CN112210265A - 一种城市建筑群外墙用废气光触媒降解涂料及其制造方法 - Google Patents

一种城市建筑群外墙用废气光触媒降解涂料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种城市建筑群外墙用废气光触媒降解涂料及其制造方法，该涂料由底至外具体由环保底层、中间基体和光触媒表层三层组成，其中环保底层为中空陶瓷微珠‑中空玻璃微珠‑丙烯酸乳液复合隔热层；中间基体为红外反射粉体、烧结彩砂、中空陶瓷微珠、丙烯酸乳液的复合材料；光触媒表层具体为聚合物硅树脂乳液和核壳结构改性苯丙乳液、钛白粉和中空玻璃微珠进行复配获得的膜层。本发明保温效果好、长效降解、对应多种大气污染、抗老化、装饰效果好。

Description

一种城市建筑群外墙用废气光触媒降解涂料及其制造方法
技术领域
本发明涉及环保涂料技术领域，尤其涉及一种城市建筑群外墙用废气光触媒降解涂料及其制造方法。
背景技术
现有技术中，已经有建筑材料用于废气光触媒降解的技术了，在奉贤东方美谷核心区附近，每天可吸收降解500辆过路车辆排放的尾气，具体为该段路面表面有一层二氧化钛溶胶，是一种新型的光催化剂。资料显示，光催化剂是当前国际上治理环境污染、杀菌的理想材料之一。将这种材料喷洒在道路上后，经阳光照射，可产生负氧离子和氢氧自由基，能够与汽车尾气中的氮氧化物等物质发生光催化反应，生成水、盐类等无害物质，从而起到降解汽车尾气的效果。但，目前没有成熟可用的具有类似功能的同时还既隔热、又降解废气、装饰效果还好、与墙面结合力也不错的墙面功能涂料。
反射隔热真石漆是集反射太阳辐照、辐射蓄积能量与阻隔热传导于一体的新型隔热涂料，兼具传统真石漆的装饰性与保温材料的节能性。常规技术中，该产品是在真石漆的基础上，选用的高反射性的颜填料能进行热量辐射以散热降温，把物体表面累积的热量以长波形式辐射到大气中去；涂层中含有的导热系数极低的中空陶瓷微珠可有效延缓热能传递，阻隔大气及涂层表面热量向建筑内部传导。
因此，市面上急需一种保温效果好、长效降解、对应多种大气污染、抗老化、装饰效果好的城市建筑群外墙用废气光触媒降解涂料。
发明内容
本发明旨在提供一种保温效果好、长效降解、对应多种大气污染、抗老化、装饰效果好的城市建筑群外墙用废气光触媒降解涂料。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种城市建筑群外墙用废气光触媒降解涂料，该涂料由底至外具体由环保底层、中间基体和光触媒表层三层组成，其中环保底层为中空陶瓷微珠-中空玻璃微珠-丙烯酸乳液复合隔热层；中间基体为红外反射粉体、烧结彩砂、中空陶瓷微珠、丙烯酸乳液的复合材料；光触媒表层具体为聚合物硅树脂乳液和核壳结构改性苯丙乳液、钛白粉和中空玻璃微珠进行复配获得的膜层；
该废气光触媒降解涂料的制造方法包括以下阶段：
S1：原料准备
①主材准备：按重量份准备中空陶瓷微珠8份-10份、中空玻璃微珠18份-20份、丙烯酸乳液60份-65份、四水三氯化铟10份-12份、五水四氯化锡1.2份-1.5份、烧结彩砂80份-100份、聚合物硅树脂乳液18份-20份、核壳结构改性苯丙乳液12份-15份、钛白粉8份-10份；
②辅材准备：准备足量去离子水、质量浓度25%的氨水、质量浓度1.5%的氢氧化钠溶液、羧甲基纤维素钠；
S2：功能粉体制备
①将阶段S1步骤①准备的四水三氯化铟、五水四氯化锡与按重量份计400份的阶段S1步骤②准备的去离子水混合并搅拌均匀，制成铟锡盐溶液；
