CN114316644A - 一种净化室内空气环保无机涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种净化室内空气环保无机涂料及其制备方法，所述净化室内空气环保无机涂料按总重量份数计，主要由以下原料制成：硅酸钾15‑30份，乳液1‑10份，碳酸钙20‑35份，钛白粉5‑15份，煅烧高岭土5‑10份，纤维素0.1‑0.5份，分散剂0.1‑0.5份，润湿剂0.1‑0.5份，消泡剂0.1‑0.5份，乙二醇0.5‑1.0份，去离子水25‑35份，高岭土负载纳米二氧化钛复合材料1‑5份。本发明的环保无机涂料具有净化室内空气，杀菌消毒等性能，同时具有良好的耐洗刷性，不易沉降，稳定性强，且燃烧性能等级符合《建筑内部装修设计防火规范》中对A级材料的要求。
Description
技术领域
本发明属于涂料领域，尤其涉及一种净化室内空气环保无机涂料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着生活水平的提高，人们对室内环境要求的标准越来越严苛。室内空气污染会引起眼、鼻、口、咽的刺激，造成人体呼吸系统疾病，肺功能下降，心脏压力增大，影响身体健康。因此具有室内空气净化功能的涂料成为一个重要的发展方向。
相对于传统的有机涂料来说，无机涂料产品多以水为分散介质，基料生产及使用对环境污染小，因此得到人们的高度重视。市场现有的无机涂料中，大多直接添加纳米二氧化钛粉体作为空气净化杀菌剂，其原理是利用纳米二氧化钛高光催化活性，当二氧化钛受到大于禁带宽度能量的光子照射后，处于价带的电子将从价带跃迁到导带，产生了电子-空穴对，电子具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与材料表面的羟基（-OH）反应，生成具有极强氧化性的羟基（-OH）自由基，活泼的羟基自由基可以将室内甲醛、苯、甲苯等装修化学污染物氧化分解，生成二氧化碳和水等无机物，从而达到净化室内空气的目的。但纳米二氧化钛极易团聚，将其分散在无机涂料体系中不易发挥光催化性能，净化室内空气能力有限，无法达到人们对室内环境要求的标准。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种净化室内空气环保无机涂料及其制备方法，本发明绿色环保无毒，并且具有优异的耐洗刷性、耐腐蚀性和抗菌防霉性，制备工艺简单。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用如下制备方案：
硅酸钾 15-30份；
乳液1-10份；
碳酸钙 20-35份；
钛白粉 5-15份；
煅烧高岭土 3-8份；
纤维素 0.1-0.5份；
分散剂 0.1-0.5份；
润湿剂 0.1-0.5份；
消泡剂 0.1-0.5份；
乙二醇 0.5-1.0份；
去离子水 25-35份；
高岭土负载纳米二氧化钛复合材料 1-5份。
作为本发明进一步的方案：所述一种净化室内空气环保无机涂料包括下述重量配比的组分：
硅酸钾 25份；
乳液 5份；
碳酸钙 24份；
钛白粉 8份；
煅烧高岭土 5份；
纤维素 0.4份；
分散剂 0.3份；
润湿剂 0.2份；
消泡剂 0.3份；
乙二醇 0.8份；
去离子水 28份；
高岭土负载纳米二氧化钛复合材料 3份。
作为本发明的优选方案，所述钛白粉为金红石型钛白粉，表面经过无机硅铝包膜处理，粒径小于1μm。
作为本发明的优选方案，所述纤维素为羟乙基纤维素。
作为本发明的优选方案，所述乳液为苯丙乳液、硅丙乳液、纯丙乳液中的任意一种。
另外，本发明还提供了上述净化室内空气环保无机涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）在室温环境下，在分散机中加入去离子水和纤维素，设置分散机转速为500r/min，分散50-90min，得到混合溶液；
（2）向混合溶液中依次加入分散剂、润湿剂、配方量40％的消泡剂，将其分散均匀；
（3）向步骤（2）混合溶液中加入硅酸钾，调整分散机转速为500-800r/min，搅拌分散10-30min，将其分散均匀；
