CN114045075A - 一种抗甲醛涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗甲醛涂料及其制备方法，属于内墙涂料技术领域。本发明提供的抗甲醛涂料，按质量百分比计，包括以下组分：活化硅藻土10～20％，海泡石3～5％，纳米二氧化钛2～5％，醋丙乳液20～30％，颜料3～8％，填料10～20％，助剂0.5～5％和余量的水。实施例的结果显示，本发明提供的抗甲醛涂料基本无味，涂覆在内墙表面后干燥速度快，表面光滑平整，且甲醛的分解率能够达到95％，使空气中游离的甲醛含量低于3mg/kg。

Description

一种抗甲醛涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及内墙涂料技术领域，尤其涉及一种抗甲醛涂料及其制备方法和应用。

背景技术

甲醛是一种挥发有机化合物，无色、有特殊气味，略重于空气，易溶于水。甲醛对人体健康有重要影响，对眼睛、呼吸道、人体粘膜和皮肤有强烈的刺激作用；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。世界卫生组织在2004年发布的第153号公报认定：甲醛为致癌和致畸形物质。甲醛是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一，也是导致幼儿白血病的危险因素之一。

引起家装污染的甲醛主要来源于各种装修材料，具体来说，装修污染中的甲醛主要来源于人造板和家具中所用的胶黏剂以及内墙和家具表面喷涂的涂料。而现有涂料在使用过程中均会向空气中释放甲醛等有害物质，导致严重的室内空气污染，并且甲醛的释放期一般为三至十五年，会持续对人体造成损害。

硅藻土的矿物成份主要是蛋白石及其变种，其次是粘土矿物-水云母、高岭石和矿物碎屑，矿物碎屑有石英、长石、黑云母及有机质等，有机物含量从微量到30％以上。硅藻土有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质，因此，对于甲醇等有害物质具有很好的吸附性能。很多涂料通过加入硅藻土来使其具有抗甲醛性能，且取得了较好的效果。例如专利1(CN102002290A)公开了一种抗甲醛的内墙涂料，通过在面层涂料中加入硅藻土，使其能够对游离的甲醛具有吸附和分解作用；专利2(CN211921398U)公开了一种抗甲醛内墙无机涂料涂层结构，通过从内向外依次在墙体上覆盖耐水腻子层、无机底漆层和硅藻泥涂料层，利用硅藻泥涂料层吸附和分解空气中游离的甲醛，起到防护作用。但是由于硅藻土本身对于甲醛的分解能力较差，会使得涂料中吸附残留的甲醛越来越多，从而导致涂层对于甲醛的吸附性能降低，同时涂料干燥后，吸附的甲醛会从硅藻土中脱离，重新进入到环境中，进而继续对人体造成损害。

因此，如何提高硅藻土抗甲醛涂料对于甲醛的分解性能成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗甲醛涂料及其制备方法，本发明提供的抗甲醛涂料具有优异的吸附和降解甲醛的效果，可以用于作为室内涂料。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种抗甲醛涂料，按质量百分比计，包括以下组分：活化硅藻土10～20％，海泡石3～5％，纳米二氧化钛2～5％，醋丙乳液20～30％，颜料3～8％，填料10～20％，助剂0.5～5％和余量的水。

优选地，按质量百分比计，所述抗甲醛涂料包括以下组分：活化硅藻土15～20％，海泡石4～5％，纳米二氧化钛3～5％，醋丙乳液25～30％，颜料4～5％，填料10～15％，助剂1～3％和余量的水。

优选地，所述海泡石的粒径为0.1～1μm。

优选地，所述颜料包括钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄和钴蓝中的至少一种。

优选地，所述填料包括碳酸钙、超细高岭土、超细滑石粉、二氧化硅和云母粉中的至少一种。

优选地于，所述助剂包括分散剂、润湿剂、成膜剂、消泡剂和增稠剂中的至少一种。

优选地，所述活化硅藻土的制备方法包括以下步骤：

1)将硅藻土与水混合，得到硅藻土混合液；

2)将所述步骤1)得到的硅藻土混合液与浓硝酸溶液混合后进行改性处理，得到改性硅藻土；

3)将所述步骤2)得到的改性硅藻土依次进行煅烧和破碎，得到活化硅藻土。

优选地，所述活化硅藻土的粒径为20～100nm。

本发明提供了上述技术方案所述抗甲醛涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、纳米二氧化钛和水混合，得到混合溶液；