②将步骤①获得的铟锡盐溶液加热至92℃-95℃，然后在维持搅拌的同时加入按重量份计40份-50份的阶段S1步骤②准备的氨水，加入完全后反应48min-55min，得到混合前驱物；
③将步骤②获得的混合前驱物在55℃-60℃处理1.5h-2h后，抽滤固含物，并采用去离子水洗涤滤出的固含物8-10次，获得铟、锡氢氧化物；
④将步骤③获得的铟、锡氢氧化物加热至160℃-180℃至其完全烘干，然后自然冷却至室温，获得烘干块，再将烘干块加热至750℃-780℃，煅烧2.5h-3h后，获得粗制成品；
⑤将步骤④获得的粗制成品球磨成粒径1μm-10μm的微粒，获得所需功能粉体；
S3：中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒制备
①将阶段S1步骤①准备的中空玻璃微珠中的8份-10份，浸入阶段S1步骤②准备的氢氧化钠溶液中，浸泡6h-7h，获得表面处理中空玻璃微珠；
②以阶段S1步骤②准备的羧甲基纤维素钠为分散剂，以按重量份计850份-1000份的去离子水为载体，将阶段S1步骤①准备的钛白粉均匀超声分散到分散剂与载体的混合液中，获得超声分散液，然后以超声分散液为负载液，将步骤①获得的表面处理中空玻璃微珠浸入负载液中进行2h-3h的预负载，获得负载中空玻璃微珠；
③将步骤②获得的负载中空玻璃微珠置于480℃-500℃环境内烘烤至完全干燥，获得中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒；
S4：涂料成型
①环保底层成型：具体为以阶段S1步骤①准备的20份-25份丙烯酸乳液为载体，将阶段S1步骤①准备的剩余的8份-10份中空玻璃微珠与全部中空陶瓷微珠混合、搅拌均匀后涂刷在外墙表面，待涂层完全干燥后再次涂刷，至干结涂层厚度0.8mm-1.2mm，获得环保底层；
②中间基体成型：具体为将阶段S1步骤①准备的烧结彩砂与阶段S2步骤⑤获得的功能粉体混合并搅拌均匀后，获得混合粉体，再以阶段S1步骤①准备的剩余丙烯酸乳液为胶粘剂，将混合粉体涂覆固化在步骤①获得的环保底层表面，待涂层完全干燥后再次涂刷，至干结涂层厚度3mm-4mm，获得中间基体；
③光触媒表层成型：具体为将阶段S1步骤①准备的聚合物硅树脂乳液、核壳结构改性苯丙乳液与阶段S3步骤③获得的中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒混合均匀后，涂覆固化在步骤②获得的中间基体表面，待涂层完全干燥后再次涂刷，至干结涂层厚度1.2mm-1.5mm，获得光触媒表层，至此，获得所需废气光触媒降解涂料。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：（1）本发明的三层涂膜结构虽各自独立，又相互联系协同。三层涂膜均为水性涂层，胶结主材均为丙烯酸乳液，颜填料均为无机粉体材料，各层之间相容性好，界面粘结强。辐射热能在三层结构中无障碍地进行传递及消散，保证了涂层体系的传热性能。与传统的涂层相比，本发明在赋予涂层丰富的色系及质感，满足涂层的修饰美化要求的同时，可经反射太阳辐照与延缓热传导等协同作用有效阻隔热量传递，降低室内温度，本发明的整体导热系数仅为0.33W/(m·K)-0.38W/(m·K)；且系统中所采用的材料均有水溶性环保材料，无毒无害，迎合低碳环保的政策潮流，进一步实现节能减排的目标。