CN112961586A - 一种贝壳粉矿物水漆及其制备方法 - Google Patents

一种贝壳粉矿物水漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种贝壳粉矿物水漆及其制备方法，涉及水性漆材料技术领域。一种贝壳粉矿物水漆，主要由包括以下重量份的水漆原料制得：水性聚氨酯分散体50‑70份，乳液12‑20份，偶联剂3‑9份，水25‑35份，增稠剂0.1‑0.3份，乙醇3‑6份；所述水漆原料还包括调节剂和填充料；所述调节剂包括以下重量份原料：消泡剂0.2‑0.6份，润湿剂0.05‑0.15份，分散剂1.5‑4份；所述填充料包括以下重量份原料：贝壳粉5‑10份，重钙粉10‑20份，硅藻土2‑6份，铈锆固溶体粉3‑9份。其具有净化效果好的优点。其制备方法包括以下步骤：混料、制浆和调配等。其制备方法具有便于改善产品净化效果的优点。

Description

一种贝壳粉矿物水漆及其制备方法
技术领域
本申请涉及水性漆材料技术领域，尤其涉及一种贝壳粉矿物水漆及其制备方法。
背景技术
水性漆具有耐水、耐老化、干燥快和使用方便等优点，在金属防腐、室内装修等领域被广泛使用。随着人们生活水平的提高，人们对环保的要求越来越高。在室内装修领域，会使用大量的含有甲醛、二甲苯等VOC物质的胶水和涂料等物质，给人们的身体健康带来一定的威胁。因此，人们越来越多的开始研究环保水漆。
CN102653655A公开了一种环保木器漆，由下述重量配比的原料制成膏状液体：丙烯酸丁酯20-26％、聚乙烯10-16％、乳化剂1-5％、水56-62％、活性炭1-2％、引发剂0.3-0.35％、成膜助剂1-2％。该技术方案通过在木器漆中加入活性炭，活性炭对环境中的甲醛等VOC物质进行吸附，有助于降低环境中甲醛等有害物质的浓度，提高产品环保性。
针对上述相关技术，发明人认为，虽然活性炭对甲醛等有害物质具有一定的物理吸附作用，但当温度升高时，部分被吸附的甲醛分子变得活跃，容易从涂料层中脱附出来，造成二次污染，给环保水性漆的净化效果带来一定的不利影响。
发明内容
为了改善水性漆对甲醛等有害物质的净化效果，本申请提供一种贝壳粉矿物水漆及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种贝壳粉矿物水漆，采用如下的技术方案：
一种贝壳粉矿物水漆，主要由包括以下重量份的水漆原料制得：水性聚氨酯分散体50-70份，乳液12-20份，偶联剂3-9份，水25-35份，增稠剂0.1-0.3份，乙醇3-6份；所述水漆原料还包括调节剂和填充料；所述调节剂包括以下重量份原料：消泡剂0.2-0.6份，润湿剂0.05-0.15份，分散剂1.5-4份；所述填充料包括以下重量份原料：贝壳粉5-10份，重钙粉10-20份，硅藻土2-6份，铈锆固溶体粉3-9份；重量份基于水漆总重量计。
通过采用上述技术方案，在制备贝壳粉矿物水漆的原料中，同时加入铈锆固溶体粉、贝壳粉和硅藻土；贝壳粉具有多孔纤维状双螺旋结构，对甲醛等有害物质具有一定的吸附作用；铈锆固溶体粉中的铈具有正3价和正4价两种价态，对空气中的氧气具有一定的存储作用，当需要氧气对甲醛进行氧化时，铈锆固溶体粉释放出氧气，当环境中氧气浓度较高时，铈锆固溶体粉可吸附氧气，铈锆固溶体粉中存储的氧气对贝壳粉中的甲醛进行氧化首先生成甲酸；甲酸与硅藻土中碱性的钙离子反应生成甲酸钙，促使甲醛氧化生成甲酸的化学平衡正向移动，吸附并处理更多的甲醛，铈锆固溶体粉中的氧气再对甲酸钙继续氧化生成对环境友好的二氧化碳和水被释放出来；铈锆固溶体粉、贝壳粉和硅藻土共同作用有助于改善产品对甲醛等有害物质的净化效率。而铈锆固溶体粉中的锆离子对铈离子具有稳定作用，有助于防止铈离子聚集，更好地发挥提供氧气的作用，有助于提高产品对甲醛的净化效果；铈锆固溶体粉中的锆离子还具有优异的强度性能，有助于改善产品抗冲击性能。
