CN115433507A - 一种光催化除甲醛的水性环保涂料及其制备方法 - Google Patents
一种光催化除甲醛的水性环保涂料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115433507A CN115433507A CN202211052911.XA CN202211052911A CN115433507A CN 115433507 A CN115433507 A CN 115433507A CN 202211052911 A CN202211052911 A CN 202211052911A CN 115433507 A CN115433507 A CN 115433507A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- formaldehyde
- coating
- solution
- friendly
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 212
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 50
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012745 toughening agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 35
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 5
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 5
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCC\C=C/C\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCCC IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 0.000 claims description 2
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920003081 Povidone K 30 Polymers 0.000 claims description 2
- 229920003082 Povidone K 90 Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 2
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 2
- 125000005456 glyceride group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000000787 lecithin Substances 0.000 claims description 2
- 229940067606 lecithin Drugs 0.000 claims description 2
- 235000010445 lecithin Nutrition 0.000 claims description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229950008882 polysorbate Drugs 0.000 claims description 2
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 claims description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- -1 sorbitan fatty acid Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 6
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003570 air Substances 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 3
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000008098 formaldehyde solution Substances 0.000 description 2
- 238000002356 laser light scattering Methods 0.000 description 2
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 206010019233 Headaches Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 206010068319 Oropharyngeal pain Diseases 0.000 description 1