(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与活化硅藻土混合，得到混合物；

(3)将所述步骤(2)得到的混合物与醋丙乳液、颜料、填料和助剂混合，得到抗甲醛涂料。

优选地，所述步骤(1)中混合的方式为超声混合。

本发明提供了一种抗甲醛涂料，按质量百分比计，包括以下组分：活化硅藻土10～20％，海泡石3～5％，纳米二氧化钛2～5％，醋丙乳液20～30％，颜料3～8％，填料10～20％，助剂0.5～5％和余量的水。本发明采用活化硅藻土作为原料，活化硅藻土中杂质更少且比表面积更大，能够吸附更多的甲醛，同时对于甲醛的分解效率更高，可以加快甲醛的分解，并且活化硅藻土更够吸附空气中的水分，使活化硅藻土保持湿润状态，防止吸附的甲醛脱离；海泡石具有较大的比表面积，可以与活化硅藻土起到协同作用进一步提高涂料对于甲醛的吸附性能，同时海泡石可以吸附部分纳米二氧化钛，纳米二氧化钛可以使海泡石吸附的甲醛降解；纳米二氧化钛具有催化降解甲醛的能力，通过加入纳米二氧化钛可以与活化硅藻土起到协同作用，进一步提高其降解甲醛的能力；采用醋丙乳液作为粘结料，可以调整涂料的流动性，同时醋丙乳液的流平性和涂刷性能优异，可以使涂料刷涂后表面光滑，表面性能优异，且醋丙乳液具有低温自成膜性能和良好的抗冻性，在低温下也可以进行涂覆；加入颜料可以调节涂料的颜色，使涂料具有更好的美观性；加入填料可以调节涂料的细度和流动性；助剂可以对抗甲醛涂料的性能进行进一步的调整。实施例的结果显示，本发明提供的抗甲醛涂料基本无味，涂覆在内墙表面后干燥速度快，表面光滑平整，且甲醛的分解率能够达到95％，使空气中游离的甲醛含量低于3mg/kg。

具体实施方式

本发明提供了一种抗甲醛涂料，按质量百分比计，包括以下组分：活化硅藻土10～20％，海泡石3～5％，纳米二氧化钛2～5％，醋丙乳液20～30％，颜料3～8％，填料10～20％，助剂0.5～5％和余量的水。

按质量百分比计，本发明提供的抗甲醛涂料包括活化硅藻土10～20％，优选为15～20％。本发明采用活化硅藻土作为原料，活化硅藻土中杂质更少且比表面积更大，能够吸附更多的甲醛，同时对于甲醛的分解效率更高，可以加快甲醛的分解，并且活化硅藻土更够吸附空气中的水分，使活化硅藻土保持湿润状态，防止吸附的甲醛脱离。

在本发明中，所述活化硅藻土的制备方法优选包括以下步骤：

1)将硅藻土与水混合，得到硅藻土混合液；

2)将所述步骤1)得到的硅藻土混合液与浓硝酸溶液混合后进行改性处理，得到改性硅藻土；

3)将所述步骤2)得到的改性硅藻土依次进行煅烧和破碎，得到活化硅藻土。

本发明优选将硅藻土与水混合，得到硅藻土混合液。本发明对所述硅藻土的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。

在本发明中，所述硅藻土混合液中硅藻土的质量浓度优选为20～40％，更优选为25～35％。本发明将硅藻土的质量浓度限定在上述范围内，可以使硅藻土在水中充分分散。

得到硅藻土混合液后，本发明优选将所述硅藻土混合液与浓硝酸溶液混合后进行改性处理，得到改性硅藻土。

在本发明中，所述浓硝酸溶液的质量浓度优选为40～50wt.％，更优选为45～50wt.％。本发明采用浓硝酸溶液对硅藻土进行改性，可以去除硅藻土中的杂质，提高硅藻土的比表面积，使硅藻土活化。

在本发明中，所述混合的方式优选为在搅拌条件下将浓硝酸溶液加入到硅藻土混合液中，当混合液的pH达到2～3时，停止加入浓硝酸溶液。本发明通过上述混合方式可以控制浓硝酸溶液的加入量。

在本发明中，所述改性处理的方式优选为将混合后的溶液静置2～4h。本发明通过长时间静置，能够保证浓硝酸对硅藻土进行充分改性。

本发明优选对改性处理的产物依次进行过滤、洗涤和干燥，得到改性硅藻土。本发明对所述过滤、洗涤和干燥的具体操作没有特殊的限定，能够使改性硅藻土呈中性且干燥即可。

得到改性硅藻土后，本发明优选将所述改性硅藻土依次进行煅烧和破碎，得到活化硅藻土。

在本发明中，所述煅烧的温度优选为500～900℃，更优选为600～800℃；所述煅烧的时间优选为2～5h，更优选为3～4h。本发明通过煅烧处理可以进一步去除硅藻土中的杂质，同时扩大硅藻土的比表面积。