优选的，主要由包括以下重量份的水漆原料制得：水性聚氨酯分散体50-70份，乳液15-17份，偶联剂5.5-6.5份，水25-35份，增稠剂0.1-0.3份，乙醇3-6份，消泡剂0.2-0.6份，润湿剂0.08-0.12份，分散剂2.5-3份，贝壳粉6.5-8.5份，重钙粉14-16份，硅藻土2-6份，铈锆固溶体粉5.5-6.5份。更优的，水性聚氨酯分散体60份，乳液16份，偶联剂6份，水30份，增稠剂0.2份，乙醇4.5份，消泡剂0.4份，润湿剂0.1份，分散剂2.8份，贝壳粉7.5份，重钙粉15份，硅藻土4份，铈锆固溶体粉6份。
通过采用上述技术方案，使用更优的原料投料配比，各组分相互作用，有助于改善产品抗冲击性能。
优选的，所述乳液为水性丙烯酸酯乳液。
通过采用上述技术方案，使用水性丙烯酸酯乳液，对墙体等基体表面具有良好的吸附作用，有助于改善产品施工性和耐磨性，有助于延长产品使用寿命。
优选的，所述偶联剂由二丙二醇丁醚与二丙二醇甲醚按1：(0.7-1)的重量比组成。
通过采用上述技术方案，使用二丙二醇丁醚与二丙二醇甲醚组成的偶联剂，二丙二醇丁醚有助于产品成膜，二丙二醇甲醚具有良好的溶解和偶联能力，这两种物质共同使用，有助于改善产品耐磨性和耐候性，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
优选的，所述填充料的粒径不大于10μm。
通过采用上述技术方案，使用合适粒径的填充料，有助于各组分均匀分散在产品中，有助于改善产品施工性，提高产品耐久性。
优选的，所述铈锆固溶体粉的粒径不大于5μm，所述铈锆固溶体粉的比表面积不小于80㎡/g。
通过采用上述技术方案，使用大比表面积和小粒径的铈锆固溶体粉，有助于更好地吸附储存氧气，有助于更好地促进甲醛氧化，提高产品对甲醛的净化效果。
优选的，所述铈锆固溶体粉中氧化铈的重量含量不低于60％。
通过采用上述技术方案，提高铈锆固溶体粉中氧化铈的重量，有助于改善产品氧化能力，有助于更好地净化甲醛。
优选的，所述填充料还包括2.5-4重量份的六环石粉。
通过采用上述技术方案，六环石粉具有释放负氧离子的功能，有助于促进甲醛氧化，改善产品对甲醛的净化效果。
优选的，所述填充料还包括2-5重量份的托玛琳石粉。
通过采用上述技术方案，托玛琳石粉又名电气石粉，具有独特的结构，可持续释放负氧离子，与六环石粉共同作用，有助于改善产品对甲醛的净化效果。
第二方面，本申请提供一种贝壳粉矿物水漆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种贝壳粉矿物水漆的制备方法，包括以下步骤：
S1混料：称取填充料原料，混合均匀，粉碎至粒径不大于10μm，制得填充料；
S2制浆：取水性聚氨酯分散体和乳液，加入30-50％水总重量的水，以300-600转/分钟的转速搅拌5-15min，加入偶联剂，继续搅拌8-15min，加入调节剂，加快搅拌至800-1000转/分钟搅拌6-12min，制得乳浆；
S3调配：将填充料加入至乳浆中，以1200-1500转/分钟的转速分散5-15min，加入乙醇、余下的水和增稠剂，继续搅拌5-10min，制得贝壳粉矿物水漆。
通过采用上述技术方案，先将填充料混合均匀并粉碎至合适的粒径大小，填充料中各组分充分混合，有利于各组分更好地发挥作用，共同改善产品对甲醛的净化效果，各组分相互作用有助于改善产品抗冲击性能。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请在制备贝壳粉矿物水漆的原料中同时加入铈锆固溶体粉、贝壳粉和硅藻土，这几中物质共同作用，有助于吸附并储存甲醛和氧气，有助于促进甲醛氧化生成甲酸，再进一步氧化生成对环境友好的二氧化碳和水被释放出来，有助于改善产品对甲醛等有害物质的净化效率；而铈锆固溶体粉中的锆离子还有助于改善产品的抗冲击性能；
