CN112680036A - 一种光催化除甲醛涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光催化除甲醛涂料及其制备方法，所述光催化除甲醛涂料由氟碳乳液、纳米二氧化钛火山岩复合物、改性二氧化硅、改性氢氧化镁、十二醇脂、硼酸锌、磷酸氢二铵、流平剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、乙二醇和水组成。在本发明中，所述纳米二氧化钛火山岩复合物由火山岩和纳米二氧化钛组成，所述纳米二氧化钛火山岩复合物的制备包括将火山岩在浓硫酸中浸泡后，用去离子水浸泡、洗涤至中性，烘干后研磨成细粉，然后与纳米二氧化钛混合均匀，在马弗炉中煅烧，冷却后取出，置于密闭容器中冷却、保存备用。本发明为水性涂料，可以有效消除空气中的甲醛；所述光催化除甲醛涂料制备方法简单、稳定，能有效地将各原料结合在一起。

Description

一种光催化除甲醛涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种光催化除甲醛涂料及其制备方法。

背景技术

甲醛是一种无色、有特殊气味有机化合物，比重略重于空气，易溶于水。甲醛对人体的多个器官有强烈的刺激作用；急性中毒可导致流泪、流涕、咳嗽等症状，引发多种呼吸道疾病；慢性吸入低浓度可导致持续头痛、无力、失眠等；长期皮肤接触会导致皮炎，对人体的呼吸系统、消化系统和中枢神经系统产生不良影响，造成肺和肝免疫功能异常。由于甲醛严重危害人体健康，人们日常的居住环境、工作环境中，防范甲醛危害成为关注重点。

甲醛气体治理方法主要有物理吸附法、化学反应法、催化氧化法、生物法、复合法和冷等离子体法等。各种方法比较来看，光催化氧化法具有在室温下可以使用、能耗低、无二次污染等优点，是一种前景广阔的净化空气的新方法，同时光催化氧化法在饮用水的消毒和杀毒、各种生物难降解有机废水、工业及生活废水的深度处理等方面广泛使用。

申请公布号CN109929343A发明名称“一种除甲醛涂料的制备方法”的发明专利申请，公开了一种除甲醛涂料的制备方法，属于涂料技术领域，包括的原料有氟碳乳液、纳米二氧化钛、改性二氧化硅、改性氢氧化镁、十二醇脂、硼酸锌、磷酸氢二铵、植物精油、流平剂、紫外线吸收剂、防腐剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、乙二醇和水；该方法制得的涂料具有消除甲醛能力并有防水阻燃，耐高温的特点。

授权公告号CN107446427B发明名称“一种纳米光触媒除甲醛涂料及其制备方法”的发明专利申请，公开了一种纳米光触媒除甲醛涂料，属于涂料技术领域，包括的原料有氟碳乳液、纳米二氧化钛、改性二氧化硅、改性氢氧化镁、十二醇脂、硼酸锌、磷酸氢二铵、防腐剂、植物精油、流平剂、紫外线吸收剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、乙二醇和适量水；该发明申请还公开了一种纳米光触媒除甲醛涂料的制备方法；该发明产品具有环保无污染，强度高等特点。

在本领域中，通常，市面上的除甲醛涂料主要包括硅藻泥涂料和活性炭涂料，利用硅藻泥涂料中的硅藻土复合纳米氧化锌、托玛琳来进行光催化反应，以达到除甲醛的效果。此外，活性炭涂料能长时间对室内中的有毒气体进行吸附，消除异味清新空气。但是通过对上述除甲醛涂料进行除甲醛能力测试，发现硅藻泥涂料和活性炭涂料的除甲醛性能都存在不足，分析原因是因为硅藻泥涂料光接触面积有限，限制其光分解甲醛的能力，此外，光催化除甲醛硅藻泥涂料成本高，虽具有一定的除甲醛能力，但是不适用普通消费人群；而活性炭对甲醛只有吸附能力，吸附达到饱和后就无法再进行除甲醛。因此，研发一种低成本除甲醛涂料极具市场前景。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷和改进技术，针对现有技术中涂料存在的问题，发明人通过长期研究试验，提供一种光催化除甲醛涂料及其制备方法。