（2）本发明的中间基体，即反射隔热层是集传统普通真石漆的装饰性与保温材料节能性于一体的新型材料，本发明对该层的反射隔热涂层体系进行了设计，尤其是其中的功能粉体，具有反射近红外、透过可见光的性质，这使隔热体系能更好地满足功能性要求，保温效果更好、装饰性也更强。（3）本发明的表层实际功能层为中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒，以本发明的配比，表层的导热系数仅为0.25W/(m·K)-0.3W/(m·K)，且表层在晴天充足的阳光下（除了表层受光外还有从中间基体反射的光能，加强了光触媒作用）对CO、CH化合物和NOX的综合降解率为58%-63%，若使用量大能明显降低城市群的空气中废气浓度，改善居住环境，具有很好的生态效益。因此，本发明具有保温效果好、长效降解、对应多种大气污染、抗老化、装饰效果好的特性。
具体实施方式
实施例1：
一种城市建筑群外墙用废气光触媒降解涂料，该涂料由底至外具体由环保底层、中间基体和光触媒表层三层组成，其中环保底层为中空陶瓷微珠-中空玻璃微珠-丙烯酸乳液复合隔热层；中间基体为红外反射粉体、烧结彩砂、中空陶瓷微珠、丙烯酸乳液的复合材料；光触媒表层具体为聚合物硅树脂乳液和核壳结构改性苯丙乳液、钛白粉和中空玻璃微珠进行复配获得的膜层；
该废气光触媒降解涂料的制造方法包括以下阶段：
S1：原料准备
①主材准备：按重量份准备中空陶瓷微珠9kg、中空玻璃微珠19.2kg、丙烯酸乳液62kg、四水三氯化铟11kg、五水四氯化锡1.4kg、烧结彩砂94kg、聚合物硅树脂乳液19.6kg、核壳结构改性苯丙乳液13.1kg、钛白粉9.2kg；
②辅材准备：准备足量去离子水、质量浓度25%的氨水、质量浓度1.5%的氢氧化钠溶液、羧甲基纤维素钠；
S2：功能粉体制备
①将阶段S1步骤①准备的四水三氯化铟、五水四氯化锡与400kg的阶段S1步骤②准备的去离子水混合并搅拌均匀，制成铟锡盐溶液；
②将步骤①获得的铟锡盐溶液加热至92℃-95℃，然后在维持搅拌的同时加入40kg-50kg的阶段S1步骤②准备的氨水，加入完全后反应48min-55min，得到混合前驱物；
③将步骤②获得的混合前驱物在55℃-60℃处理1.5h-2h后，抽滤固含物，并采用去离子水洗涤滤出的固含物8-10次，获得铟、锡氢氧化物；
④将步骤③获得的铟、锡氢氧化物加热至160℃-180℃至其完全烘干，然后自然冷却至室温，获得烘干块，再将烘干块加热至750℃-780℃，煅烧2.5h-3h后，获得粗制成品；
⑤将步骤④获得的粗制成品球磨成粒径1μm-10μm的微粒，获得所需功能粉体；
S3：中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒制备
①将阶段S1步骤①准备的中空玻璃微珠中的9.2kg，浸入阶段S1步骤②准备的氢氧化钠溶液中，浸泡6h-7h，获得表面处理中空玻璃微珠；
②以阶段S1步骤②准备的羧甲基纤维素钠为分散剂，以850kg-1000kg去离子水为载体，将阶段S1步骤①准备的钛白粉均匀超声分散到分散剂与载体的混合液中，获得超声分散液，然后以超声分散液为负载液，将步骤①获得的表面处理中空玻璃微珠浸入负载液中进行2h-3h的预负载，获得负载中空玻璃微珠；
③将步骤②获得的负载中空玻璃微珠置于480℃-500℃环境内烘烤至完全干燥，获得中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒；
S4：涂料成型