2.本申请通过加入六环石粉和托玛琳石粉，释放负氧离子，有助于改善产品对甲醛的净化效果；
3.本申请还具有除臭消味作用，贝壳粉还具有一定的抗菌和杀菌作用，铈锆固溶体粉、贝壳粉和硅藻土等填充料的多孔性对油污分子具有一定的吸附和氧化作用，具有一定的清污自洁功效；本申请还具有一定的保温节能、防火阻燃、降噪隔音和护眼功效；
4.本申请先将填充料混合均匀并粉碎至合适的粒径大小，填充料中各组分充分混合，有利于各组分更好地发挥作用，共同改善产品对甲醛的净化效果，各组分相互作用有助于改善产品抗冲击性能，有助于延长产品使用寿命。
具体实施方式
发明人在研究中发现，在制备水性漆的原料中加入活性炭对甲醛等有害物质具有一定的吸附作用，但当温度升高时，部分被吸附的甲醛分子变得活跃，容易从涂料层中脱附出来，造成二次污染，给环保水性漆对甲醛等有害物质的净化效果带来一定的不利影响。基于上述技术背景，本申请提出一种可改善水性漆对甲醛净化效果的技术方案，具体通过以下具体实施方式说明。本申请使用矿物材料，有助于净化甲醛等有害物质，兼具装饰和环保作用。铈锆固溶体粉，又名铈锆复合氧化物，是由可溶性的铈盐和锆盐通过溶胶-凝胶法或共沉淀发制得的具有四方晶相和立方晶相的复合氧化物，对空气中的氧气具有一定的吸附作用，与硅藻土、贝壳粉等填充料一起可提高水性漆产品对甲醛等VOC物质的净化效果。
本申请所涉及的原料均为市售，原料的型号及来源如表1所示。
表1原料的规格型号及来源
Figure BDA0002938026760000051
Figure BDA0002938026760000061
实施例
实施例1：贝壳粉矿物水漆，具体采用如下的方法制备而成，包括如下步骤：
S1混料：称取18kg重钙粉，加入6kg贝壳粉、4kg硅藻土和4kg铈锆固溶体粉，混合均匀，用粉碎机粉碎，用孔径为10μm的筛网筛分，粉碎至物料能完全通过10μm的筛网为止，制得填充料。
S2制浆：取2.5kg二丙二醇丁醚和2kg二丙二醇甲醚，混合均匀，制得偶联剂。取60kg水性聚氨酯分散体和14kg乳液，加入12kg去离子水，以400转/分钟的转速搅拌10min，加入偶联剂，继续搅拌12min，加入0.4kg消泡剂、0.12kg润湿剂和2kg分散剂，加快搅拌至900转/分钟搅拌8min，制得乳浆。
S3调配：将填充料加入至乳浆中，以1400转/分钟的转速分散8min，加入4kg乙醇、18kg去离子水和0.2kg增稠剂，继续搅拌8min，制得贝壳粉矿物水漆。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2在步骤S1中加入了3.2kg六环石粉，其它均与实施例1保持一致。
实施例3
实施例3与实施例2的区别在于，实施例3在步骤S1中加入了3.5kg托玛琳石粉，其它均与实施例2保持一致。
实施例4-13
实施例4-13与实施例3的区别在于，实施例4-13各原料的添加量不同，其它均与实施例3保持一致，步骤S2中加入的水用量均是总水用量的40％，实施例4-8各原料的添加量见表2，实施例9-13各原料的添加量见表3。
表2实施例4-8的各原料的添加量
Figure BDA0002938026760000071
表4实施例9-13的各原料的添加量
Figure BDA0002938026760000072
Figure BDA0002938026760000081
实施例14
