CN114045057A - 一种空气净化抗菌功能无机涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气净化抗菌功能无机涂料及其制备方法，按总质量百分比为100％计，该涂料由以下质量百分比的配料制成：纳米二氧化钛8％～20％、纳米氧化锌5％～18％、红外陶瓷粉5％～17％、白色硅藻土7％～15％、水玻璃15％～30％、白色导电粉3％～10％、白色电气石粉3％～10％、无机颜料1％～20％、水余量，制备容易、结合牢固、稳定性高、环保、耐用耐腐蚀、有抑菌霉作用、能够高效去除空气中的甲醛、苯系物等有机挥发物，实现优良的空气净化效果，可广泛应用于装饰装修材料。
Description
技术领域：
本发明涉及功能性涂料技术领域，具体涉及一种空气净化抗菌功能无机涂料及其制备方法。
背景技术：
目前由于装修建筑材料、家具、油漆、工件粘接剂、办公设备等会散发挥发性有机物(包括甲醛、苯系物、烃类物质、卤代物等)，大大降低室内空气质量。
空气净化涂料能够涂覆在墙面，装饰材料，摆件，花瓶等表面，并吸附降解有机挥发物，在室内空气净化领域应用广泛。目前市面上的空气净化涂料均含有机组分，涂料中的活性成分有可能将有机组分分解，导致膜层脱落、掉粉、并产生次生空气污染物。而无机涂料的基料来源于大自然，纯无机组成使它具有良好的化学稳定性、环保、耐候等优点，有利于长久使用。亟需开发一种能够持久高效、稳定、易制备、环保、适应性强的空气净化抗菌功能无机涂料，用以满足更广阔的市场需求。
发明内容：
本发明的目的是提供一种空气净化抗菌功能无机涂料及其制备方法，制备容易、结合牢固、稳定性高、环保、耐用耐腐蚀、有抑菌霉作用、能够高效去除空气中的甲醛、苯系物等有机挥发物，实现优良的空气净化效果，可广泛应用于装饰装修材料。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种空气净化抗菌功能无机涂料，按总质量百分比为100％计，该涂料由以下质量百分比的配料制成：纳米二氧化钛8％～20％、纳米氧化锌5％～18％、红外陶瓷粉5％～17％、白色硅藻土7％～15％、水玻璃15％～30％、白色导电粉3％～10％、白色电气石粉3％～10％、无机颜料1％～20％、水余量。
优选地，空气净化抗菌功能无机涂料，按总质量百分比为100％计，该涂料由以下质量百分比的配料制成：纳米二氧化钛15％～18％、纳米氧化锌8％～15％、红外陶瓷粉10％～15％、白色硅藻土10％～15％、水玻璃18％～20％、白色导电粉5％～10％、白色电气石粉6％～10％、无机颜料6％～10％、水余量。
所述纳米二氧化钛的晶相为锐钛矿型和金红石型中的一种或两种晶相的混合。
所述水玻璃为锂、钠、钾水玻璃中的一种或它们的混合物，水玻璃的模数(n)为2.5～4.5。
所述白色导电粉为氧化锡的复合材料，如白色氧化铟锡。
纳米二氧化钛为光催化活性材料，能够在紫外线照射下激发产生活化电子，催化降解甲醛、苯系物等有毒气体；纳米氧化锌用作抗菌剂，当中的锌离子可与大多菌细胞表面蛋白络合，阻碍菌细胞代谢，具有良好的抗菌作用；白色导电粉为催化敏化剂，它与氧化钛等催化剂表面形成接触后，有利于催化剂在温和条件下的激发，其导电性利于激发电子在涂料中的迁移扩散，保证其及时与有毒气体分子作用；红外陶瓷粉为红外吸收材料，能够吸收环境的热辐射而提高涂料温度，从而加快催化反应；白色硅藻土具有多孔结构和微纳米孔道，它的加入能够强化涂料对有毒气体的吸附作用；白色电气石粉也叫白色托玛琳，具有热释电效应，涂料中红外陶瓷粉吸热后，受热的电气石表面会带上电荷，增强表面极性，从而加强对有毒气体的吸附。
所述无机颜料为调色剂，以适应不同表面的装饰颜色需求，它的种类繁多，来源广泛，包括天然的朱砂、红土、雄黄等；亦包括合成的钛白、铬黄、铁蓝、炭黑、氧化铁黄等。
本发明的涂料中所述水玻璃为无机粘接剂，成膜性好，结合牢固，耐水耐酸碱，可用于涂覆粘接玻璃、陶瓷、石棉、木材、胶合板等；此外，所述水玻璃在金属表面涂覆能形成碱金属硅酸盐及二氧化硅凝胶薄膜，使金属免受外界的酸碱侵蚀。
所述空气净化抗菌功能无机涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、红外陶瓷粉、白色硅藻土、白色导电粉、白色电气石粉加入研磨设备中，搅拌研磨0.5～2小时，得到混合物M；
(2)将混合物M在300～600℃，优选为400-500℃下加热0.25～1小时后，冷却至室温并加入无机颜料研磨0.25～0.5小时得到混合物N；
(3)将水玻璃和余量水加入混合物N中，搅拌均匀，即可。
所述制备方法得到的无机涂料涂覆于墙体、金属、陶瓷、砖块、砂石的表面，常温固化后可对涂覆表面起到装饰和保护效果。
本发明的有益效果如下：
1、所述涂料为纯无机组分，具有稳定性好，环保等优势；