- 201000007100 Pharyngitis Diseases 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 231100000869 headache Toxicity 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D175/04—Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/20—Diluents or solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
- C08K2003/2241—Titanium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供了一种光催化除甲醛的水性环保涂料，以质量份数计，包括：增韧剂0.5‑1.5份、分散剂0.5‑1.5份、表面活性剂0.5‑1.5份、水400‑900份、光催化剂10‑30份、水性聚氨酯复合酯50‑300份。该涂料的制备方法为：将增韧剂、分散剂和表面活性剂分散至水溶剂中，得到溶液A。将光催化剂分散至溶液A中，得到悬浊液B。向悬浊液B中缓慢加入水性聚氨酯复合酯，并持续搅拌至水性聚氨酯复合酯与悬浊液B混合均匀后，得到所述光催化除甲醛的水性环保涂料。本发明涂料使用过程中不仅不会产生易挥发有毒有机化合物，还可以有效的吸收‑光催化分解甲醛。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种光催化除甲醛的水性环保涂料及其制备方法。
背景技术
甲醛是较为常见且危害较大的挥发性有机物之一。人体长期处在甲醛浓度超过安全标准的环境中会导致很多疾病，如喉咙痛、头疼、免疫功能紊乱，严重的会引发癌症。
如何有效去除人体所处环境内的甲醛，是现在的重点研究方向。现有技术一般通过：(一)改进装饰装潢材料、家具材料等来减少甲醛的释放量。(二)采取措施将环境内空气的甲醛吸收并分解。
涂料是装饰装潢材料中最常用的材料之一，然而传统的涂料一般含有大量的有机溶剂，含有大量甲醛、苯等易挥发性有机物质，会造成室内甲醛浓度超标。虽然现有技术也有可吸收-催化分解甲醛的涂料，但是对甲醛的吸收和催化分解效果并不理想。因此，迫切需要一种水溶性且具有良好的吸收-催化分解甲醛功效的涂料。
发明内容
为了弥补现有技术的缺陷，提供一种水溶性且具有良好的吸收-催化分解甲醛功效的涂料，本发明示例性的提供了一种光催化除甲醛的水性环保涂料，以质量份数计，包括：增韧剂0.5-1.5份、分散剂0.5-1.5份、表面活性剂0.5-1.5份、水400-900份、光催化剂10-30份、水性聚氨酯复合酯50-300份。
本发明示例性的提供了一种增韧剂，包括：聚乙二醇、丙二醇、甘油中的至少一种。
本发明示例性的提供了一种分散剂，包括：PVP-K30分散剂、PVP-K60分散剂、PVP-K90分散剂、SN-5040分散剂中的至少一种。
本发明示例性的提供了一种表面活性剂，包括：十二烷基硫酸钠、硅酸钠、硬脂酸、脂肪酸甘油酯、聚山梨酯、脂肪酸山梨坦、卵磷脂中的至少一种。
本发明示例性的提供了一种光催化剂，为：自制纳米二氧化钛粉体、氮化碳、P25二氧化钛中的一种。
本发明示例性的提供了一种光催化剂，为：粒径5-100nm的粉体。
本发明示例性的提供了一种自制纳米二氧化钛粉体的制备方法，包括：
首先将无水乙醇和钛酸四异丙酯混合得到溶液C。将无水乙醇和去离子水混合得到溶液D。
然后在持续搅拌条件下，向溶液D中缓慢滴加溶液C。滴加完毕后继续搅拌100-150分钟，得到混合液E。
之后将混合液E置于75-90℃环境中20-40小时进行反应。
最后待反应完毕，收集固相组分，固相组分经清洗并烘干后得到自制纳米二氧化钛粉体。
申请人经过研究，并非所有的光催化剂都可以达标本申请优异的光催化分解甲醛的效果，相比其余市售光催化剂，采用上述特定配方量和制备方法下得到的纳米二氧化钛具有非常优异的、显著超越现有其他光催化剂的光催化分解甲醛能力。
本发明示例性的提供了一种溶液C，以质量百分数计，包括8-15％的钛酸四异丙酯，余量为无水乙醇。
本发明示例性的提供了一种溶液D，以质量百分数计，包括30-40％的去离子水，余量为无水乙醇。
本发明示例性的提供了一种自制纳米二氧化钛粉体，该自制纳米二氧化钛粉体的粒径为15-50nm。
本发明示例性的提供了一种水性聚氨酯复合酯包括：聚碳酸酯-水性聚氨酯、聚醚-水性聚氨酯、丙烯酸酯-水性聚氨酯。
该涂料为水性涂料，相比有机溶剂型涂料在环保方面有显著进步。此外，本发明所得涂料可在自然光的作用下，高效吸收和催化分解甲醛。尤其是采用了15-50nm的自制纳米二氧化钛粉体作为光催化剂后，本发明所得涂料对甲醛的去除速率可达到230mg/(m3·h)以上，显著优于现有的其他光催化吸收-分解甲醛的涂料。
此外，本发明还示例性的提供了一种光催化除甲醛的水性环保涂料的制备方法，包括：
以质量份数计，准备：增韧剂0.5-1.5份、分散剂0.5-1.5份、表面活性剂0.5-1.5份、水400-900份、光催化剂10-30份、水性聚氨酯复合酯 50-300份。所述增韧剂、分散剂、表面活性剂、光催化剂、水性聚氨酯复合酯采用上述示例中的至少一种。
