CN113045914B - 空气净化涂料及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空气净化涂料及其制备方法和用途。空气净化涂料，其原料以质量百分比计算，包括：主填料5％‑45％、无机粘接材料8‑50％和催化氧化材料0.3％‑70％；所述主填料包括多孔材料，所述催化氧化材料包括氧化铈。空气净化涂料的制备方法，包括：将所述空气净化涂料的原料混合。空气净化涂料的应用，用作室内墙面涂料。本申请提供的空气净化涂料，绿色环保无污染，无需光照即能够长期净化室内空气，粘接强度和硬度高。

Description

空气净化涂料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种空气净化涂料及其制备方法和用途。

背景技术

目前市面上流通的室内空气净化涂料主要有三个类别：第一类是上墙干燥后具有高比表面积或者高孔隙率，能够吸附空气中游离的有害物质从而达到降低空气中有害物质净化空气的效果；第二类是本身具有高比表面积或者高孔隙率并且添加光触媒，氧化锌，氧化钛等在紫外光照时能够催化氧化吸附的有害物质；第三类是涂料内添加了能够与甲醛直接反应的化学材料，通过与甲醛反应降低室内空气中的甲醛含量来达到净化空气的效果。通过以上三类室内空气净化涂料的净化原理可以发现它们的缺陷分别是：第一类材料是通过吸附来降低空气中的有害物质含量，有害物质本身并没有消除，吸附的量也会有上限，在温度升高或者吸附达到上限后吸附在墙上的有害物质又会被释放到空气中来污染空气；第二类材料使用了光触媒等光催化剂能够催化氧化吸附的有害物质，但是光触媒等光催化及需要的条件是需要特定波长的紫外光，在室内或者无光情况下难以达到。第三类使用能与甲醛反应的化学物质，能够及时的消耗掉甲醛不会二次排放，但是不能净化除甲醛以外的甲苯、苯、氨等其它有害物质，并且与甲醛的反应是会消耗该类物质的，不能长久净化。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空气净化涂料及其制备方法和用途，以解决上述问题。

为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：

一种空气净化涂料，其原料以质量百分比计算，包括：

主填料5％-45％、无机粘接材料8-50％和催化氧化材料0.3％-70％；其中，所述主填料包括多孔材料，所述催化氧化材料包括氧化铈。

优选地，所述主填料包括硅藻土、凹凸棒粉、贝壳粉、分子筛、高岭土、沸石和蛋白石中的一种或多种；所述主填料的比表面积为2-400m²/g或孔隙率不小于60％。

可选地，空气净化涂料的原料中，以质量百分比计算，主填料的含量可以是5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％以及5％-45％之间的任一值；所述主填料的比表面积可以为2m²/g、5m²/g、10m²/g、50m²/g、100m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g以及2-400m²/g之间的任一值，或者孔隙率为60％、70％、80％、90％以及不小于60％的任一值。

优选地，所述无机粘接材料包括氢氧化钙、灰钙粉、水泥、硅酸盐、铝酸盐和石膏中的一种或多种。

无机粘接材料的选择，主要是为了实现在保证施工性能(粘度、硬度等)的基础上，避免引入会产生VOC的有机溶剂，进而避免产生二次污染。碱性、强碱的无机粘接材料还能够加速催化氧化反应，提高有害物质的净化速度。

可选地，无机粘接材料的含量可以是8％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％以及8-50％之间的任一值。

本申请所指催化氧化材料可以是纯氧化铈，也可以是含有氧化铈的混合物。可选地，催化氧化材料的含量可以是0.3％、0.5％、1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％以及0.3％-70％之间的任一值。

优选地，所述的空气净化涂料，其原料以质量百分比计算，还包括：有机粘接材料1％-10％；

优选地，所述有机粘接材料包括水溶性聚乙烯醇粉末、可再分散性乳胶粉和水溶性树脂中的一种或多种；

进一步优选地，所述可再分散性乳胶粉包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯三元共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-叔碳酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯-叔碳酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种；

进一步优选地，所述水溶性树脂包括淀粉醚、701胶、801胶、聚乙烯醇缩甲醛中的一种或多种。

有机粘接材料主要是用于改善无机粘接材料养护期内粘接强度不够的缺点。可选地，有机粘接材料的含量可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％以及1％-10％之间的任一值。

优选地，所述的空气净化涂料其原料以质量百分比计算，还包括：助剂0.3％-2％；进一步优选地，所述助剂包括纤维素醚、消泡剂和分散剂中的一种或多种。

助剂的主要作用是改善和提升涂料的粘接强度和硬度，以及使用时的分散性、流动性等性能，以提高涂料本身的应用性能。

优选地，所述的空气净化涂料其原料以质量百分比计算，还包括：辅助填料0.1％-40％；进一步优选地，所述辅助填料包括重钙粉(重质碳酸钙)、轻钙粉(轻质碳酸钙)、滑石粉、石英粉和石英砂中的一种或多种。

