CN115537061A - 一种水性漆异味清除剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及异味清除技术领域，提供了一种水性漆异味清除剂，按重量份数计，包括改性纳米二氧化钛40‑60份、纳米氧化铝10‑20份、纳米氧化锆10‑20份、硅藻泥10‑20份、纳米纤维素20‑30份、氧化石墨烯10‑20份、离子液体10‑20份、无水乙醇10‑20份、表面活性剂10‑20份、分散剂5‑10份；其可持续并高效地发挥吸附甲醛及清除异味的效果。
Description
技术领域
本发明涉及异味清除技术领域，具体而言，涉及一种水性漆异味清除剂及其制备方法。
背景技术
随着经济水平的发展，人们的生活水平日益提高，人们对保持环境洁净及空气清新的要求也越来越高。但是，随着城市化进程的加快，环境污染日益严重，人们接触的有害物质及异味(甲醛、酚、醇等含氧有机物；硫化氢、二氧化硫等硫化合物；氨气、胺类等氮化合物等)的概率在增加，尤其是甲醛，在装修、家具等接触中最为频繁，也是最为直接的；长期接触这些物质会对人们的神经系统、呼吸系统、内分泌系统、消化系统等都会产生很大的危害，对健康造成很大的影响。而甲醛以外的其他物质相对甲醛而言的危害性及持久性较低，因此，当代家居生活中，如何对人们接触的有害物质及异味(甲醛)进行清除，是人们越来有关注的问题。
目前常见的涂料主要有乳胶漆和水性漆，乳胶漆是传统涂料，以合成树脂乳液为基料，以水为分散介质，加入颜料、填料和助剂，经一定工艺过程制成的涂料，也叫乳胶涂料；水性漆是以丙烯酸、水性聚氨酯或丙烯酸改性水性聚氨酯为主要原料，以水作溶剂或者分散介质的涂料，水性漆对人体无害，不污染环境。但是，现有市面上的水性漆虽然不会污染环境，但是不能去除涂刷环境中原有的异味(甲醛)，对环境也没有进一步改善作用和效果，长期接触过程中难免对人体造成伤害。
发明内容
基于上述问题，本发明提供了一种水性漆异味清除剂，按重量份数计，包括改性纳米二氧化钛40-60份、纳米氧化铝10-20份、纳米氧化锆10-20份、硅藻泥10-20份、纳米纤维素20-30份、氧化石墨烯10-20份、离子液体10-20份、无水乙醇10-20份、表面活性剂10-20份、分散剂5-10份。
进一步地，按重量份数计，包括改性纳米二氧化钛40-50份、纳米氧化铝10-15份、纳米氧化锆10-15份、硅藻泥15-20份、纳米纤维素20-25份、氧化石墨烯10-15份、离子液体15-20份、无水乙醇15-20份、表面活性剂15-20份、分散剂5-10份。
进一步地，所述改性纳米二氧化钛为利用氟硅-海藻泥对纳米二氧化钛进行改性处理。
进一步地，所述改性纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：取适量的去离子水、异丙醇于反应瓶中，加入含氟丙烯酸及二氧化硅的水分散液以及纳米二氧化钛，再加入适量的硅烷偶联剂、铝酸酯类偶联剂和偶氮二异丁腈，然后加入稀释剂和中和剂混合均匀，高温条件下反应一段时间，冷却至室温后，再次加入适量的二氧化硅的水分散液及纳米二氧化钛，高速分散后，即得改性纳米二氧化钛。
由于氟硅共改性纳米二氧化钛在高温固化成膜过程中，纳米二氧化钛、有机硅树脂和有机氟树脂三者之间存在一定程度的表面张力梯度，导致有机氟、有机硅链段会快速结合并迁移到纳米二氧化钛内侧面快速成膜，即以高粘合力及成膜力将纳米二氧化钛暴露在外直接跟大气等外部环境接触，从而提供优异的成膜性能及附着力，并可将纳米二氧化钛持续高效吸附并分解甲醛，对氨气和苯等物质异味的去除效果明显。
本发明在对纳米二氧化钛改性的过程中，通过分次加入纳米二氧化钛并配合以适量的二氧化硅，这样可提高纳米二氧化钛的分散性以及在体系中的浓度梯度，从而可使纳米二氧化钛在使用过程中，随着使用时间的推移，仍可持续发挥吸附甲醛及清除异味的效果。
本发明为了使得上述的清除剂的分散性更好，从而发挥更佳的去除效果，纳米氧化铝、纳米氧化锆的加入可使得所制改性纳米二氧化钛颗粒在体系的表面光滑、规整且分散均匀，然后添加纳米纤维素、氧化石墨烯对其进行包覆，由于添加的纳米纤维素、氧化石墨烯具有静电排斥和空间位阻稳定作用，提高了改性纳米二氧化钛的分散稳定性，不易脱落；且在纳米纤维素、氧化石墨烯形成的多空结构下，使得纳米二氧化钛分散更均匀，有较大比表面积，易于吸附气体分子，从而可发挥优异的净化效果，对异味的去除效果更佳。本发明使用的离子液体如咪唑离子液体可以以共价键结合的形式附着在氧化石墨烯纳米片的表面，促进氧化石墨烯在体系中的分散作用，并有助于附着于其上的纳米二氧化钛分散更均匀。