然后采用下述制备步骤进行制备：
S1、将增韧剂、分散剂和表面活性剂分散至水溶剂中，得到溶液A。
S2、将光催化剂分散至溶液A中，得到悬浊液B。
S3、向悬浊液B中缓慢加入水性聚氨酯复合酯，并持续搅拌至水性聚氨酯复合酯与悬浊液B混合均匀后，得到所述光催化除甲醛的水性环保涂料。
采用上述方法可以制备得到本发明可在自然光的作用下，高效吸收- 催化分解甲醛的水溶性环保涂料。
本发明至少具有以下有益效果中的一项：
(1)本发明涂料为一种环保无毒的水性涂料，使用过程中不仅不会产生易挥发有毒有机化合物，还可以有效的吸收-光催化分解甲醛。
(2)本发明涂料光催化分解甲醛的效率可达230mg/(m3·h)以上，显著优越于现有添加到涂料中的其他光催化剂。
(3)本发明涂料具有优异的使用性能，具有优异的附着力和硬度。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的TiO2纳米粉体的扫描电子显微镜 (SEM)图。
图2为本发明实施例1制备的TiO2纳米粉体的激光光散射法测定的粒径分布图。
图3为本发明所得涂料中纳米TiO2光催化剂的添加量与除甲醛性能的关系图。
图4为本发明所得涂料中光催化剂种类与除甲醛性能、涂覆效果对比图。
图5为本发明实施例1制备的涂料光催化降解甲醛性能图。
图6为本发明实施例1和对比例1、2、3所制备的涂料在玻璃上的附着力测试图。
图7为本发明实施例1制备的涂料在不同基材上的附着力测试图。
具体实施方式
下面结合实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将结合实施方式来详细说明本发明。
实施例1
一种光催化除甲醛的水性环保涂料，基于下述方法制备得到：
制备光催化剂：
首先分别量取9mL无水乙醇和1mL钛酸四异丙酯置于烧杯中，搅拌混合均匀得到溶液C。分别量取14mL无水乙醇和6mL去离子水置于烧杯中，混合均匀得到溶液D。
然后在持续磁力搅拌条件下，向溶液D中缓慢滴加溶液C，滴加完毕之后继续搅拌120分钟，得到混合液E。
之后将混合液E移入水热反应釜中，在80℃环境下反应24小时。
待反应结束后，收集固体沉淀，用乙醇清洗数次，烘干后得到自制纳米二氧化钛粉体，该自制纳米二氧化钛粉体即为所述光催化剂。
制备光催化除甲醛的水性环保涂料：
S1、取4mL去离子水置于烧杯中，然后依次加入10mg聚乙烯吡咯烷酮、10mg聚乙二醇和10mg十二烷基硫酸钠，搅拌至全部溶解得到溶液A。
S2、将200mg上述自制纳米二氧化钛粉体分散至溶液A中，超声 10分钟使粉体分散均匀，得到溶液B。
S3、向溶液B中缓慢加入1mL聚丙烯酸酯-水性聚氨酯的水性聚氨酯复合酯，并持续搅拌30分钟至水性聚氨酯复合酯与溶液B混合均匀后，得到所述光催化除甲醛的水性环保涂料。
实施例2
其余步骤与实施例1相同，区别在于：步骤S2中自制纳米二氧化钛粉体的添加量为：100mg。
实施例3
其余步骤与实施例1相同，区别在于：步骤S2中自制纳米二氧化钛粉体的添加量为：400mg。
对比例1
一种光催化除甲醛的水性环保涂料，基于下述方法制备得到：
制备光催化剂：
称取5g尿素放入坩埚中用锡纸包裹后置于管式炉，在550℃空气气氛煅烧2h，得到氮化碳。所得氮化碳即为所述光催化剂。
制备光催化除甲醛的水性环保涂料：
S1、取4mL去离子水置于烧杯中，然后依次加入10mg聚乙烯吡咯烷酮、10mg聚乙二醇和10mg十二烷基硫酸钠，搅拌至全部溶解得到溶液A。
S2、将200mg上述自制氮化碳或采用市售氮化碳，分散至溶液A中，超声10分钟使粉体分散均匀，得到溶液B。
S3、向溶液B中缓慢加入1mL聚丙烯酸酯-水性聚氨酯的水性聚氨酯复合酯，并持续搅拌30分钟至水性聚氨酯复合酯与溶液B混合均匀后，得到所述光催化除甲醛的水性环保涂料。
对比例2
一种光催化除甲醛的水性环保涂料，基于下述方法制备得到：
S1、取4mL去离子水置于烧杯中，然后依次加入10mg聚乙烯吡咯烷酮、10mg聚乙二醇和10mg十二烷基硫酸钠，搅拌至全部溶解得到溶液A。
S2、将200mg市售P25二氧化钛粉体，分散至溶液A中，超声10分钟使粉体分散均匀，得到溶液B。
S3、向溶液B中缓慢加入1mL聚丙烯酸酯-水性聚氨酯的水性聚氨酯复合酯，并持续搅拌30分钟至水性聚氨酯复合酯与溶液B混合均匀后，得到所述光催化除甲醛的水性环保涂料。
对比例3
该对比例中在步骤(2)中不添加任何光催化剂，得到涂料命名为 No catalyst。其余步骤与实施例1相同。
利用扫描电子显微镜(SEM)对实施例1中制备所得TiO2纳米粉体进行了表征，如图1所示，可以清楚的看到粉体纳米颗粒的尺寸在15-50 纳米范围。
对实施例1中制备所得TiO2进行激光光散射测定所得的TiO2纳米粉体的粒度分布，如图2所示，与SEM观察的结果基本一致。
将实施例1和对比例1-2所得光催化除甲醛的水性环保涂料进行光催化甲醛分解效率测试，以考察所得涂料对甲醛的分解效率。
甲醛分解效率测试的方法：
(1)移取0.2mL实施例1和对比例1-4所得涂料，均匀涂覆在2.5*2.5cm的玻璃片上，自然风干之后放置24h，得到有涂料涂层的玻璃片。
(2)将有涂料涂层的玻璃片放置于光催化反应器中，涂层面朝上。向反应器中加入固定量和固定浓度的甲醛水溶液，然后将反应器密封加热至甲醛水溶液完全挥发，保障实施例1和对比例1-4所在光催化反应器内甲醛的初始浓度接近。
