CN112795216A - 一种环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法，涉及一种硅藻泥涂料的制备方法。目的是解决现有的硅藻泥涂料易造成室内二次污染源、以及硅藻土的孔隙易堵塞的问题。方法：以纳米电气石、纳米稀土材料、纳米二氧化钛、超细硬质酸钙、超细滑石粉、超细硅藻土为原料制备负离子硅藻泥粉，消泡剂、增稠剂、分散剂和水搅拌分散，加入负离子硅藻泥粉搅拌，再加入丙烯酸树脂分散体、成膜助剂、消泡剂和单层石墨烯。本发明涂料的负离子释放浓度高，能够实现持久祛除甲醛、苯等有害气体、净化室内空气、抗菌、防霉抗老化的作用。本发明适用于制备硅藻泥涂料。

Description

一种环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种硅藻泥涂料的制备方法。
背景技术
随着人们的生活水平的提高和对生态环保健康意识的増强，对家居装饰装修材料的选材和使用提出了更高的要求。
在竞争日益激烈的室内装修材料上如何满足人们的使用要求成为了各大生产厂家优先考虑的问题。硅藻土本质是一种生物成因的硅质沉积岩，熔点:1400℃，分子量:60，主要分布在中国、美国、日本、丹麦、法国、罗马尼亚等国。我国硅藻土储量3.2亿吨，远景储量达20多亿吨，主要集中在华东及东北地区，其中规模较大，工作做得较多的有吉林、浙江、云南、山东、四川等省，分布虽广，但优质土仅集中于吉林长白山硅藻土矿区，资源优为丰富，其他矿床大多数为3-4级土，由于杂质含量高，不能直接深加工利用。用长白山硅藻土矿区生产的室内外涂料、壁材具有超纤维、多孔质等特性，其超微细孔比木炭还要多出5000到6000倍。1kg硅藻泥，1min内可吸附1kg的水，在室内的湿度上升时，硅藻土壁材上的超微细孔能够自动吸收空气中的水份，将其储存起来。如果室内空气中的水份减少、湿度下降，硅藻土壁材就能够将储存在超微细孔中的水份释放出来，硅藻泥的这种性能对北方冬季室内的干燥和对南方夏季室内的潮湿都有很好的调节作用。
天然硅藻土的主要成分是SiO2，优质者色白，SiO2含量常超过70％。生产时通过对原土的粉碎、分选、煅烧、气流分级、去杂等加工工序改变其粒度的分布状态及表面性质后，可适用于涂料、油漆添加剂等多种工业要求。
现有的具有肌理图案的硅藻泥不能滚刷，工作效率低，价位居高不下。更重要的是现有的硅藻泥产品只具有吸附室内有害气体的能力，如对甲醛、苯、酚、一氧化碳、氨气等具有极高的吸附能力，但不能分解这些有害气体，当硅藻泥饱和吸收这些有害物质之后反而成了室内二次污染源。硅藻土本身无粘性，因此硅藻泥内必须添加有粘性的粘接剂才能够进行涂料的施工，粘接剂的使用会使硅藻土自身带有的孔隙堵塞，会导致丧失吸附功能。
发明内容
本发明为了解决现有的硅藻泥涂料易造成室内二次污染源、以及硅藻土的孔隙易堵塞的问题，提出一种环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法。
本发明环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法按照以下步骤进行：
一、制备负离子硅藻泥粉：
按重量份数称取纳米电气石30～50份，纳米稀土材料10～20份，纳米二氧化钛50～100份，超细硬质酸钙40～100份，超细滑石粉50～110份，超细硅藻土100～300份作为原料，将原料混合均匀，在温度为50～60℃下干燥6～12h，然后过筛，得到负离子硅藻泥粉；
二、将消泡剂0.5～1.5份、增稠剂2.5～3.5份、分散剂4.5～5.5份和水110～130份投入搅拌机中，在搅拌速度为800～1200r/min下搅拌分散2～5min，得到初混物；
三、向初混物中加入115～125份负离子硅藻泥粉并搅拌均匀，搅拌机的转速为1100～1300转/分钟，搅拌20～30min；
四、搅拌机的转速设定为400～600转/分钟，在搅拌条件下将丙烯酸树脂分散体900～1100份、成膜助剂35～45份和消泡剂0.5～1.5份投入搅拌机中，利用pH调节剂将反应体系的pH调节至5.2～7.9；将2～8份的单层石墨烯分散在50～150份的水中得到石墨烯溶液，石墨烯溶液加入到搅拌机中，在搅拌速度为1000～1200r/min下搅拌30～50min，得到环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料。
本发明原理及有益效果为：