实施例14与实施例13的区别在于，实施例14将重钙粉、贝壳粉、硅藻土、铈锆固溶体粉、六环石粉和托玛琳石粉混合均匀，制得填充料，不用粉碎机粉碎处理，填充料不用筛网筛分，其它均与实施例13保持一致。
实施例15-18
实施例15-18与实施例13的区别在于，实施例15-18各步骤工艺参数不同，其它均与实施例13保持一致，实施例15-18各步骤工艺参数见表4。
表4实施例15-18各步骤中的参数
Figure BDA0002938026760000082
Figure BDA0002938026760000091
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1不加入铈锆固溶体粉，其它均与实施例1保持一致。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2不加入贝壳粉，其它均与实施例1保持一致。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3不加入硅藻土，其它均与实施例1保持一致。
性能检测
1、甲醛净化效率：参照JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》，进行对甲醛净化效率测试，实验结果如表5。
2、甲醛净化持久率：参照JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》，进行对甲醛的净化效果持久性实验，测试甲醛净化持久率，实验结果如表5。
3、抗冲击性能：参照GB/T1732-1993《漆膜耐冲击性测定法》，进行抗冲击性能测试，记录漆膜出现裂纹、皱纹或剥落现象的重锤高度，计算漆膜抗冲击强度，实验结果如表5。
表5不同产品性能测试结果对比表
Figure BDA0002938026760000101
Figure BDA0002938026760000111
相比于实施例1，对比例1不加入铈锆固溶体粉，制得的贝壳粉矿物水漆产品的甲醛净化持久率不高，抗冲击性能不佳。对比例2不加入贝壳粉，加入了铈锆固溶体粉，制得的水漆产品的甲醛净化持久率有所改善，但依然不能满足市场要求，抗冲击性能不佳。对比例3不加入硅藻土，制得的贝壳粉矿物水漆产品对甲醛的净化效果不佳，抗冲击性能不佳。
对比实施例1和对比例1-3的实验结果，可以看出，在制备贝壳粉矿物水漆的过程中，同时加入铈锆固溶体粉、贝壳粉和硅藻土，贝壳粉具有多孔纤维状双螺旋结构，对甲醛等有害物质具有一定的吸附作用，铈锆固溶体粉中的铈具有正3价和正4价两种价态，对空气中的氧气具有一定的存储作用，铈锆固溶体粉中的氧气对贝壳粉中的甲醛进行氧化首先生成甲酸，甲酸与硅藻土中碱性的钙离子反应生成甲酸钙，促使甲醛氧化生成甲酸的化学平衡正向移动，吸附并处理更多的甲醛，铈锆固溶体粉中的氧气对甲酸钙继续氧化生成对环境友好的二氧化碳和水被释放出来，铈锆固溶体粉、贝壳粉和硅藻土共同作用有助于改善产品对甲醛等有害物质的净化效率，而铈锆固溶体粉中的锆离子对铈离子具有稳定作用，有助于防止铈离子聚集，有助于提高产品对甲醛的净化作用；铈锆固溶体粉中的锆离子具有优异的强度性能，有助于改善产品抗冲击性能。实施例1制得的产品具有优异的抗冲击性能和甲醛净化效果。
对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2中加入了六环石粉，制得的贝壳粉矿物水漆产品具有更好的甲醛净化效果。对比实施例2和实施例3的实验结果，实施例3加入了托玛琳石粉，有助于改善产品的甲醛净化效果，有助于产品市场推广。