进一步地，所述离子液体催化剂为DBU型功能离子液体、季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子、吡咯盐离子和卤素离子液体催化剂中的一种。
进一步地，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸、季铵化物、烷基葡糖苷或卵磷脂中的一种或几种。
进一步地，分散剂为聚丙烯酸钠盐、六偏磷酸钠、4-羟基二苯甲酮、二苯甲酚、苯氧乙酸中的一种或几种。
本发明还提供了一种上述水性漆异味清除剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：在反应釜中，加入先加入1/3重量份的氧化石墨烯及1/3重量份的纳米纤维素、1/3重量份的硅藻泥、去离子水、分散剂，加热至60～80℃，在1200-1600转/分钟的转速下，搅拌15-20分钟，再加入改性纳米二氧化钛继续搅拌；
S2：待分散均匀后，再加入纳米氧化铝、纳米氧化锆和剩余的纳米纤维素、剩余的氧化石墨烯和剩余的硅藻泥，在800-950转/分钟的转速下，搅拌1小时；然后加入离子液体、分散剂，在300-450转/分钟的转速，100℃下搅拌8小时，冷却至室温；
S3：加入去离子水，在氮气保护下，在500转/分钟的转速，100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入无水乙醇、表面活性剂，在2000转/分钟的转速，在室温下搅拌1小时，即得到水性漆异味清除剂。
本发明所得到的异味清除剂，不仅可应用于水性漆涂覆后的墙体及室内环境中，还可应用到厨房异味、装修甲醛等异味以及汽车内饰异味等环境中，都具有良好的去除异味的效果，对于甲醛、氨气和苯等物质去除效果明显。
本发明制备方法，先制备预乳化液，并与部分氧化石墨烯、部分纳米纤维素预先混合交织，预先形成网格结构，以备后续加入的改性纳米二氧化钛能更均匀地分散于体系中，且能更稳定地填充网格的空隙之中；然后加入纳米氧化铝、纳米氧化锆和剩余的纳米纤维素和氧化石墨烯，这样可以使得网格结构与改性纳米二氧化钛之间的交织作用更强更稳定，使得前后形成的双层网格结构可以将改性纳米二氧化钛填充、附着作用更强，而且也可使得改性后的氟硅与纳米二氧化钛间的交织作用更强，双层网格结构使得体系更稳定，从而可保持纳米二氧化钛更好地附着及成膜稳定性，从而可持续并高效地发挥净化及除异味的效果。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
1.本发明水性漆异味清除剂利用氟硅共改性纳米二氧化钛在高温固化成膜过程中，纳米二氧化钛、有机硅树脂和有机氟树脂三者之间存在一定程度的表面张力梯度，导致有机氟、有机硅链段会快速结合并迁移到纳米二氧化钛内侧面快速成膜，即以高粘合力及成膜力将纳米二氧化钛暴露在外直接跟大气等外部环境接触，从而提供优异的成膜性能及附着力，并可将纳米二氧化钛持续高效吸附并分解甲醛，消除异味；并且清除剂中纳米二氧化钛可形成浓度梯度，从而可持续发挥吸附甲醛及清除异味的效果，且纳米二氧化钛分散更均匀、附着力更强，使得除异味的效果更加持久稳定。
2.本发明制备方法，先制备预乳化液，并与部分氧化石墨烯、部分纳米纤维素预先混合交织，预先形成网格结构，以备后续加入的改性纳米二氧化钛能更均匀地分散于体系中，且能更稳定地填充网格的空隙之中；然后加入纳米氧化铝、纳米氧化锆和剩余的纳米纤维素和氧化石墨烯，这样可以使得网格结构与改性纳米二氧化钛之间的交织作用更强更稳定，使得前后形成的双层网格结构可以将改性纳米二氧化钛填充、附着作用更强，而且也可使得改性后的氟硅与纳米二氧化钛间的交织作用更强，双层网格结构使得体系更稳定，从而可保持纳米二氧化钛更好地附着及成膜稳定性，从而可持续并高效地发挥净化及除异味的效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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
一种水性漆异味清除剂，包括氟硅-纳米二氧化钛500g、纳米氧化铝150g、纳米氧化锆150g、硅藻泥150g、纳米纤维素240g、氧化石墨烯150g、咪唑盐离子液体150g、无水乙醇150g、十二烷基苯磺酸钠150g、聚丙烯酸钠盐70g。