①环保底层成型：具体为以阶段S1步骤①准备的23kg丙烯酸乳液为载体，将阶段S1步骤①准备的剩余的10kg中空玻璃微珠与全部中空陶瓷微珠混合、搅拌均匀后涂刷在外墙表面，待涂层完全干燥后再次涂刷，至干结涂层厚度0.8mm-1.2mm，获得环保底层；
②中间基体成型：具体为将阶段S1步骤①准备的烧结彩砂与阶段S2步骤⑤获得的功能粉体混合并搅拌均匀后，获得混合粉体，再以阶段S1步骤①准备的剩余丙烯酸乳液为胶粘剂，将混合粉体涂覆固化在步骤①获得的环保底层表面，待涂层完全干燥后再次涂刷，至干结涂层厚度3mm-4mm，获得中间基体；
③光触媒表层成型：具体为将阶段S1步骤①准备的聚合物硅树脂乳液、核壳结构改性苯丙乳液与阶段S3步骤③获得的中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒混合均匀后，涂覆固化在步骤②获得的中间基体表面，待涂层完全干燥后再次涂刷，至干结涂层厚度1.2mm-1.5mm，获得光触媒表层，至此，获得所需废气光触媒降解涂料。
根据本实施例生产的城市建筑群外墙用废气光触媒降解涂料，整体导热系数仅为0.33W/(m·K)-0.38W/(m·K)，且表层在晴天充足的阳光下（除了表层受光外还有从中间基体反射的光能，加强了光触媒作用）对CO、CH化合物和NOX的综合降解率为58%-63%。
实施例2
整体与实施例1一致，差异之处在于：
S1：原料准备
①主材准备：按重量份准备中空陶瓷微珠8kg、中空玻璃微珠18kg、丙烯酸乳液65kg、四水三氯化铟10kg、五水四氯化锡1.2kg、烧结彩砂100kg、聚合物硅树脂乳液18kg、核壳结构改性苯丙乳液12kg、钛白粉8kg；
S3：中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒制备
①将阶段S1步骤①准备的中空玻璃微珠中的10kg，浸入阶段S1步骤②准备的氢氧化钠溶液中，浸泡6h-7h，获得表面处理中空玻璃微珠；
S4：涂料成型
①环保底层成型：具体为以阶段S1步骤①准备的25kg丙烯酸乳液为载体，将阶段S1步骤①准备的剩余的8kg中空玻璃微珠与全部中空陶瓷微珠混合、搅拌均匀后涂刷在外墙表面，待涂层完全干燥后再次涂刷，至干结涂层厚度0.8mm-1.2mm，获得环保底层；
实施例3
整体与实施例1一致，差异之处在于：
S1：原料准备
①主材准备：按重量份准备中空陶瓷微珠10kg、中空玻璃微珠20kg、丙烯酸乳液60kg、四水三氯化铟12kg、五水四氯化锡1.5kg、烧结彩砂80kg、聚合物硅树脂乳液20kg、核壳结构改性苯丙乳液15kg、钛白粉10kg；
S3：中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒制备
①将阶段S1步骤①准备的中空玻璃微珠中的10kg，浸入阶段S1步骤②准备的氢氧化钠溶液中，浸泡6h-7h，获得表面处理中空玻璃微珠；
S4：涂料成型
①环保底层成型：具体为以阶段S1步骤①准备的20kg丙烯酸乳液为载体，将阶段S1步骤①准备的剩余的10kg中空玻璃微珠与全部中空陶瓷微珠混合、搅拌均匀后涂刷在外墙表面，待涂层完全干燥后再次涂刷，至干结涂层厚度0.8mm-1.2mm，获得环保底层；
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种城市建筑群外墙用废气光触媒降解涂料，其特征在于：该涂料由底至外具体由环保底层、中间基体和光触媒表层三层组成，其中环保底层为中空陶瓷微珠-中空玻璃微珠-丙烯酸乳液复合隔热层；中间基体为红外反射粉体、烧结彩砂、中空陶瓷微珠、丙烯酸乳液的复合材料；光触媒表层具体为聚合物硅树脂乳液和核壳结构改性苯丙乳液、钛白粉和中空玻璃微珠进行复配获得的膜层；