（4）向步骤（3）混合溶液中按比例依次分别加入煅烧高岭土，钛白粉，碳酸钙，高岭土负载纳米二氧化钛复合材料 1-5份，设置分散机转速为1000-1500r/min，分散30-40min；
（5）降低转速为500-600r/min，依次加入剩余配方量60％的消泡剂、乙二醇，搅拌5-20min后加入乳液，将其作为辅助成膜物质，搅拌分散10-30min；
（6）最后调整整体粘度，保持转速300-500r/min，加入适量增稠剂分散搅拌10-20min，搅拌均匀，过滤，得到最终产物。
上述高岭土负载纳米二氧化钛复合材料制备方法包括以下步骤：
（1）将抑制剂冰醋酸加入到无水乙醇中，置于搅拌器上匀速搅拌均匀，同时向其中缓慢滴加钛酸丁酯，控制速度5s/滴，配成溶液A；
（2）再将无水乙醇、去离子水和三乙醇胺用超声波振荡器使溶液混合均匀配置成溶液B；
（3）将溶液B缓慢滴加到溶液A中，得到混合溶液C，在混合溶液C中加入高岭土粉体，搅拌分散30~60min，陈化15h得到其凝胶；
（4）将混合物凝胶置于真空干燥箱中干燥、研磨，置于400℃~700℃温度下煅烧，再次研磨得高岭土负载纳米二氧化钛复合材料。
本发明与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明为净化室内空气的无机涂料，安全无毒，绿色环保。
（2）本发明制备的净化室内空气环保无机涂料充分发挥了纳米二氧化钛在涂料中的光催化性能，改善了纳米二氧化钛在体系中极易团聚的性质，利用其光催化性能更好的分解室内甲醛，消毒杀菌，净化室内空气。
（3）本发明加入高岭土负载纳米二氧化钛复合材料，在无机体系中具有较好的稳定性，涂层具有优异的耐擦洗性，耐沾污性，与基体结合牢固，延展性好，无裂纹，不起皮脱落。
（4）本发明制备工艺简单，操作方便，适用于大规模生产制备和应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例的净化室内空气环保无机涂料由以下重量配比的组分组成：
硅酸钾（明佳CK140）15份，乳液（巴德富837A）1份，碳酸钙（科隆928）20份，钛白粉（龙蟒R996）5份，煅烧高岭土（DB-80）3份，羟乙基纤维素（HBR250）0.1份，分散剂（诺普斯5040）0.1份，润湿剂（陶氏BD109）0.1份，消泡剂（巴斯夫2410）0.1份，乙二醇（济南华赢）0.5份，去离子水25份，高岭土负载纳米二氧化钛复合材料1份；
（1）在室温环境中，按比例在分散机中加入去离子水和羟乙基纤维素，设置分散机转速为500r/min，分散50min，得到混合溶液；（2）向混合溶液中依次加入分散剂、润湿剂、配方量40％的消泡剂，搅拌分散10min，将其分散均匀；（3）向步骤（2）混合溶液中加入硅酸钾，调整分散机转速为500r/min，搅拌分散10min，将其分散均匀；（4）向步骤（3）混合溶液中按比例依次分别加入煅烧高岭土，钛白粉，碳酸钙，高岭土负载纳米二氧化钛复合材料，设置分散机转速为1000r/min，分散30min；（5）降低转速为500r/min，按比例加入剩余配方量60％的消泡剂、乙二醇，搅拌5min后在加入乳液，将其作为辅助成膜物质，搅拌分散10min；（6）最后调整整体粘度，保持转速300r/min，加入适量增稠剂分散搅拌10min，搅拌均匀，过滤，得到最终产物。
其中高岭土负载纳米二氧化钛复合材料制备方法如下：
（1）按1:15的组分摩尔比将抑制剂冰醋酸加入到2/3的无水乙醇中，置于搅拌器上匀速搅拌均匀，同时向其中缓慢滴加1摩尔比的钛酸丁酯，控制速度5s/滴，配成溶液A；
（2）再将剩余1/3无水乙醇、去离子水和三乙醇胺按15:3:0.5的摩尔比用超声波振荡器使溶液混合均匀配置成溶液B；
（3）将溶液B缓慢滴加到溶液A中，得到混合溶液C，在混合溶液C中加入高岭土粉体，使混合体系二氧化钛与高岭土的质量比为0.5，搅拌分散30min，陈化15h得到其凝胶；
（4）将混合物凝胶置于真空干燥箱中干燥、研磨，置于500℃温度下煅烧，再次研磨得高岭土负载纳米二氧化钛复合材料。
实施例2
本实施例的净化室内空气环保无机涂料由以下重量配比的组分组成：