相比于实施例3，实施例4-13中各原料的添加量不同，其中实施例4-7未使用合适的原料投料配比，制得的产品的拉冲击能无明显变化；实施例8-11使用较优的原料投料配比，制得的产品具有更优的抗冲击性能；实施例12-13使用最佳的原料投料配比，制得的贝壳粉矿物水漆产品具有最佳的抗冲击性能和甲醛净化效果，有利于产品市场推广。
相比于实施例13，实施例14不用粉碎机粉碎处理填充料，不利于铈离子均匀分散在产品中，不利于更好地发挥产品对甲醛的净化作用，降低了贝壳粉矿物水漆的甲醛净化效果和抗冲击性能。
相比于实施例13，实施例15-18中各步骤工艺参数有所不同；其中实施例15中各步骤的转速均是200转/分钟，转速较低，制得的贝壳粉矿物水漆产品的甲醛净化效果和抗冲击性能均有所降低。实施例15-17选用合适的工艺参数，制得的贝壳粉矿物水漆产品均同样具有优异的抗冲击性能和甲醛净化效果，有利于产品市场推广。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种贝壳粉矿物水漆，其特征在于，主要由包括以下重量份的水漆原料制得：水性聚氨酯分散体50-70份，乳液12-20份，偶联剂3-9份，水25-35份，增稠剂0.1-0.3份，乙醇3-6份；所述水漆原料还包括调节剂和填充料；所述调节剂包括以下重量份原料：消泡剂0.2-0.6份，润湿剂0.05-0.15份，分散剂1.5-4份；所述填充料包括以下重量份原料：贝壳粉5-10份，重钙粉10-20份，硅藻土2-6份，铈锆固溶体粉3-9份；重量份基于水漆总重量计。
2.根据权利要求1所述的一种贝壳粉矿物水漆，其特征在于，主要由包括以下重量份的水漆原料制得：水性聚氨酯分散体50-70份，乳液15-17份，偶联剂5.5-6.5份，水25-35份，增稠剂0.1-0.3份，乙醇3-6份，消泡剂0.2-0.6份，润湿剂0.08-0.12份，分散剂2.5-3份，贝壳粉6.5-8.5份，重钙粉14-16份，硅藻土2-6份，铈锆固溶体粉5.5-6.5份。
3.根据权利要求1所述的一种贝壳粉矿物水漆，其特征在于：所述乳液为水性丙烯酸酯乳液。
4.根据权利要求1所述的一种贝壳粉矿物水漆，其特征在于：所述偶联剂由二丙二醇丁醚与二丙二醇甲醚按1：（0.7-1）的重量比组成。
5.根据权利要求1所述的一种贝壳粉矿物水漆，其特征在于：所述填充料的粒径不大于10μm。
6.根据权利要求5所述的一种贝壳粉矿物水漆，其特征在于：所述铈锆固溶体粉的粒径不大于5μm，所述铈锆固溶体粉的比表面积不小于80㎡/g。
7.根据权利要求6所述的一种贝壳粉矿物水漆，其特征在于：所述铈锆固溶体粉中氧化铈的重量含量不低于60%。
8.根据权利要求1所述的一种贝壳粉矿物水漆，其特征在于：所述填充料还包括2.5-4重量份的六环石粉。
9.根据权利要求1所述的一种贝壳粉矿物水漆，其特征在于：所述填充料还包括2-5重量份的托玛琳石粉。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的贝壳粉矿物水漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1混料：称取填充料原料，混合均匀，粉碎至粒径不大于10μm，制得填充料；
S2制浆：取水性聚氨酯分散体和乳液，加入30-50%水总重量的水，以300-600转/分钟的转速搅拌5-15min，加入偶联剂，继续搅拌8-15min，加入调节剂，加快搅拌至800-1000转/分钟搅拌6-12min，制得乳浆；
S3调配：将填充料加入至乳浆中，以1200-1500转/分钟的转速分散5-15min，加入乙醇、余下的水和增稠剂，继续搅拌5-10min，制得贝壳粉矿物水漆。
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