本发明对所述破碎的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的工艺，能够使活化硅藻土的粒径符合要求即可。在本发明中，所述活化硅藻土的粒径优选为20～100nm，更优选为40～90nm。本发明通过破碎处理，可以使活化硅藻土的粒径小，从而有利于与其他组分的混合。

按质量百分比计，本发明提供的抗甲醛涂料包括海泡石3～5％，优选为4～5％。在本发明中，所述海泡石的粒径优选为0.1～1μm，更优选为0.5～1μm。本发明加入的海泡石具有较大的比表面积，可以与活化硅藻土起到协同作用，进一步提高涂料对于甲醛的吸附性能，同时海泡石可以吸附部分纳米二氧化钛，从而使海泡石吸附的甲醛降解。

按质量百分比计，本发明提供的抗甲醛涂料包括纳米二氧化钛2～5％，优选为3～5％。在本发明中，纳米二氧化钛具有催化降解甲醛的能力，通过加入纳米二氧化钛可以与活化硅藻土起到协同作用，进一步提高其降解甲醛的能力。

按质量百分比计，本发明提供的抗甲醛涂料包括醋丙乳液20～30％，优选为25～30％。本发明采用醋丙乳液作为粘结料，可以调整涂料的流动性，同时醋丙乳液的流平性和涂刷性能优异，可以使涂料刷涂后表面光滑，表面性能优异，且醋丙乳液具有低温自成膜性能和良好的抗冻性，在低温下也可以进行涂覆。

按质量百分比计，本发明提供的抗甲醛涂料包括颜料3～8％，优选为4～5％。在本发明中，所述颜料优选包括钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄和钴蓝中的至少一种，更优选为钛白粉或氧化铁红。本发明通过加入颜料可以调节涂料的颜色，使涂料具有更好的美观性。

按质量百分比计，本发明提供的抗甲醛涂料包括填料10～20％，优选为10～15％。在本发明中，所述填料优选包括碳酸钙、超细高岭土、超细滑石粉、二氧化硅和云母粉中的至少一种，更优选为碳酸钙、超细高岭土或二氧化硅。本发明通过加入填料可以调节涂料的细度和流动性。

按质量百分比计，本发明提供的抗甲醛涂料包括助剂0.5～5％，优选为1～3％。在本发明中，所述助剂优选包括分散剂、润湿剂、成膜剂、消泡剂和增稠剂中的至少一种。在本发明中，所述分散剂优选为聚丙烯酸钠；所述润湿剂优选为甘油或二甲基亚砜；所述成膜剂优选为聚乙烯、玻璃纤维素或PTFE；所述消泡剂优选为乳化二甲基硅油；所述增稠剂优选为羟乙基纤维素。在本发明中，所述每种助剂的用量独立地优选为0.5～1％。本发明通过加入助剂可以对抗甲醛涂料的性能进行进一步的调整。

本发明对所述抗甲醛涂料中各组分的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。

本发明提供的抗甲醛涂料具有优异的吸附和降解甲醛的效果，可以用于作为室内涂料。

本发明还提供了上述技术方案所述抗甲醛涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、纳米二氧化钛和水混合，得到混合溶液；

(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与活化硅藻土混合，得到混合物；

(3)将所述步骤(2)得到的混合物与醋丙乳液、颜料、填料和助剂混合，得到抗甲醛涂料。

本发明将海泡石、纳米二氧化钛和水混合，得到混合溶液。

在本发明中，所述混合的方式优选为超声混合。本发明对所述超声混合的具体操作没有特殊的限定，能够使海泡石和纳米二氧化钛中水中均匀分散即可。本发明通过超声混合的方式，可以海泡石和纳米二氧化钛充分混合，从而使部分纳米二氧化钛被海泡石吸附。

得到混合溶液后，本发明将所述混合溶液与活化硅藻土混合，得到混合物。在本发明中，所述混合的方式优选为搅拌混合。本发明通过搅拌的方式可以使活化硅藻土与海泡石充分混合，同时使活化硅藻土充分吸附纳米二氧化钛。

得到混合物后，本发明将所述混合物与醋丙乳液、颜料、填料和助剂混合，得到抗甲醛涂料。在本发明中，所述混合的方式优选为搅拌混合。本发明对各组分混合的顺序没有特殊的限定，直接全部加入或者依次混合均可。

本发明的制备方法简单，成本低，适用于工业大规模生产。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种抗甲醛涂料，按质量百分比计，由以下组分组成：活化硅藻土20％，粒径为0.5～1μm的海泡石5％，纳米二氧化钛5％，醋丙乳液25％，颜料(钛白粉)5％，填料(超细高岭土)15％，助剂1％(羟乙基纤维素0.5％，甘油0.5％)和余量的水；