2、纳米二氧化钛为光催化活性材料，能够在紫外线照射下激发产生活化电子，催化降解甲醛、苯系物等有毒气体；纳米氧化锌用作抗菌剂，当中的锌离子可与大多菌细胞表面蛋白络合，阻碍菌细胞代谢，具有良好的抗菌作用；白色导电粉为催化敏化剂，它与氧化钛等催化剂表面形成接触后，有利于催化剂在温和条件下的激发，其导电性利于激发电子在涂料中的迁移扩散，保证其及时与有毒气体分子作用；红外陶瓷粉为红外吸收材料，能够吸收环境的热辐射而提高涂料温度，从而加快催化反应；白色硅藻土具有多孔结构和微纳米孔道，它的加入能够强化涂料对有毒气体的吸附作用；白色电气石粉也叫白色托玛琳，具有热释电效应，涂料中红外陶瓷粉吸热后，受热的电气石表面会带上电荷，增强表面极性，从而加强对有毒气体的吸附。所述涂料可凭借组分间的协同增效作用来明显提高有机挥发物的催化降解速率；与此同时，所述涂料具有抗菌性，颜色可调，且能适应不同材料表面的涂覆。
3、总之，所述空气净化抗菌功能无机涂料制备容易、结合牢固、稳定性高、环保、耐用耐腐蚀、有抑菌霉作用、能够高效去除空气中的甲醛、苯系物等有机挥发物，实现优良的空气净化效果，可广泛应用于装饰装修材料。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
一种空气净化抗菌功能无机涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米二氧化钛15％、纳米氧化锌10％、红外陶瓷粉15％、白色硅藻土10％、白色导电粉5％、白色电气石粉8％加入研磨设备中，搅拌研磨0.5小时，得到混合物M；
(2)将混合物M在450℃下加热0.5小时后，冷却至室温并加入无机颜料10％，研磨0.25小时得到混合物N；
(3)将水玻璃20％和水7％加入混合物N中，搅拌均匀，即可。
实施例2
一种空气净化抗菌功能无机涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米二氧化钛17％、纳米氧化锌10％、红外陶瓷粉12％、白色硅藻土12％、白色导电粉6％、白色电气石粉8％加入研磨设备中，搅拌研磨0.5小时，得到混合物M；
(2)将混合物M在450℃下加热0.5小时后，冷却至室温并加入无机颜料6％，研磨0.25小时得到混合物N；
(3)将水玻璃20％和水9％加入混合物N中，搅拌均匀，即可。
实施例3：
一种空气净化抗菌功能无机涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米二氧化钛18％、纳米氧化锌15％、红外陶瓷粉10％、白色硅藻土15％、白色导电粉10％、白色电气石粉6％加入研磨设备中，搅拌研磨1小时，得到混合物M；
(2)将混合物M在500℃下加热0.25小时后，冷却至室温并加入无机颜料1％，研磨0.5小时得到混合物N；
(3)将水玻璃18％和水7％加入混合物N中，搅拌均匀，即可。
对比例1
与实施例1的区别在于，红外陶瓷粉的含量缩减为0％，而纳米二氧化钛的含量增至30％，其余均与实施例1相同。
对比例2
与实施例1的区别在于，没有添加纳米二氧化钛，而红外陶瓷粉的含量增至30％，其余均与实施例1相同。
对比例3
与实施例1的区别在于，白色导电粉的含量缩减为0％，而纳米二氧化钛的含量增至20％，其余均与实施例1相同。
对比例4
与实施例1的区别在于，纳米二氧化钛的含量缩减为0％，而白色导电粉的含量增至20％，其余均与实施例1相同。
实施例1-3与对比例1-4的涂料分别涂敷于水泥墙砖的表面，待涂层固化后进行性能测试。其中，涂层的甲醛去除率、抗菌率、耐候性和附着力的测试分别参照JC/T 1074/2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》、HG/T 3950/2007《抗菌涂料标准》、GB 1767-79(89)《漆膜耐候性测定法》和GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行，其结果如表1所示。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | |
| 纳米二氧化钛/％ | 15 | 17 | 18 | 30 | 0 | 20 | 0 |
| 纳米氧化锌/％ | 10 | 10 | 15 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 红外陶瓷粉/％ | 15 | 12 | 10 | 0 | 30 | 15 | 15 |
| 白色硅藻土/％ | 10 | 12 | 15 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 水玻璃/％ | 20 | 20 | 18 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 白色导电粉/％ | 5 | 6 | 10 | 5 | 5 | 0 | 20 |