本发明所述的光催化除甲醛涂料，由氟碳乳液、纳米二氧化钛火山岩复合物、改性二氧化硅、改性氢氧化镁、十二醇脂、硼酸锌、磷酸氢二铵、流平剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、乙二醇和水组成。

其中，所述纳米二氧化钛火山岩复合物由火山岩和纳米二氧化钛制备，所述纳米二氧化钛火山岩复合物的制备包括将火山岩在浓硫酸中浸泡后，用去离子水浸泡、洗涤至中性，烘干后研磨成细粉，然后与纳米二氧化钛混合均匀，在马弗炉中煅烧，冷却后取出，置于密闭容器中冷却、保存。

进一步，本发明所述光催化除甲醛涂料其原料以重量份计如下：

氟碳乳液75-85份、纳米二氧化钛火山岩复合物20-35份、改性二氧化硅5-9份、改性氢氧化镁1-4份、十二醇脂1-2份、硼酸锌3-4份、磷酸氢二铵2-8份、流平剂0.2-0.6份、分散剂2-5份、消泡剂1-2份、增稠剂1-2份、乙二醇3-8份、水适量。

其中，所述纳米二氧化钛火山岩复合物的制备包括将火山岩在浓硫酸中浸泡8-10h后，用去离子水浸泡、洗涤至中性，烘干后研磨成细粉；然后将25-30重量份所述经处理的火山岩与2-3重量份纳米二氧化钛混合均匀，在马弗炉中于200-220℃煅烧，冷却后取出，置于密闭容器中冷却、保存。

其中，火山岩存在微孔结构，具有较高的孔隙度和高比表面积，经处理和与纳米二氧化钛混合后，纳米二氧化钛均匀分布在火山岩的微孔结构中。

进一步，改性纳米二氧化硅的制备采用二氧化硅和钛酸酯偶联剂，首先将称量好的钛酸酯偶联剂用碳酸二甲酯溶剂溶解，然后与二氧化硅充分混合至均匀，放入烘箱中烘干除去溶剂即可。

进一步，改性氢氧化镁的制备方法为：在氢氧化镁中加入明矾和钛酸酯偶联剂，放入捏合釜中，温度控制在55-56℃，充分搅拌均匀，干燥后，粉碎即得。

进一步，分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯的一种或二种以上的混合物。

作为优选，消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷的混合物，四者之间的重量比为3:3:4:2。

作为优选，增稠剂为白炭黑、钠基膨润土、有机膨润土、硅藻土、凹凸棒石土、分子筛、硅凝胶的一种或二种以上的混合物。

本发明还提供了一种光催化除甲醛涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)、按上述重量份称取各种原料；

(2)、将改性二氧化硅、改性氢氧化镁、硼酸锌、磷酸氢二铵加入到研磨机内，研磨5-10min后，过180-200目筛，得到混合粉料；

(3)、将纳米二氧化钛火山岩复合物、氟碳乳液、乙二醇和半数水加入到搅拌机内搅拌15-20min，混合均匀，然后加入到容器内，接着加入混合粉料，搅拌10-15min后，得到混合液备用；