辅助填料的主要作用是用于改善施工性能或者降低成本增加涂刷面积。可选地，所述的空气净化涂料其原料以质量百分比计算，辅助填料的含量可以是0.1％、0.5％、1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％以及0.1％-40％之间的任一值。

优选地，所述的空气净化涂料，其原料还包括颜料。

颜料仅为了使涂料获得相应的颜色，可选用常规的颜料；用量方面也可根据需要进行添加，本申请不做要求。

本申请还提供一种所述的空气净化涂料的制备方法，包括：

将所述空气净化涂料的原料混合。

本申请还提供一种所述的空气净化涂料的应用，用作室内墙面涂料。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

本申请提供的空气净化涂料，通过主填料、无机粘接材料和催化氧化材料的配合及其用量的限定，可以获得持久稳定的空气净化能力，有效去除甲醛、甲苯、苯、氨等有害物质；其中，主填料因其具有多孔结构而具有良好的吸附性能，能够对空气中的污染物进行很好的富集，为催化氧化材料的催化氧化提供前提条件，同时还能够提升涂料的隔热、隔音和调湿性能；无机粘接材料不会氧化和老化，能够大大提高涂料的使用寿命(明显优于乳胶漆涂料的3～5年使用寿命)，而且不含有机溶剂不会挥发出VOC；催化氧化材料使用氧化铈和/或含有氧化铈的混合物，主要利用氧化铈本身的价态不稳定，在+4价与+3价之间不停的变动产生的具有强氧化性能的氧原子空穴来催化氧化被吸附的有害有机物；在整个催化氧化过程中，氧化铈本身不参加反应，消耗的只是空气中的氧气以及吸附有机物，所以氧化铈能够长期有效的净化室内空气，并且氧化铈的催化能力不像其他催化氧化材料需要特定波长的紫外光才能起作用，是由本身就具备的能力，在有光无光的情况下都能够起作用，明显优于市面其他空气净化涂料。

需要特别说明的是，主填料、无机粘接材料和催化氧化材料进行搭配，由于氧化铈本身具有7H的硬度能够大幅度增加涂层硬度，氧化铈还能和大部分碱性的无机粘接材料反应形成高粘接强度和硬度的铈酸盐，使用后不会出现“掉粉”脱落等现象，耐撞击、剐蹭、防水性好。

本申请提供的空气净化涂料，属于干粉状态产品，制备简单，使用时仅需与溶剂混合即可；可广泛应用与各种室内墙体，长期有效清楚室内化学污染物。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。

图1为本申请实施例1得到的空气净化涂料涂覆在玻璃板上的外观示意图；

图2为本申请实施例1得到的空气净化涂料涂覆在玻璃板上后的划伤深度示意图；

图3为对比例1提供的市售硅藻泥涂料的划伤深度示意图；

图4为普通腻子粉涂覆干燥后的划伤深度示意图。

具体实施方式

如本文所用之术语：

“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。

“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。

“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。

下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

本实施例提供一种空气净化涂料干粉，其原料以质量百分比计算，包括：

325目孔隙率76％硅藻土20％、600目氢氧化钙30％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的可再分散胶粉(型号60W)4％、水溶性聚乙烯醇粉末1％、2微米氧化铈25％、1250目高岭土15.6％、羟丙基甲基纤维素0.4％和800目膨润土4％。具体如下表1所示：

表1实施例1成分表

将上述原料分别干燥、过筛、称重、混合、包装即可。

实施例2

本实施例提供一种空气净化涂料干粉，其原料以质量百分比计算，包括：

100目比表面积20m²/g硅藻土12％、800目贝壳粉8％、600目氢氧化钙25％、600目石膏粉5％、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物的可再分散性乳胶粉(型号FX7000)5％、1.2微米氧化铈30％、800目重钙粉14.5％和羟丙基甲基纤维素0.5％。具体如下表2所示：

表2实施例2成分表

将上述原料分别干燥、过筛、称重、混合、包装即可。

实施例3

本实施例提供一种空气净化涂料干粉，其原料以质量百分比计算，包括：

325目比表面积120m²/g13X分子筛6％、325目孔隙率76％硅藻土14％、800目沸石粉15％、600目灰钙粉16％、600目氢氧化钙18％、醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物的可再分散型乳胶粉4％、大于80目的氧化铈抛光粉回收料26.5％和羟丙基甲基纤维素0.5％。具体如下表3所示：