其制备方法，包括如下步骤：
S1：在反应釜中，加入氟硅-纳米二氧化钛、1/3重量份的氧化石墨烯、1/3重量份的纳米纤维素、1/3重量份的硅藻泥、去离子水、分散剂，加热至70℃，在1400转/分钟的转速下，搅拌15分钟；其中，氟硅-纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：(1)取去离子水、异丙醇于反应瓶中，升温至50℃，再加入硅烷偶联剂、铝酸酯类偶联剂和偶氮二异丁腈，继续升温，以乙二醇叔丁醚为稀释剂，2-氨基-2-甲基-1-丙醇为中和剂混合均匀，反应一段时间；冷却至室温后，再次加入适量的二氧化硅的水分散液及纳米二氧化钛，高速分散后，即得改性纳米二氧化钛；
S2：待分散均匀后，再加入纳米氧化铝、纳米氧化锆和剩余的纳米纤维素、剩余的氧化石墨烯和剩余的硅藻泥，在900转/分钟的转速下，搅拌1小时；然后加入离子液体、分散剂，在400转/分钟的转速，100℃下搅拌8小时，冷却至室温后；
S3：加入去离子水，在氮气保护下，在500转/分钟的转速，100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入无水乙醇、表面活性剂，在2000转/分钟的转速，在室温下搅拌1小时，得到水性漆异味清除剂。
实施例2
一种水性漆异味清除剂，包括氟硅-纳米二氧化钛400g、纳米氧化铝200g、纳米氧化锆100g、硅藻泥200g、纳米纤维素200g、氧化石墨烯200g、DBU离子液体100g、无水乙醇200g、硬脂酸100g、六偏磷酸钠100g。
其制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种水性漆异味清除剂，包括氟硅-纳米二氧化钛600g、纳米氧化铝100g、纳米氧化锆200g、硅藻泥100g、纳米纤维素300g、氧化石墨烯100g、季铵盐离子液体200g、无水乙醇100g、季铵化物200g、4-羟基二苯甲酮50g。
其制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种水性漆异味清除剂，包括氟硅-纳米二氧化钛450g、纳米氧化铝130g、纳米氧化锆120g、硅藻泥160g、纳米纤维素230g、氧化石墨烯130g、季鏻盐离子液体170g、无水乙醇180g、烷基葡糖苷160g、二苯甲酚60g。
其制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种水性漆异味清除剂，包括氟硅-纳米二氧化钛430g、纳米氧化铝110g、纳米氧化锆140g、硅藻泥170g、纳米纤维素210g、氧化石墨烯110g、吡咯盐离子液体160g、无水乙醇160g、卵磷脂180g、苯氧乙酸80g。
其制备方法与实施例1相同。
实施例6
一种水性漆异味清除剂，包括氟硅-纳米二氧化钛550g、纳米氧化铝180g、纳米氧化锆170g、硅藻泥180g、纳米纤维素260g、氧化石墨烯180g、卤素离子液体180g、无水乙醇160g、十二烷基苯磺酸钠170g、聚丙烯酸钠盐90g。
其制备方法与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处在于：纳米二氧化钛未进行改性。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于：不含纳米纤维素及氧化石墨烯。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处在于：包括氟硅-纳米二氧化钛200g、纳米氧化铝300g、纳米氧化锆300g、硅藻泥300g、纳米纤维素400g、氧化石墨烯300g、咪唑盐离子液体300g、无水乙醇300g、十二烷基苯磺酸钠300g、聚丙烯酸钠盐200g。
对比例4
本对比例与实施例1的不同之处在于：包括氟硅-纳米二氧化钛800g、纳米氧化铝50g、纳米氧化锆50g、硅藻泥50g、纳米纤维素50g、氧化石墨烯50g、咪唑盐离子液体50g、无水乙醇50g、十二烷基苯磺酸钠50g、聚丙烯酸钠盐10g。
对比例5
本对比例与实施例1的不同之处在于：制备时，第一步中即将所有原料全部进行混合。
实验例