| 白色电气石粉/％ | 8 | 8 | 6 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 无机颜料/％ | 10 | 6 | 1 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 水/％ | 7 | 9 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| 甲醛去除率/％ | 93 | 94 | 91 | 69 | 21 | 63 | 25 |
| 抗菌率/％ | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 | 98 |
| 耐候1年/等级 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 附着力/等级 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
通过实施例1、对比例1和对比例2相比可见，纳米二氧化钛和红外陶瓷粉之间存在协同增效作用，通过实施例1、对比例3和对比例4相比可见，纳米二氧化钛和白色导电粉之间存在协同增效作用，白色导电粉能够敏化纳米二氧化钛，提高它的光催化效率，能够高效去除空气中的甲醛、苯系物等有机挥发物，实现优良的空气净化效果。
各实施例和对比例的涂层在耐候处理1年后，均表现为无可觉察的变化，说明该无机涂料具有优异的稳定性。
各实施例和对比例的涂层经过划格试验后，均表现为切口交叉处有少量脱落，且脱落面积少于5％，涂层与基底结合牢固，附着力良好，故可认定为1级品。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释和示范，并没有对本发明进行限制，相关技术人员依据本说明书对本实施例作出没有创造性贡献的修改，且在本发明的权力要求范围内，仍受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种空气净化抗菌功能无机涂料，其特征在于，按总质量百分比为100％计，该涂料由以下质量百分比的配料制成：纳米二氧化钛8％～20％、纳米氧化锌5％～18％、红外陶瓷粉5％～17％、白色硅藻土7％～15％、水玻璃15％～30％、白色导电粉3％～10％、白色电气石粉3％～10％、无机颜料1％～20％、水余量。
2.根据权利要求1所述空气净化抗菌功能无机涂料，其特征在于，按总质量百分比为100％计，该涂料由以下质量百分比的配料制成：纳米二氧化钛15％～18％、纳米氧化锌8％～15％、红外陶瓷粉10％～15％、白色硅藻土10％～15％、水玻璃18％～20％、白色导电粉5％～10％、白色电气石粉6％～10％、无机颜料6％～10％、水余量。
3.根据权利要求1或2所述空气净化抗菌功能无机涂料，其特征在于，所述纳米二氧化钛的晶相为锐钛矿型和金红石型中的一种或两种晶相的混合。
4.根据权利要求1或2所述空气净化抗菌功能无机涂料，其特征在于，所述水玻璃为锂、钠、钾水玻璃中的一种或它们的混合物，水玻璃的模数为2.5～4.5。
5.根据权利要求1或2所述空气净化抗菌功能无机涂料，其特征在于，所述白色导电粉为白色氧化铟锡。
6.根据权利要求1或2所述空气净化抗菌功能无机涂料，其特征在于，所述无机颜料选自朱砂、红土、雄黄、钛白、铬黄、铁蓝、炭黑、氧化铁黄中的任一种。
7.权利要求1所述空气净化抗菌功能无机涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、红外陶瓷粉、白色硅藻土、白色导电粉、白色电气石粉加入研磨设备中，搅拌研磨0.5～2小时，得到混合物M；
(2)将混合物M在300～600℃下加热0.25～1小时后，冷却至室温并加入无机颜料研磨0.25～0.5小时得到混合物N；
(3)将水玻璃和余量水加入混合物N中，搅拌均匀，即可。
8.根据权利要求7所述空气净化抗菌功能无机涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)加热温度为400-500℃。
9.根据权利要求7所述空气净化抗菌功能无机涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)加热温度为450℃。
10.权利要求1所述空气净化抗菌功能无机涂料的应用，其特征在于，涂覆于墙体、金属、陶瓷、砖块、砂石的表面。
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