(4)、将十二醇脂、流平剂、分散剂、消泡剂、增稠剂和半数水加入到另一搅拌机内搅拌15-20min；

(5)、将混合液加入到步骤(4)中搅拌机内，搅拌15-20min即可。

本发明的一种光催化除甲醛涂料及其制备方法，环保污染小，强度高，除甲醛能力优异，耐腐蚀、防水阻燃，耐高温，具体的有益效果如下：

氟碳乳液具有极佳地耐水性、耐候性好、抗沾污、不黄变、抗碱、抗酸雨、抗盐雾，能保证涂料的优秀的性能；纳米二氧化钛作为光触媒具有优异地净化空气的能力，尤其是吸甲醛能力,纳米二氧化钛火山岩复合物中，二氧化钛均匀分布在火山岩的微孔结构中，进一步增强了光催化分解甲醛的功能；改性二氧化硅和改性氢氧化镁经过改性后，能大大加强涂料固化后的物理强度、耐高温、耐腐蚀、耐化学性等能力；十二醇脂具有成膜能力，硼酸锌和磷酸氢二铵具有阻燃的能力；流平剂、消泡剂、增稠剂、分散剂的添加能有效地改善和增加涂料的性能；各种原料之间对应比例的混合能有效地保证涂料的强度和性能；本发明为水性涂料，环保污染小；制备方法简单、稳定，能有效地将各原料结合在一起。

具体实施方式

实施例1

在实施例1中，本发明技术方案的一种光催化除甲醛涂料，包括以下重量份的原料：

氟碳乳液75份、纳米二氧化钛火山岩复合物22份、改性二氧化硅7份、改性氢氧化镁2份、十二醇脂1份、硼酸锌3份、磷酸氢二铵5份、流平剂0.2份、分散剂2份、消泡剂1份、增稠剂1份、乙二醇5份、水适量。

在实施例1中，改性纳米二氧化硅的制备采用二氧化硅和钛酸酯偶联剂，首先将称量好的硅烷偶联剂用碳酸二甲酯溶剂溶解，然后与二氧化硅充分混合至均匀，放入烘箱中减压烘干，除去溶剂即可。

在实施例1中，改性氢氧化镁的制备方法为：在氢氧化镁中加入明矾和钛酸酯偶联剂，放入捏合釜中，温度控制在55℃，充分搅拌均匀，干燥后，粉碎即得。

在实施例1中，流平剂为聚丙烯酸、羧甲基纤维素、异佛尔酮、二丙酮醇、聚醚聚酯改性有机硅氧烷的混合物。

在实施例1中，分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯的混合物。

在实施例1中，消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷的混合物，四者之间的重量比为3:3:4:2。

在实施例1中，增稠剂为白炭黑、钠基膨润土、有机膨润土、硅藻土、凹凸棒石土、分子筛、硅凝胶的混合物。

在实施例1中，所述光催化除甲醛涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)、按上述重量份称取各种原料；

(2)、将改性二氧化硅、改性氢氧化镁、硼酸锌、磷酸氢二铵加入到研磨机内，研磨10min后，过200目筛，得到混合粉料；

(3)、将纳米二氧化钛火山岩复合物、氟碳乳液、乙二醇和半数水加入到搅拌机内搅拌15min，混合均匀，然后加入到容器内，加入混合粉料，搅拌15min后，得到混合液备用；

(4)、将十二醇脂、流平剂、分散剂、消泡剂、增稠剂和半数水加入到另一搅拌机内搅拌18min；

(5)、将混合液加入到步骤(4)中搅拌机内，搅拌20min。

其中，步骤(3)和步骤(4)中的搅拌速度为560r/min。

实施例2

在实施例2中，本发明技术方案的一种光催化除甲醛涂料，包括以下重量份的原料：

氟碳乳液85份、纳米二氧化钛火山岩复合物20份、改性二氧化硅8份、改性氢氧化镁2份、十二醇脂1.5份、硼酸锌4份、磷酸氢二铵6份、流平剂0.5份、分散剂4份、消泡剂1.5份、增稠剂1.5份、乙二醇8份、水适量。

在实施例2中，改性纳米二氧化硅的制备采用二氧化硅和钛酸酯偶联剂，首先将称量好的硅烷偶联剂用碳酸二甲酯溶剂溶解，然后与二氧化硅充分混合至均匀，放入烘箱中烘干除去溶剂即可。

在实施例2中，改性氢氧化镁的制备方法为：在氢氧化镁中加入明矾和钛酸酯偶联剂，放入捏合釜中，温度控制在56℃，充分搅拌均匀，干燥后，粉碎即得。

在实施例2中，流平剂为聚丙烯酸、羧甲基纤维素、异佛尔酮、二丙酮醇、聚醚聚酯改性有机硅氧烷的混合物。

在实施例2中，分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯的混合物。

本实施例中，消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷的混合物，四者之间的重量比为3:3:4:2。