硅酸钾（明佳CK140）30份，乳液（巴德富837A）10份，碳酸钙（科隆928）35份，钛白粉（龙蟒R996）15份，煅烧高岭土（DB-80）8份，羟乙基纤维素（HBR250）0.5份，分散剂（诺普斯5040）0.5份，润湿剂（陶氏BD109）0.5份，消泡剂（巴斯夫2410）0.5份，乙二醇（济南华赢）1.0份，去离子水35份，高岭土负载纳米二氧化钛复合材料5份；
（1）在室温环境中，按比例在分散机中加入去离子水和羟乙基纤维素，设置分散机转速为500r/min，分散90min，得到混合·溶液；（2）向混合溶液中依次加入分散剂、润湿剂、配方量40％的消泡剂，搅拌分散10min，将其分散均匀；（3）向步骤（2）混合溶液中加入硅酸钾，调整分散机转速为800r/min，搅拌分散10min，将其分散均匀；（4）向步骤（3）混合溶液中按比例依次分别加入煅烧高岭土，钛白粉，碳酸钙，高岭土负载纳米二氧化钛复合材料，设置分散机转速为1500r/min，分散40min；（5）降低转速为600r/min，按比例加入剩余配方量60％的消泡剂、乙二醇，搅拌5min后在加入乳液，将其作为辅助成膜物质，搅拌分散10min；（6）最后调整整体粘度，保持转速500r/min，加入适量增稠剂分散搅拌20min，搅拌均匀，过滤，得到最终产物。
其中高岭土负载纳米二氧化钛复合材料制备方法如下：
（1）按1:20的组分摩尔比将抑制剂冰醋酸加入到2/3的无水乙醇中，置于搅拌器上匀速搅拌均匀，同时向其中缓慢滴加1摩尔比的钛酸丁酯，控制速度5s/滴，配成溶液A；
（2）再将剩余1/3无水乙醇、去离子水和三乙醇胺按20:3:0.5的摩尔比用超声波振荡器使溶液混合均匀配置成溶液B；
（3）将溶液B缓慢滴加到溶液A中，得到混合溶液C，在混合溶液C中加入高岭土粉体，使混合体系二氧化钛与高岭土的质量比为1，搅拌分散30min，陈化15h得到其凝胶；
（4）将混合物凝胶置于真空干燥箱中干燥、研磨，置于550℃温度下煅烧，再次研磨得高岭土负载纳米二氧化钛复合材料。
实施例3
本实施例的净化室内空气环保无机涂料由以下重量配比的组分组成：
硅酸钾（明佳CK140）25份，乳液（巴德富837A）5份，碳酸钙（科隆928）24份，钛白粉（龙蟒R996）8份，煅烧高岭土（DB-80）5份，羟乙基纤维素（HBR250）0.4份，分散剂（诺普斯5040）0.3份，润湿剂（陶氏BD109）0.2份，消泡剂（巴斯夫2410）0.3份，乙二醇（济南华赢）0.8份，去离子水28份，高岭土负载纳米二氧化钛复合材料3份；
（1）在室温环境中，按比例在分散机中加入去离子水和羟乙基纤维素，设置分散机转速为500r/min，分散80min，得到混合溶液；（2）向混合溶液中依次加入分散剂、润湿剂、配方量40％的消泡剂，搅拌分散10min，将其分散均匀；（3）向步骤（2）混合溶液中加入硅酸钾，调整分散机转速为700r/min，搅拌分散10min，将其分散均匀；（4）向步骤（3）混合溶液中按比例依次分别加入煅烧高岭土，钛白粉，碳酸钙，高岭土负载纳米二氧化钛复合材料，设置分散机转速为1300r/min，分散35min；（5）降低转速为550r/min，按比例加入剩余配方量60％的的消泡剂、乙二醇，搅拌5min后在加入乳液，将其作为辅助成膜物质，搅拌分散10min；（6）最后调整整体粘度，保持转速400r/min，加入适量增稠剂分散搅拌15min，搅拌均匀，过滤，得到最终产物。
其中高岭土负载纳米二氧化钛复合材料制备方法如下：
（1）按1:25的组分摩尔比将抑制剂冰醋酸加入到2/3的无水乙醇中，置于搅拌器上匀速搅拌均匀，同时向其中缓慢滴加1摩尔比的钛酸丁酯，控制速度5s/滴，配成溶液A；
（2）再将剩余1/3无水乙醇、去离子水和三乙醇胺按25:3:0.5的摩尔比用超声波振荡器使溶液混合均匀配置成溶液B；
（3）将溶液B缓慢滴加到溶液A中，得到混合溶液C，在混合溶液C中加入高岭土粉体，使混合体系二氧化钛与高岭土的质量比为1.5，搅拌分散30min，陈化15h得到其凝胶；
（4）将混合物凝胶置于真空干燥箱中干燥、研磨，置于600℃温度下煅烧，再次研磨得高岭土负载纳米二氧化钛复合材料。
质检合格后，进行封罐包装。对以上实施例提供的净化室内空气环保无机涂料进行性能检测试验，测试结果如下表1所示。
表1 本发明提供的绿色环保无机涂料性能测试结果
以上各无机涂料甲醛净化率和甲苯净化率如下表2所示