该废气光触媒降解涂料的制造方法包括以下阶段：
S1：原料准备
①主材准备：按重量份准备中空陶瓷微珠8份-10份、中空玻璃微珠18份-20份、丙烯酸乳液60份-65份、四水三氯化铟10份-12份、五水四氯化锡1.2份-1.5份、烧结彩砂80份-100份、聚合物硅树脂乳液18份-20份、核壳结构改性苯丙乳液12份-15份、钛白粉8份-10份；
②辅材准备：准备足量去离子水、质量浓度25%的氨水、质量浓度1.5%的氢氧化钠溶液、羧甲基纤维素钠；
S2：功能粉体制备
①将阶段S1步骤①准备的四水三氯化铟、五水四氯化锡与按重量份计400份的阶段S1步骤②准备的去离子水混合并搅拌均匀，制成铟锡盐溶液；
②将步骤①获得的铟锡盐溶液加热至92℃-95℃，然后在维持搅拌的同时加入按重量份计40份-50份的阶段S1步骤②准备的氨水，加入完全后反应48min-55min，得到混合前驱物；
③将步骤②获得的混合前驱物在55℃-60℃处理1.5h-2h后，抽滤固含物，并采用去离子水洗涤滤出的固含物8-10次，获得铟、锡氢氧化物；
④将步骤③获得的铟、锡氢氧化物加热至160℃-180℃至其完全烘干，然后自然冷却至室温，获得烘干块，再将烘干块加热至750℃-780℃，煅烧2.5h-3h后，获得粗制成品；
⑤将步骤④获得的粗制成品球磨成粒径1μm-10μm的微粒，获得所需功能粉体；
S3：中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒制备
①将阶段S1步骤①准备的中空玻璃微珠中的8份-10份，浸入阶段S1步骤②准备的氢氧化钠溶液中，浸泡6h-7h，获得表面处理中空玻璃微珠；
②以阶段S1步骤②准备的羧甲基纤维素钠为分散剂，以按重量份计850份-1000份的去离子水为载体，将阶段S1步骤①准备的钛白粉均匀超声分散到分散剂与载体的混合液中，获得超声分散液，然后以超声分散液为负载液，将步骤①获得的表面处理中空玻璃微珠浸入负载液中进行2h-3h的预负载，获得负载中空玻璃微珠；
③将步骤②获得的负载中空玻璃微珠置于480℃-500℃环境内烘烤至完全干燥，获得中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒；
S4：涂料成型
①环保底层成型：具体为以阶段S1步骤①准备的20份-25份丙烯酸乳液为载体，将阶段S1步骤①准备的剩余的8份-10份中空玻璃微珠与全部中空陶瓷微珠混合、搅拌均匀后涂刷在外墙表面，待涂层完全干燥后再次涂刷，至干结涂层厚度0.8mm-1.2mm，获得环保底层；
②中间基体成型：具体为将阶段S1步骤①准备的烧结彩砂与阶段S2步骤⑤获得的功能粉体混合并搅拌均匀后，获得混合粉体，再以阶段S1步骤①准备的剩余丙烯酸乳液为胶粘剂，将混合粉体涂覆固化在步骤①获得的环保底层表面，待涂层完全干燥后再次涂刷，至干结涂层厚度3mm-4mm，获得中间基体；
③光触媒表层成型：具体为将阶段S1步骤①准备的聚合物硅树脂乳液、核壳结构改性苯丙乳液与阶段S3步骤③获得的中空玻璃微珠-二氧化钛复合颗粒混合均匀后，涂覆固化在步骤②获得的中间基体表面，待涂层完全干燥后再次涂刷，至干结涂层厚度1.2mm-1.5mm，获得光触媒表层，至此，获得所需废气光触媒降解涂料。
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