本实施例中，增稠剂为白炭黑、钠基膨润土、有机膨润土、硅藻土、凹凸棒石土、分子筛、硅凝胶的混合物。

在实施例2中，本发明技术方案所述光催化除甲醛涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)、按上述重量份称取各种原料；

(2)、将改性二氧化硅、改性氢氧化镁、硼酸锌、磷酸氢二铵加入到研磨机内，研磨10min后，过180目筛，得到混合粉料；

(3)、将纳米二氧化钛火山岩复合物、氟碳乳液、乙二醇和半数水加入到搅拌机内搅拌15min，混合均匀，然后加入到容器内，接着加入混合粉料，搅拌12min后，得到混合液备用；

(4)、将十二醇脂、流平剂、分散剂、消泡剂、增稠剂和半数水加入到另一搅拌机内搅拌20min；

(5)、将混合液加入到步骤(4)中搅拌机内，搅拌15min后即可。

其中，步骤(3)和步骤(4)中的搅拌速度为500r/min。

实施例3

在实施例3中，本发明技术方案的一种光催化除甲醛涂料，包括以下重量份的原料：

氟碳乳液80份、纳米二氧化钛火山岩复合物32份、改性二氧化硅5份、改性氢氧化镁2份、十二醇脂2份、硼酸锌4份、磷酸氢二铵5份、流平剂0.6份、分散剂5份、消泡剂2份、增稠剂1.5份、乙二醇7份、水适量。

在实施例3中，改性纳米二氧化硅的制备采用二氧化硅和钛酸酯偶联剂，首先将称量好的硅烷偶联剂用碳酸二甲酯溶剂溶解，然后与二氧化硅充分混合至均匀，放入烘箱中烘干除去溶剂即可。

在实施例3中，改性氢氧化镁的制备方法为：在氢氧化镁中加入明矾和钛酸酯偶联剂，放入捏合釜中，温度控制在55℃，充分搅拌均匀，干燥后，粉碎即得。

本实施例3中，流平剂为聚丙烯酸、羧甲基纤维素、异佛尔酮、二丙酮醇、聚醚聚酯改性有机硅氧烷的混合物。

本实施例3中，分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯的混合物。

本实施例3中，消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷的混合物，四者之间的重量比为3:3:4:2。

本实施例3中，增稠剂为白炭黑、钠基膨润土、有机膨润土、硅藻土、凹凸棒石土、分子筛、硅凝胶的混合物。

在实施例3中，还包括所述光催化除甲醛涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)、按上述重量份称取各种原料；

(2)、将改性二氧化硅、改性氢氧化镁、硼酸锌、磷酸氢二铵加入到研磨机内，研磨10min后，过200目筛，得到混合粉料；

(3)、将纳米二氧化钛火山岩复合物、氟碳乳液、乙二醇和半数水加入到搅拌机内搅拌20min，混合均匀，然后加入到容器内，接着加入混合粉料，搅拌15min后，得到混合液备用；

(4)、将十二醇脂、流平剂、分散剂、消泡剂、增稠剂和半数水加入到另一搅拌机内搅拌15min；

(5)、将混合液加入到步骤(4)中搅拌机内，搅拌15min。

其中，

步骤(3)和步骤(4)中的搅拌速度为600r/min。

根据GB 14907-2002中的检测方法和检测标准，实施例1-3的检测结果如下：

	实施例1	实施例2	实施例3	GB 14907-2002
					粘结强度，MPa	0.66	0.68	0.62	≥0.04
耐火极限，h	6.4	5.2	5.9	≥2
					耐酸碱性，≥360h	无异常	无异常	无异常	无异常
耐暴热性，≥720h	无异常	无异常	无异常	无异常
					耐湿热性，≥504h	无异常	无异常	无异常	无异常
干燥时间，h	4.2	3.8	4.3	≤24