表2 本发明提供的绿色环保无机涂料空气净化效果测试结果
| 无机涂料 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 甲醛净化率（％） | 85.4 | 86.8 | 85.7 |
| 甲苯净化率（％） | 80.1 | 82.6 | 78.5 |
根据上述试验测试结果可知，本发明制备的净化室内空气环保无机涂料及其制备方法，绿色无毒，性能优异，且有机物含量极低，满足对无机涂料的要求。
以上所述实施例仅为本发明的优选实施例，并不限于本发明，凡在本发明原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种净化室内空气环保无机涂料，其特征在于：所述一种净化室内空气环保无机涂料包括下述重量配比的组分：
硅酸钾 15-30份；
乳液1-10份；
碳酸钙 20-35份；
钛白粉 5-15份；
煅烧高岭土 3-8份；
纤维素 0.1-0.5份；
分散剂 0.1-0.5份；
润湿剂 0.1-0.5份；
消泡剂 0.1-0.5份；
乙二醇 0.5-1.0份；
去离子水 25-35份；
高岭土负载纳米二氧化钛复合材料 1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种净化室内空气环保无机涂料，其特征在于：所述一种净化室内空气环保无机涂料包括下述重量配比的组分：
硅酸钾 25份；
乳液 5份；
碳酸钙 24份；
钛白粉 8份；
煅烧高岭土 5份；
纤维素 0.4份；
分散剂 0.3份；
润湿剂 0.2份；
消泡剂 0.3份；
乙二醇 0.8份；
去离子水 28份；
高岭土负载纳米二氧化钛复合材料 1-5份。
3.根据权利要求2所述的一种净化室内空气环保无机涂料，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉，表面经过无机硅铝包膜处理，粒径小于1μm。
4.根据权利要求3所述的一种净化室内空气环保无机涂料，其特征在于，所述纤维素为羟乙基纤维素。
5.根据权利要求4所述的一种净化室内空气环保无机涂料，其特征在于，所述乳液为苯丙乳液、硅丙乳液、纯丙乳液中的任意一种。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种净化室内空气环保无机涂料，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
（1）室温环境下，在分散机中加入去离子水和纤维素，设置分散机转速为500r/min，分散50-90min，得到混合溶液；
（2）向混合溶液中依次加入分散剂、润湿剂、配方量40％的消泡剂，将其分散均匀；
（3）向步骤（2）混合溶液中加入硅酸钾，调整分散机转速为500-800 r/min，搅拌分散10-30min，将其分散均匀；
（4）向步骤（3）混合溶液中按比例依次分别加入煅烧高岭土，钛白粉，碳酸钙，高岭土负载纳米二氧化钛复合材料 1-5份，设置分散机转速为1000-1500 r/min，分散30-40min；
（5）降低转速为500-600r/min，依次加入剩余配方量60％的消泡剂、乙二醇，搅拌5-20min后加入乳液，将其作为辅助成膜物质，搅拌分散10-30min；
（6）最后调整整体粘度，保持转速300-500r/min，加入适量增稠剂分散搅拌10-20min，搅拌均匀，过滤，得到最终产物。
7.根据权利要求6所述的一种净化室内空气环保无机涂料，其特征在于，高岭土负载纳米二氧化钛复合材料制备方法包括以下步骤：
（1）将抑制剂冰醋酸加入到无水乙醇中，置于搅拌器上匀速搅拌均匀，同时向其中缓慢滴加钛酸丁酯，控制速度5s/滴，配成溶液A；
（2）再将无水乙醇、去离子水和三乙醇胺用超声波振荡器使溶液混合均匀配置成溶液B；
（3）将溶液B缓慢滴加到溶液A中，得到混合溶液C，在混合溶液C中加入高岭土粉体，搅拌分散30~60min，陈化15h得到其凝胶；
（4）将混合物凝胶置于真空干燥箱中干燥、研磨，置于400℃~700℃温度下煅烧，再次研磨得高岭土负载纳米二氧化钛复合材料。
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