表3实施例3成分表

将上述原料分别干燥、过筛、称重、混合、包装即可。

实施例4

本实施例提供一种空气净化涂料干粉，其原料以质量百分比计算，包括：

325目孔隙率76％硅藻土20％、600目氢氧化钙30％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的可再分散性乳胶粉(型号60W)6％、粒径大于300目的氧化铈抛光粉回收料37％、钛白粉6.5％和羟丙基甲基纤维素0.5％。具体如下表4所示：

表4实施例4成分表

将上述原料分别干燥、过筛、称重、混合、包装即可。

实施例5

本实施例提供一种空气净化涂料干粉，其原料以质量百分比计算包括：100目比表面积20m²/g硅藻土5％、800目重质碳酸钙21％、600目氢氧化钙50％、苯乙烯-丁二烯共聚物的可再分散性乳胶粉6％、1.2微米氧化铈7％、40-60目石英砂10.7％和羟丙基甲基纤维素0.3％。具体如下表5所示：

表5实施例5成分表

将上述原料分别干燥、过筛、称重、混合、包装即可。

实施例6

本实施例提供一种空气净化涂料干粉，其原料以质量百分比计算，包括：

325目比表面积120m²/g13X分子筛8％、325目孔隙率76％硅藻土25％、800目凹凸棒粉12％、600目氢氧化钙25％、醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物的可再分散性乳胶粉5％、羟丙基甲基纤维素0.6％和粒径大于100目的氧化铈抛光粉回收料24.4％。具体如下表6所示：

表6实施例6成分表

将上述原料分别干燥、过筛、称重、混合、包装即可。

实施例7

本实施例提供一种空气净化涂料干粉，其原料以质量百分比计算，包括：

325目硅藻土(孔隙率76％)32％、600目氢氧化钙26％、600目石膏粉12％、10纳米氧化铈0.3％、1250目重质碳酸钙23.3％、乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯三元共聚物的可再分散性乳胶粉6％和羟丙基甲基纤维素0.4％。

具体如下表7所示：

表7实施例7成分表

将上述原料分别干燥、过筛、称重、混合、包装即可。

实施例8

本实施例提供一种空气净化涂料干粉，其原料以质量百分比计算，包括：

100目比表面积20m²/g硅藻土16％、粒径大于80目的氧化铈抛光粉回收料70％、600目氢氧化钙8％、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯共聚物的可再分散性乳胶粉(型号328N)5.7％和羟丙基甲基纤维素0.3％。

具体如下表8所示：

表8实施例8成分表

将上述原料分别干燥、过筛、称重、混合、包装即可。

实施例9

本实施例提供一种空气净化涂料干粉，其原料以质量百分比计算，包括：100目比表面积20m²/g硅藻土25％、粒径大于80目的氧化铈抛光粉回收料43％、600目氢氧化钙32％。

具体如下表9所示：

表9实施例9成分表

将上述原料分别干燥、过筛、称重、混合、包装即可。

需要说明的是，实施例3、4、6、8、9中所用氧化铈抛光粉回收料，其成分包括二氧化硅22.09％、三氧化铝15.2％、氧化钙0.05％、氧化镁0.5％、氧化钾0.28％、氧化钠0.15％、二氧化钛1.3％、五氧化二磷0.04％、氧化锌0.12％、氧化锶0.01％和氧化铈51.2％，杂质为0.31％，烧失量为8.75％。

当需要不同颜色的涂料时，可适当的添加常规颜料。

使用时，将空气净化涂料干粉加适量水进行分散即可，例如，每千克涂料干粉加入0.8-2kg的水。

本申请制得的空气净化涂料涂敷在玻璃板表面的外观示意图如图1所示。

为了证明本申请得到的空气净化涂料的环保性能，对主要有害物质进行检出测试，其结果如下表10所示：

表10检出情况表

根据表10中数据可以明显发现：本申请实施例获得的空气净化涂料中的有害物质含量较低，环保指标高于现行标准。

对比例1

本对比例提供一种空气净化涂料干粉，其原料以质量百分比计算，包括：

325目孔隙率76％硅藻土20％、600目氢氧化钙30％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的可再分散性乳胶粉(型号60W)4％、水溶性聚乙烯醇粉末1％、光触媒(10纳米锐钛)3％、锐钛型钛白粉22％、1250目高岭土15.6％、羟丙基甲基纤维素0.4％和800目膨润土4％。

具体如下表11所示：

表11对比例1成分表

将上述原料分别干燥、过筛、称重、混合、包装即可。

对比例2

325目孔隙率76％硅藻土25％、600目氢氧化钙50％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的可再分散胶粉(型号60W)4％、水溶性聚乙烯醇粉末1％、1250目高岭土15.6％、羟丙基甲基纤维素0.4％和800目膨润土4％。具体如下表12所示：