所述活化硅藻土的制备方法由以下步骤组成：

1)将硅藻土与水混合，得到硅藻土的质量浓度为30％的硅藻土混合液；

2)在搅拌条件下向所述步骤1)得到的硅藻土混合液中加入质量浓度为45％的浓硝酸溶液，当混合液的pH达到3时，停止加入浓硝酸溶液，搅拌均匀后静置4h进行改性处理，然后依次进行过滤、洗涤和干燥，得到改性硅藻土；

3)将所述步骤2)得到的改性硅藻土依次进行煅烧和破碎，得到活化硅藻土；所述煅烧的温度为650℃；所述煅烧的时间为5h；所述活化硅藻土的粒径为20～100nm；

所述抗甲醛涂料的制备方法，由以下步骤组成：

(1)将海泡石、纳米二氧化钛和水在超声条件下混合，得到混合溶液；

(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与活化硅藻土搅拌混合，得到混合物；

(3)将所述步骤(2)得到的混合物与醋丙乳液、颜料、填料和助剂搅拌混合，得到抗甲醛涂料。

实施例2

一种抗甲醛涂料，按质量百分比计，由以下组分组成：活化硅藻土25％，粒径为0.5～1μm的海泡石3％，纳米二氧化钛3％，醋丙乳液20％，颜料(钛白粉)5％，填料(超细高岭土)10％，助剂(羟乙基纤维素0.5％，甘油0.5％)和余量的水，其他条件和实施例1相同。

实施例3

一种抗甲醛涂料，按质量百分比计，由以下组分组成：活化硅藻土15％，粒径为0.5～1μm的海泡石5％，纳米二氧化钛5％，醋丙乳液25％，颜料(钛白粉)5％，填料(超细高岭土)15％，助剂(羟乙基纤维素0.5％，甘油0.5％)和余量的水，其他条件和实施例1相同。

对比例1

专利CN101921521一种用作面漆的抗甲醛纳米钛水性涂料，其重量配比组成为：水性聚氨酯树脂45％、钛白粉20％、竹炭粉6％、纳米钛2％、助剂5％、水22％；

按一般建筑乳胶漆生产工艺进行，经混合研磨调配成涂料。

实施例1～3和对比例1制备的抗甲醛涂料的性能如表1所示：

表1实施例1～3和对比例1制备的抗甲醛涂料的性能

从表1可以看出，本发明提供的抗甲醛涂料对于甲醛具有很高的分解效果，可以大幅度降低游离甲醛的含量，且抗甲醛涂料无味，干燥速率快且涂膜平整，满足现有技术的要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗甲醛涂料，按质量百分比计，包括以下组分：活化硅藻土10～20％，海泡石3～5％，纳米二氧化钛2～5％，醋丙乳液20～30％，颜料3～8％，填料10～20％，助剂0.5～5％和余量的水。

2.根据权利要求1所述的抗甲醛涂料，其特征在于，包括以下组分：活化硅藻土15～20％，海泡石4～5％，纳米二氧化钛3～5％，醋丙乳液25～30％，颜料4～5％，填料10～15％，助剂1～3％和余量的水。

3.根据权利要求1所述的抗甲醛涂料，其特征在于，所述海泡石的粒径为0.1～1μm。

4.根据权利要求1所述的抗甲醛涂料，其特征在于，所述颜料包括钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄和钴蓝中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的抗甲醛涂料，其特征在于，所述填料包括碳酸钙、超细高岭土、超细滑石粉、二氧化硅和云母粉中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的抗甲醛涂料，其特征在于，所述助剂包括分散剂、润湿剂、成膜剂、消泡剂和增稠剂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的抗甲醛涂料，其特征在于，所述活化硅藻土的制备方法包括以下步骤：

1)将硅藻土与水混合，得到硅藻土混合液；

2)将所述步骤1)得到的硅藻土混合液与浓硝酸溶液混合后进行改性处理，得到改性硅藻土；

3)将所述步骤2)得到的改性硅藻土依次进行煅烧和破碎，得到活化硅藻土。

8.根据权利要求1或7所述的抗甲醛涂料，其特征在于，所述活化硅藻土的粒径为20～100nm。

9.权利要求1～8任意一项所述抗甲醛涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、纳米二氧化钛和水混合，得到混合溶液；

(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与活化硅藻土混合，得到混合物；

(3)将所述步骤(2)得到的混合物与醋丙乳液、颜料、填料和助剂混合，得到抗甲醛涂料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合的方式为超声混合。