本发明通过纳米电气石、单层石墨烯、纳米稀土材料、纳米二氧化钛、超细硬质酸钙、超细滑石粉和硅藻泥的合理配置，提高了负离子的诱生效果，其中含有的纳米电气石和单层石墨烯同时存在时能够提高产品的负离子释放量，具有热点性、压电性的纳米电气石能够产生微弱电流，激活石墨烯释放负离子，原理是：电气石在一定外部能量波动状态下，如温度、阳光、风、压力，甚至是非常微小的作用下能引起负离子晶体之间高达1.0×10 6eV静电电势差，从而形成电场、高电压，当其产生的电流在单层石墨烯中流过时大量的负离子就被释放出来。本发明环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的负离子释放浓度达到平均1000-2000个/cm3，峰值可达5000个/cm3，并且负离子释放量衰减速度低，间隔6个月后的负离子释放量降低不超过6％，能够实现持久祛除甲醛、苯等有害气体、净化室内空气、防霉抗老化的作用。负离子能够分解室内空气中各种有机化合物和部分无机物，能把有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳。石墨烯的引入同时增加了涂料的抗菌效果。并且单层石墨烯能够提高涂料的粘接强度，减少粘接材料的使用，降低了硅藻土自身带有的孔隙堵塞的可能。
本发明将多种纳米材料负载到硅藻土上，解决了材料粘合和团聚的问题；本发明将接触式(污染物吸附在涂料上之后被负离子分解)、非接触式(释放到空气中的负离子分解污染物)两种分解方法相结合，生产出具有世界先进水平的功能性墙体涂料。
本发明环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料还具有抗发黄、调节湿度、隔热降噪、墙面自洁、杀菌除臭等效果。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法按照以下步骤进行：
一、制备负离子硅藻泥粉：
按重量份数称取纳米电气石30～50份，纳米稀土材料10～20份，纳米二氧化钛50～100份，超细硬质酸钙40～100份，超细滑石粉50～110份，超细硅藻土100～300份作为原料，将原料混合均匀，在温度为50～60℃下干燥6～12h，然后过筛，得到负离子硅藻泥粉；
二、将消泡剂0.5～1.5份、增稠剂2.5～3.5份、分散剂4.5～5.5份和水110～130份投入搅拌机中，在搅拌速度为800～1200r/min下搅拌分散2～5min，得到初混物；
三、向初混物中加入115～125份负离子硅藻泥粉并搅拌均匀，搅拌机的转速为1100～1300转/分钟，搅拌20～30min；
四、搅拌机的转速设定为400～600转/分钟，在搅拌条件下将丙烯酸树脂分散体900～1100份、成膜助剂35～45份和消泡剂0.5～1.5份投入搅拌机中，利用pH调节剂将反应体系的pH调节至5.2～7.9；将2～8份的单层石墨烯分散在50～150份的水中得到石墨烯溶液，石墨烯溶液加入到搅拌机中，在搅拌速度为1000～1200r/min下搅拌30～50min，得到环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料。
本实施方式通过纳米电气石、单层石墨烯、纳米稀土材料、纳米二氧化钛、超细硬质酸钙、超细滑石粉和硅藻泥的合理配置，提高了负离子的诱生效果，其中含有的纳米电气石和单层石墨烯同时存在时能够提高产品的负离子释放量，具有热点性、压电性的纳米电气石能够产生微弱电流，激活石墨烯释放负离子，原理是：电气石在一定外部能量波动状态下，如温度、阳光、风、压力，甚至是非常微小的作用下能引起负离子晶体之间高达1.0×106eV静电电势差，从而形成电场、高电压，当其产生的电流在单层石墨烯中流过时大量的负离子就被释放出来。本实施方式环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的负离子释放浓度达到平均1000-2000个/cm3，峰值可达5000个/cm3，并且负离子释放量衰减速度低，间隔6个月后的负离子释放量降低不超过6％，能够实现持久祛除甲醛、苯等有害气体、净化室内空气、防霉抗老化的作用。负离子能够分解室内空气中各种有机化合物和部分无机物，能把有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳。石墨烯的引入同时增加了涂料的抗菌效果。并且单层石墨烯能够提高涂料的粘接强度，减少粘接材料的使用，降低了硅藻土自身带有的孔隙堵塞的可能。
本实施方式将多种纳米材料负载到硅藻土上，解决了材料粘合和团聚的问题；本实施方式将接触式(污染物吸附在涂料上之后被负离子分解)、非接触式(释放到空气中的负离子分解污染物)两种分解方法相结合，生产出具有世界先进水平的功能性墙体涂料。
本实施方式环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料还具有抗发黄、调节湿度、隔热降噪、墙面自洁、杀菌除臭等效果。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中过筛采用的筛子的孔径为80～100目。