表12对比例2成分表

为了进一步证明本申请实施例获得的空气净化涂料的净化性能，以实施例1和对比例1及对比例2进行甲醛净化性能对比。

具体方法如下：

在四个一立方米空间的封闭玻璃舱内，分别放入总计一平方米的空白玻璃板、涂刷实施例1材料的玻璃板、涂刷了对比例1提供的硅藻泥涂料的玻璃板、涂刷了对比例2材料的玻璃板并依次对玻璃舱进行编号为一号舱、二号舱、三号舱、四号舱。每日向玻璃舱内注入3微升甲醛，并且每隔24小时测试每个实验舱内的甲醛浓度，并记录温度、湿度、气压、甲醛浓度。

具体测试数据如下表13所示：

表13有光条件下甲醛浓度以及净化效率对照表

由上表13可知，有光条件下，本申请实施例1提供的空气净化涂料的甲醛净化性能优于采用的光触媒(纳米锐钛)催化氧化的硅藻泥涂料以及不加氧化铈的涂料。

为了消除光照的影响，证明本申请提供的空气净化涂料在无光条件下的净化能力，在无光条件下进行甲醛净化性能对比：在以上实验的基础上，由于空白对比舱一号舱的甲醛浓度已经接近检测上限停止一号舱的测试，同时遮蔽二号舱、三号舱及四号舱并关掉日光灯继续测试。具体数据如下表14所示：

表14无光条件下甲醛浓度变化对照表

在每天注入3微升甲醛并且无光的条件下，可以发现二号舱的甲醛浓度基本可以维持不变并保持在0.1以下，而三号舱的甲醛浓度每日增加在13天的时候已经超出标准15倍以上，四号舱的甲醛浓度每日增加在9天的时候已经超出标准15倍以上。表明无光条件下氧化铈室内空气净化涂料具有其他净化涂料不具备的长期甲醛净化能力。

本申请提供的空气净化涂料，通过主填料、无机粘接材料和催化氧化材料的配合，可以得到粘接强度和硬度都很高的产品。实施例1得到的空气净化涂料涂覆在玻璃板上干燥后的划伤示意图如图2所示。图2可以表明，本申请提供的空气净化涂料使用后可以获得很高的硬度，不会存在掉粉、脱落等现象，能够满足日常生活的需求，使用寿命长。另外，基于高粘接强度和硬度，使得其具有优异的防水、耐水性能。对比例1提供的硅藻泥涂料涂覆在玻璃板上干燥后的划伤示意图如图3所示，由图3可知，其划伤深度相比图2明显更深，表示其硬度和强度相对较差。图4示出了普通腻子粉涂覆在玻璃板上干燥之后的划伤状况，由图4可知，其划伤深度相比图2也明显更深，表示其硬度和强度比本申请提供的涂料差。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种空气净化涂料，其特征在于，其原料以质量百分比计算，由以下成分组成：

主填料5％-45％、无机粘接材料8-50％、有机粘接材料1％-10％、催化氧化材料0.3％-70％、辅助填料0.1％-40％；

所述主填料包括多孔材料，所述主填料的比表面积为2-400m²/g或孔隙率不小于60％；所述催化氧化材料为氧化铈；

所述主填料包括硅藻土、凹凸棒粉、贝壳粉、分子筛、高岭土、沸石和蛋白石中的一种或多种；所述无机粘接材料包括氢氧化钙、灰钙粉、水泥、硅酸盐、铝酸盐和石膏中的一种或多种；所述有机粘接材料包括水溶性聚乙烯醇粉末、可再分散性乳胶粉和水溶性树脂中的一种或多种，所述可再分散性乳胶粉包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯三元共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-叔碳酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯-叔碳酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种，所述水溶性树脂包括淀粉醚、701胶、801胶、聚乙烯醇缩甲醛中的一种或多种，所述辅助填料包括重钙粉、轻钙粉、滑石粉、石英粉和石英砂中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的空气净化涂料，其特征在于，其原料以质量百分比计算，还包括：助剂0.3％-2％。

3.根据权利要求2所述的空气净化涂料，其特征在于，所述助剂包括纤维素醚、消泡剂和分散剂中的一种或多种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的空气净化涂料，其特征在于，其原料还包括颜料。

5.一种权利要求1-4任一项所述的空气净化涂料的制备方法，其特征在于，包括：

将所述空气净化涂料的原料混合。

6.一种权利要求1-4任一项所述的空气净化涂料的应用，其特征在于，用作室内墙面涂料。

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