(3)采用Xe灯作为光源，提供波长范围主要在360-780nm的模拟太阳光，照射到涂层表面最大的光功率密度为200mW/cm2，进行光催化反应除甲醛。每间隔1h测试光催化反应器内甲醛的浓度，基于计算式(一) 计算甲醛去除速率。
计算式(一)：
P＝(V0-V)/T，其中P为甲醛去除速率，计量单位：mg/(m3·h)，V0 为光催化反应器中甲醛气体的初始含量，计量单位：mg/m3，V为7小时后光催化反应器中甲醛气体的含量，计量单位：mg/m3，T为测试时间，本次测试中取7小时。
上述测试中，均采用酚试剂分光光度计法检测容器中的甲醛含量。
图3(A)为添加不同光催化剂涂料的除甲醛性能图，图3(B)为添加不同含量纳米TiO2光催化剂的涂料涂覆在玻璃上的照片。由图3(B)可以看出，各涂料都可以在玻璃表面均匀涂覆。由图3(A)可以看出，涂料在光催化除甲醛的过程中，密闭空间内的甲醛含量随着光照时间的延长而降低。涂料中光催化剂含量达到200mg时为最佳的催化剂添加量。
图4(A)为添加不同光催化剂的各种涂料的除甲醛性能，图4(B)为各种涂料涂覆在玻璃上的实物照片。由图4(B)可以看出，各种涂料都可以均匀涂覆在玻璃表面。由图4(A)可以看出，添加纳米TiO2粉体的涂料相比添加C3N4和商业P25的涂料具有更好的光催化除甲醛性能。由图1和图2可以看出自制的TiO2纳米粉体具有较小的粒径且分散较均匀，其粒径分布在15-50nm范围。
图5(A)为实施例1制备的涂料在密闭空间中光照七小时的甲醛含量变化图，图5(B)为实施例1制备的涂料在密闭空间中光照七小时的甲醛浓度变化图。由图5(A)可以中可以看出实施例1制备的涂料在密闭空间中光照七小时后，甲醛浓度从1779mg/m3下降到143mg/m3，由图5(B)可以看出，实施例1制备的涂料在密闭空间中光照七小时后，甲醛降解了约92％，经过计算，实施例1制备的涂料，甲醛的去除速率达到了234 mg/(m3·h)，表明本发明环保涂料具有优异的光催化除甲醛的活性，有良好的应用前景。相比于本发明优异的光催化分解甲醛能力，现有技术如中国发明专利(申请号202010229887.7)公开了一种除甲醛的水性环保涂料及其制备方法，所制备的涂料经过24h可以将空气中的甲醛浓度从120mg/m3降低至8.2mg/m3，对应甲醛去除速率约为4.7mg/(m3·h)。中国发明专利(申请号201710355903.5)公开了一种具有光催化降解甲醛功能的超双疏涂料及其制备方法和应用，所制备的涂料经过48h可以将空气中的甲醛浓度从约5500mg/m3降低至1250mg/m3，对应甲醛去除速率约为89mg/(m3·h)。
可见，无论是与在相同检测环境下的纵向对比，还是与其他现有技术的横向对比，本发明所得光催化除甲醛的水性环保涂料的甲醛去除速率都具有显著优势。其原因在于：本发明自制的TiO2纳米粉体具有特定的粒径分布：在15-50nm范围内，同时本发明自制的TiO2在醇水溶剂中合成使其在该涂料中拥有较好的分散性，因此，本发明自制的TiO2纳米粉体可以均匀的分散在涂料中且不影响涂料本身的性能，并且具有更高的光催化活性，从而表现出极为优异的降解甲醛的性能。而现有的二氧化钛光催化剂，如P25则很容易在涂料中发生团聚而沉降析出，从而导致其光催化效果的下降。
根据GB/T6739-2006标准的铅笔法对实施例1和对比例1、2、3进行硬度测试，测试结果在表1中列出。利用GB/T9286-2021标准的划格法对实施例1和对比例1、2、3进行附着力测试，测试结果在表1和图6 给出。
表1不同光催化涂层硬度和附着力的测试结果
| 涂料 | 硬度 | 附着力 |
| No catalyst | 4H | 0 |
| TiO<sub>2</sub>-200 | 3H | 1 |
| C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>-200 | 2H | 3 |
| P25-200 | 3H | 2 |
由表1的数据可知，TiO2-200光催化涂料具有较为优异的硬度和附着力。
图7为实施例1制备的涂料在不同基材上的附着力，由图7和表2 的结果可知，该涂料在玻璃和木材上具有较好的附着力。
表2涂料在不同基材上的附着力
| 基材 | 玻璃 | 木材 | 塑料 | 金属 |
| 附着力 | 1 | 0 | 5 | 3 |
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/ 方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/ 方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种光催化除甲醛的水性环保涂料，其特征在于，以质量份数计，包括：增韧剂0.5-1.5份、分散剂0.5-1.5份、表面活性剂0.5-1.5份、水400-900份、光催化剂10-30份、水性聚氨酯复合酯50-300份。
2.根据权利要求1所述光催化除甲醛的水性环保涂料，其特征在于，所述增韧剂包括：聚乙二醇、丙二醇、甘油中的至少一种。