具体实施方式三：本实施方式与体实施一或二不同的是：步骤一所述纳米电气石的粒径为200～350nm；稀土材料为六硼化镧，粒径为30～70nm；纳米二氧化钛的粒径为1～80nm；超细硬质酸钙的粒径为1～80nm；超细滑石粉的粒径为1～80nm；超细硅藻土的粒径为1～80nm。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述消泡剂为二甲基硅氧烷；增稠剂为羟甲基纤维素；分散剂为十二烷基苯磺酸钠。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四所述成膜助剂为丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四所述丙烯酸树脂分散体中丙烯酸树脂的质量分数为0.8～1.6％，丙烯酸树脂分散体中溶剂为水。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤四所述消泡剂为二甲基硅氧烷。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤四中搅拌机的转速设定为500转/分钟，在搅拌条件下将丙烯酸树脂分散体100份、成膜助剂40份和消泡剂1份投入搅拌机中，利用pH调节剂将反应体系的pH调节至7；将6份的单层石墨烯分散在1000份的水中得到石墨烯溶液，石墨烯溶液加入到搅拌机中，在搅拌速度为1100r/min下搅拌40min，得到环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤四中搅拌机的转速设定为500转/分钟，在搅拌条件下将丙烯酸树脂分散体1100份、成膜助剂45份和消泡剂1.5份投入搅拌机中，利用pH调节剂将反应体系的pH调节至7.9；将8份的单层石墨烯分散在150份的水中得到石墨烯溶液，石墨烯溶液加入到搅拌机中，在搅拌速度为1200r/min下搅拌50min，得到环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤四中搅拌机的转速设定为400转/分钟，在搅拌条件下将丙烯酸树脂分散体900份、成膜助剂35份和消泡剂0.5份投入搅拌机中，利用pH调节剂将反应体系的pH调节至5.2；将2份的单层石墨烯分散在50份的水中得到石墨烯溶液，石墨烯溶液加入到搅拌机中，在搅拌速度为1000r/min下搅拌30min，得到环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料。
实施例1：
本实施例环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法按照以下步骤进行：
一、制备负离子硅藻泥粉：
按重量份数称取纳米电气石40份，纳米稀土材料15份，纳米二氧化钛75份，超细硬质酸钙60份，超细滑石粉60份，超细硅藻土200份作为原料，将原料混合均匀，在温度为55℃下干燥8h，然后过筛，得到负离子硅藻泥粉；
步骤一中过筛采用的筛子的孔径为90目；
步骤一所述纳米电气石的粒径为300nm；稀土材料为六硼化镧，粒径为50nm；纳米二氧化钛的粒径为20nm；超细硬质酸钙的粒径为20nm；超细滑石粉的粒径为20nm；超细硅藻土的粒径为20nm；
二、将消泡剂1份、增稠剂2份、分散剂5份和水120份投入搅拌机中，在搅拌速度为1100r/min下搅拌分散3min，得到初混物；
步骤二所述消泡剂为二甲基硅氧烷；增稠剂为羟甲基纤维素；分散剂为十二烷基苯磺酸钠；
三、向初混物中加入120份负离子硅藻泥粉并搅拌均匀，搅拌机的转速为1200转/分钟，搅拌25min；
四、步骤四中搅拌机的转速设定为500转/分钟，在搅拌条件下将丙烯酸树脂分散体100份、成膜助剂40份和消泡剂1份投入搅拌机中，利用pH调节剂将反应体系的pH调节至7；将6份的单层石墨烯分散在100份的水中得到石墨烯溶液，石墨烯溶液加入到搅拌机中，在搅拌速度为1100r/min下搅拌40min，得到环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料；
步骤四所述成膜助剂为丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂；所述丙烯酸树脂分散体中丙烯酸树脂的质量分数为1％，丙烯酸树脂分散体中溶剂为水；
步骤四所述消泡剂为二甲基硅氧烷；
本实施例通过纳米电气石、单层石墨烯、纳米稀土材料、纳米二氧化钛、超细硬质酸钙、超细滑石粉和硅藻泥的合理配置，提高了负离子的诱生效果，本实施例环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的负离子释放浓度达5000个/cm3，并且负离子释放量衰减速度低，间隔6个月后的负离子释放量降低5％，能够实现持久祛除甲醛、苯等有害气体、净化室内空气、防霉抗老化的作用。本实施例环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料抗菌效果好，单层石墨烯的使用减少了孔隙堵塞的可能，还具有抗发黄、调节湿度、隔热降噪、墙面自洁、杀菌除臭等效果。

Claims (10)

1.一种环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：
一、制备负离子硅藻泥粉：