对上述实施例1-6以及对比例1-6所得清除剂分别应用于相同水性漆涂覆后的密闭空间内，各个密闭空间内甲醛浓度相同，经测试，起始甲醛浓度为1.45mg/m3，然后分别在3d、10d、1M、2M、3M时对各个密闭空间内的甲醛浓度进行测试，其测试依据《JCT 1074-2008室内空气净化功能涂覆材料净化性能》测试法甲醛吸收率；其性能结果如表1所示：
表1 实施例以及对比例所得清除剂的性能测试结果
由表1的数据可知，本发明实施例得到的清除剂对甲醛的清除效果更佳，且可长效持久的发挥出甲醛的效果，而对比例1未对纳米二氧化钛进行改性，且对比例5中是将所有原料全部一起混合制备，所得到的清除剂的清除效果不佳，且到后期基本没有任何的清除效果，即无法保持长效作用；而对比例2中不含纳米纤维素及氧化石墨烯，使得氟硅-纳米二氧化钛之间分散性较差易发生团聚，且改性纳米二氧化钛分散性及附着力均较差，对甲醛吸收率较低；对比例3及对比例4的各项原料的量均不在本方案的范围内，其对甲醛吸收率较低。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水性漆异味清除剂，其特征在于，按重量份数计，包括
改性纳米二氧化钛40-60份、纳米氧化铝10-20份、纳米氧化锆10-20份、硅藻泥10-20份、纳米纤维素20-30份、氧化石墨烯10-20份、离子液体10-20份、无水乙醇10-20份、表面活性剂10-20份、分散剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的水性漆异味清除剂，其特征在于，按重量份数计，包括改性纳米二氧化钛40-50份、纳米氧化铝10-15份、纳米氧化锆10-15份、硅藻泥15-20份、纳米纤维素20-25份、氧化石墨烯10-15份、离子液体15-20份、无水乙醇15-20份、表面活性剂15-20份、分散剂5-10份。
3.根据权利要求1-2任一项所述的水性漆异味清除剂，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛为利用氟硅对纳米二氧化钛进行改性处理。
4.根据权利要求3所述的水性漆异味清除剂，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)取适量的去离子水、异丙醇于反应瓶中，加入含氟丙烯酸及二氧化硅的水分散液以及纳米二氧化钛，再加入适量的硅烷偶联剂、铝酸酯类偶联剂和偶氮二异丁腈，然后加入稀释剂和中和剂混合均匀，反应一段时间，得到预聚物；
(2)将得到的预聚物冷却至室温，再次加入适量的二氧化硅的水分散液及纳米二氧化钛，高速分散后，即得改性纳米二氧化钛。
5.根据权利要求1-2任一项所述的水性漆异味清除剂，其特征在于，所述离子液体为DBU型功能离子液体、季铵盐离子液体、季鏻盐离子液体、咪唑盐离子液体、吡咯盐离子液体和卤素离子液体中的一种。
6.根据权利要求1-2任一项所述的水性漆异味清除剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸、季铵化物、烷基葡糖苷或卵磷脂中的一种或几种。
7.根据权利要求1-2任一项所述的水性漆异味清除剂，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐、六偏磷酸钠、4-羟基二苯甲酮、二苯甲酚、苯氧乙酸中的一种或几种。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的水性漆异味清除剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在反应釜中，加入改性纳米二氧化钛、部分氧化石墨烯、部分纳米纤维素、部分硅藻泥、去离子水、分散剂，加热后，再高速搅拌一段时间；
S2：待分散均匀后，再加入纳米氧化铝、纳米氧化锆和剩余的纳米纤维素、剩余的氧化石墨烯和剩余的硅藻泥，再搅拌一段时间；然后加入离子液体、分散剂，再搅拌一段时间；
S3：加入去离子水，在氮气保护下，搅拌，冷却至室温；最后，加入无水乙醇、表面活性剂，搅拌一段时间，即得到水性漆异味清除剂。
9.根据权利要求8所述的水性漆异味清除剂的制备方法，其特征在于，S1中先加入1/3重量份的氧化石墨烯、1/3重量份的纳米纤维素及1/3重量份的硅藻泥。
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