3.根据权利要求1所述光催化除甲醛的水性环保涂料，其特征在于，所述分散剂包括：PVP-K30分散剂、PVP-K60分散剂、PVP-K90分散剂、SN-5040分散剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述光催化除甲醛的水性环保涂料，其特征在于，所述表面活性剂包括：十二烷基硫酸钠、硅酸钠、硬脂酸、脂肪酸甘油酯、聚山梨酯、脂肪酸山梨坦、卵磷脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述光催化除甲醛的水性环保涂料，其特征在于，所述水性聚氨酯复合酯包括：聚碳酸酯-水性聚氨酯、聚醚-水性聚氨酯、丙烯酸酯-水性聚氨酯。
6.根据权利要求1所述光催化除甲醛的水性环保涂料，其特征在于，所述光催化剂为粒径5-100nm的粉体。
7.根据权利要求6所述光催化除甲醛的水性环保涂料，其特征在于，所述光催化剂为：自制纳米二氧化钛粉体；
所述自制纳米二氧化钛粉体采用下述方法制备得到：
首先将无水乙醇和钛酸四异丙酯混合得到溶液C；将无水乙醇和去离子水混合得到溶液D；
然后在持续搅拌条件下，向溶液D中缓慢滴加溶液C；滴加完毕后继续搅拌100-150分钟，得到混合液E；
之后将混合液E置于75-90℃环境中20-40小时进行反应；
最后待反应完毕，收集固相组分，固相组分经清洗并烘干后得到自制纳米二氧化钛粉体。
8.根据权利要求7所述光催化除甲醛的水性环保涂料，其特征在于，以质量百分数计，所述溶液C中包括8-15％的钛酸四异丙酯，余量为无水乙醇；以质量百分数计，所述溶液D中包括30-40％的去离子水，余量为无水乙醇。
9.根据权利要求7所述光催化除甲醛的水性环保涂料，其特征在于，选取粒径15-50nm的二氧化钛粉体作为自制纳米二氧化钛粉体。
10.一种光催化除甲醛的水性环保涂料的制备方法，其特征在于，准备如权利要求1-9任一光催化除甲醛的水性环保涂料所述配方量和组成的原料，通过下述步骤制备得到所述光催化除甲醛的水性环保涂料：
S1、将增韧剂、分散剂和表面活性剂分散至水溶剂中，得到溶液A；
S2、将光催化剂分散至溶液A中，得到悬浊液B；
S3、向悬浊液B中缓慢加入水性聚氨酯复合酯，并持续搅拌至水性聚氨酯复合酯与悬浊液B混合均匀后，得到所述光催化除甲醛的水性环保涂料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211052911.XA CN115433507A (zh) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 一种光催化除甲醛的水性环保涂料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211052911.XA CN115433507A (zh) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 一种光催化除甲醛的水性环保涂料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115433507A true CN115433507A (zh) | 2022-12-06 |
Family
ID=84244701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211052911.XA Pending CN115433507A (zh) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 一种光催化除甲醛的水性环保涂料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115433507A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117343633A (zh) * | 2023-11-07 | 2024-01-05 | 广东卡百利新材料科技有限公司 | 一种抗甲醛的内墙涂料 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105110368A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-12-02 | 哈尔滨理工大学 | 具有高自然光催化活性的纯锐钛矿相TiO2绿色制备方法 |
| CN108822604A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-11-16 | 苏州蓝沃奇纳米科技有限公司 | 一种涂层组合物、自清洁水性纳米涂层及结构体 |
-
2022
- 2022-08-31 CN CN202211052911.XA patent/CN115433507A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105110368A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-12-02 | 哈尔滨理工大学 | 具有高自然光催化活性的纯锐钛矿相TiO2绿色制备方法 |