按重量份数称取纳米电气石30～50份，纳米稀土材料10～20份，纳米二氧化钛50～100份，超细硬质酸钙40～100份，超细滑石粉50～110份，超细硅藻土100～300份作为原料，将原料混合均匀，在温度为50～60℃下干燥6～12h，然后过筛，得到负离子硅藻泥粉；
二、将消泡剂0.5～1.5份、增稠剂2.5～3.5份、分散剂4.5～5.5份和水110～130份投入搅拌机中，在搅拌速度为800～1200r/min下搅拌分散2～5min，得到初混物；
三、向初混物中加入115～125份负离子硅藻泥粉并搅拌均匀，搅拌机的转速为1100～1300转/分钟，搅拌20～30min；
四、搅拌机的转速设定为400～600转/分钟，在搅拌条件下将丙烯酸树脂分散体900～1100份、成膜助剂35～45份和消泡剂0.5～1.5份投入搅拌机中，利用pH调节剂将反应体系的pH调节至5.2～7.9；将2～8份的单层石墨烯分散在50～150份的水中得到石墨烯溶液，石墨烯溶液加入到搅拌机中，在搅拌速度为1000～1200r/min下搅拌30～50min，得到环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料。
2.根据权利要求1所述的环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法，其特征在于：步骤一中过筛采用的筛子的孔径为80～100目。
3.根据权利要求1所述的环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法，其特征在于：步骤一所述纳米电气石的粒径为200～350nm；稀土材料为六硼化镧，粒径为30～70nm；纳米二氧化钛的粒径为1～80nm；超细硬质酸钙的粒径为1～80nm；超细滑石粉的粒径为1～80nm；超细硅藻土的粒径为1～80nm。
4.根据权利要求1所述的环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法，其特征在于：步骤二所述消泡剂为二甲基硅氧烷；增稠剂为羟甲基纤维素；分散剂为十二烷基苯磺酸钠。
5.根据权利要求1所述的环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法，其特征在于：步骤四所述成膜助剂为丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂。
6.根据权利要求1所述的环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法，其特征在于：步骤四所述丙烯酸树脂分散体中丙烯酸树脂的质量分数为0.8～1.6％，丙烯酸树脂分散体中溶剂为水。
7.根据权利要求1所述的环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法，其特征在于：步骤四所述消泡剂为二甲基硅氧烷。
8.根据权利要求1所述的环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法，其特征在于：步骤四中搅拌机的转速设定为500转/分钟，在搅拌条件下将丙烯酸树脂分散体100份、成膜助剂40份和消泡剂1份投入搅拌机中，利用pH调节剂将反应体系的pH调节至7；将6份的单层石墨烯分散在100份的水中得到石墨烯溶液，石墨烯溶液加入到搅拌机中，在搅拌速度为1100r/min下搅拌40min，得到环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料。
9.根据权利要求1所述的环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法，其特征在于：步骤四中搅拌机的转速设定为500转/分钟，在搅拌条件下将丙烯酸树脂分散体1100份、成膜助剂45份和消泡剂1.5份投入搅拌机中，利用pH调节剂将反应体系的pH调节至7.9；将8份的单层石墨烯分散在150份的水中得到石墨烯溶液，石墨烯溶液加入到搅拌机中，在搅拌速度为1200r/min下搅拌50min，得到环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料。
10.根据权利要求1所述的环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料的制备方法，其特征在于：步骤四中搅拌机的转速设定为400转/分钟，在搅拌条件下将丙烯酸树脂分散体900份、成膜助剂35份和消泡剂0.5份投入搅拌机中，利用pH调节剂将反应体系的pH调节至5.2；将2份的单层石墨烯分散在50份的水中得到石墨烯溶液，石墨烯溶液加入到搅拌机中，在搅拌速度为1000r/min下搅拌30min，得到环保液态涂刷型负离子硅藻泥涂料。
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