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.31mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.05mg/m3(24h甲醛去除率96.1％)。
第十二天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.03mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.05mg/m3(24h甲醛去除率95.1％)。
第十三天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.13mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.04mg/m3(24h甲醛去除率96.4％)。
第十四天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到0.91mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.03mg/m3(24h甲醛去除率96.7％)。
第十五天：继续往测试箱内投放甲醛，初始浓度达到1.31mg/m3，24h后甲醛浓度达到0.04mg/m3(24h甲醛去除率96.9％)。

Claims (9)

1.一种无机水性涂料，其特征在于所述无机水性涂料的组成以质量百分比计如下：
硅酸钾20～24％，改性膨润土甲醛吸附剂1～3％，四针状氧化锌晶须2～3％，改性海泡石1～3％，钛白粉16～20％，重钙粉20～27％，蒙脱石负载丙烯酸0～2％，膨润土无机凝胶0～3％，玻璃粉0～7％，纤维素0～1％，净味乳液0～2％，2-咪唑烷酮0～0.4％，疏水增强剂0～0.6％，水20～30％。
2.根据权利要求1所述无机水性涂料，其特征在于所述改性膨润土甲醛吸附剂是将膨润土在硫酸或盐酸中加热而得。
3.根据权利要求1所述无机水性涂料，其特征在于所述改性膨润土甲醛吸附剂是将膨润土在硫酸或盐酸中加热，再经微波辐射而得。
4.根据权利要求1所述无机水性涂料，其特征在于所述改性膨润土甲醛吸附剂是按中国专利申请201610244147.4制备而得。
5.根据权利要求1所述无机水性涂料，其特征在于所述四针状氧化锌晶须是以质量计，锌粒70％，膨润土30％混合，在高温炉内高温烧制而得。
6.根据权利要求1所述无机水性涂料，其特征在于所述改性海泡石是将海泡石粉碎，经酸化处理，然后在200～300℃下焙烧而得。
7.根据权利要求1所述无机水性涂料，其特征在于所述蒙脱石负载丙烯酸是先将膨润土提纯后，在硫酸或盐酸中加热反应，干燥后进行碱化改性，再加入丙烯酸反应改性而得。
8.根据权利要求1所述无机水性涂料，其特征在于所述膨润土无机凝胶是将膨润土和氟化钠或碳酸钠按质量比为24:1混合反应5天，干燥后和氧化镁反应而得。
9.根据权利要求1所述无机水性涂料，其特征在于所述无机水性涂料的制备方法如下：
将硅酸钾、改性膨润土甲醛吸附剂、四针状氧化锌晶须、改性海泡石、蒙脱石负载丙烯酸、水搅拌混合，得到混合液；混合液中搅拌下加入钛白粉、重钙粉、纤维素、膨润土无机凝胶，得到混合料；混合料中搅拌下加入玻璃粉、净味乳液、2-咪唑烷酮、疏水增强剂，再搅拌1h即得到无机水性涂料。
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CN112898841A (zh) * 2021-01-14 2021-06-04 成都虹润制漆有限公司 一种超哑光除醛喷涂型质感漆及其制备方法

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