以上性能测试表明实施例1-3不仅具有良好的空气净化能力，强度也十分优异。

以上结合具体实施例，对本发明技术方案的具体实施方式进行了进一步描述，此具体实施方案是为了对本技术方案的详细描述，而不是为了限制本技术方案。以上所述的具体实施方案，仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的技术构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通技术人员对本技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光催化除甲醛涂料，其特征在于所述光催化除甲醛涂料由氟碳乳液、纳米二氧化钛火山岩复合物、改性二氧化硅、改性氢氧化镁、十二醇脂、硼酸锌、磷酸氢二铵、流平剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、乙二醇和水组成。

2.根据权利要求1所述的光催化除甲醛涂料，其特征在于原料以重量份计如下：氟碳乳液75-85份、纳米二氧化钛火山岩复合物20-35份、改性二氧化硅5-9份、改性氢氧化镁1-4份、十二醇脂1-2份、硼酸锌3-4份、磷酸氢二铵2-8份、流平剂0.2-0.6份、分散剂2-5份、消泡剂1-2份、增稠剂1-2份、乙二醇3-8份、水适量。

3.根据权利要求1或2所述的光催化除甲醛涂料，其特征在于所述纳米二氧化钛火山岩复合物由火山岩和纳米二氧化钛组成，所述纳米二氧化钛火山岩复合物的制备包括将火山岩在浓硫酸中浸泡后，用去离子水浸泡、洗涤至中性，烘干后研磨成细粉，然后与纳米二氧化钛混合均匀，在马弗炉中煅烧，冷却后取出，置于密闭容器中冷却、保存。

4.根据权利要求3所述的光催化除甲醛涂料，其特征在于将所述火山岩在浓硫酸中浸泡8-10h后，用去离子水浸泡、洗涤至中性，烘干后研磨成细粉；然后将25-30重量份所述经处理的火山岩与2-3重量份纳米二氧化钛混合均匀，在马弗炉中于200-220℃煅烧，冷却后取出，置于密闭容器中冷却、保存。

5.根据权利要求1或2所述的光催化除甲醛涂料，其特征在于所述改性纳米二氧化硅的制备采用二氧化硅和钛酸酯偶联剂，首先将称量好的硅烷偶联剂用碳酸二甲酯溶剂溶解，然后与二氧化硅充分混合至均匀，放入烘箱中烘干除去溶剂。

6.根据权利要求1或2所述的光催化除甲醛涂料，其特征在于所述改性氢氧化镁的制备方法为：在氢氧化镁中加入明矾和钛酸酯偶联剂，放入捏合釜中，温度控制在55-56℃，充分搅拌均匀，干燥后，粉碎。

7.根据权利要求1或2所述的光催化除甲醛涂料，其特征在于分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯的一种或二种以上的混合物。

8.根据权利要求1或2所述的光催化除甲醛涂料，其特征在于所述消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷的混合物，四者之间的重量比为3:3:4:2。

9.根据权利要求1或2所述的光催化除甲醛涂料，其特征在于所述增稠剂为白炭黑、钠基膨润土、有机膨润土、硅藻土、凹凸棒石土、分子筛、硅凝胶的一种或二种以上的混合物。

10.一种光催化除甲醛涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、按上述重量份称取各种原料；

(2)、将改性二氧化硅、改性氢氧化镁、硼酸锌、磷酸氢二铵加入到研磨机内，研磨5-10min后，过180-200目筛，得到混合粉料；

(3)、将纳米二氧化钛火山岩复合物、氟碳乳液、乙二醇和半数水加入到搅拌机内搅拌15-20min，混合均匀，然后加入到容器内，接着加入混合粉料，搅拌10-15min后，得到混合液备用；

(4)、将十二醇脂、防腐剂、流平剂、分散剂、消泡剂、增稠剂和半数水加入到另一搅拌机内搅拌15-20min；

(5)、将混合液加入到步骤(4)中搅拌机内，搅拌15-20min。