| CN108822604A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-11-16 | 苏州蓝沃奇纳米科技有限公司 | 一种涂层组合物、自清洁水性纳米涂层及结构体 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117343633A (zh) * | 2023-11-07 | 2024-01-05 | 广东卡百利新材料科技有限公司 | 一种抗甲醛的内墙涂料 |
| CN117343633B (zh) * | 2023-11-07 | 2024-03-22 | 广东卡百利新材料科技有限公司 | 一种抗甲醛的内墙涂料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6857659B2 (ja) | 大気汚染物質を分解するための光触媒複合材料 | |
| Jiang et al. | Synthesis of ZnO particles with multi-layer and biomorphic porous microstructures and ZnO/rGO composites and their applications for photocatalysis | |
| CN109482179A (zh) | TiO2/石墨烯/纳米银复合光催化剂的制备及其对甲醛的降解 | |
| US6645460B2 (en) | Titanium hydroxide and photocatalytic coating agent | |
| CN113164867B (zh) | 富勒烯及其衍生物复合材料在降解甲醛、室内VOCs或抑菌中的应用 | |
| CN104789067A (zh) | 一种碳量子点可见光光触媒涂料及其制备方法 | |
| CN115433507A (zh) | 一种光催化除甲醛的水性环保涂料及其制备方法 | |
| CN109174075A (zh) | 一种用于光催化降解VOCs的稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料及其制备方法 | |
| Khasevani et al. | Green synthesis of ternary carbon dots (CDs)/MIL-88B (Fe)/Bi2S3 nanocomposite via MOF templating as a reusable heterogeneous nanocatalyst and nano-photocatalyst | |
| Kedruk et al. | Facile low-cost synthesis of highly photocatalitycally active zinc oxide powders | |
| Amorim et al. | Antifungal and photocatalytic activity of smart paint containing porous microspheres of TiO2 | |
| Godino-Ojer et al. | Enhanced catalytic performance of ZnO/carbon materials in the green synthesis of poly-substituted quinolines | |
| CN109126764B (zh) | 一种单分散黑色钒酸铋胶体颗粒的制备方法 | |
| JP5090787B2 (ja) | 酸化チタン複合粒子水分散液及びその製造方法 | |
| JP3567693B2 (ja) | 固定化光触媒の製造方法および有害物質の分解・除去方法 | |
| CN104768642A (zh) | 光催化剂和光催化剂的制造方法 | |
| CN107486203B (zh) | 一种可回收漂浮型复合光催化球及其制备方法和应用 | |
| CN114570377B (zh) | 一种微波催化降解含抗生素有机废水的方法及其催化剂 | |
| CN116037093A (zh) | 氧化锌/氧化钛复合光催化剂及其制备方法和在光照降解硫化氢中的应用 | |
| Yu et al. | p-BNMR/TiO2 hybrid materials with exposing the {001} facet for enhanced photocatalytic application in treatment of antibiotic contaminants | |
| CN109331803B (zh) | 二氧化钛-石墨烯复合材料及其在光触媒纳米溶胶中的应用 | |
| CN109365005B (zh) | 高催化降解性能光触媒水溶胶及其生产工艺 | |
| JP2001276615A (ja) | 光触媒用酸化チタン粉末 | |
| Cho et al. | Preparation of C60 (O) n-ZnO nanocomposite under electric furnace and photocatalytic degradation of organic dyes | |
| CN107585784B (zh) | 一种制备介孔混相TiO2纳米晶的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221206 |