CN115703937A - 氡气阻断用组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氡气阻断用组合物及其制备方法,更详细地涉及一种氡气阻断用组合物,包括:乙烯醋酸乙烯酯(EVA);聚合物树脂,选自由聚氨酯(PU)和硅树脂组成的组中的至少一种;以及包括阴离子性表面活性剂;以及氡气阻断用组合物的制备方法,包括在氡气阻断用组合物照射放射线的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及一种氡气阻断用组合物及其制备方法,更详细地,涉及一种表现出优异的氡气阻断效果并同时显示出抗菌性能的组合物及其制备方法。
背景技术
近年来,从各种建筑材料产生的有害物质对人体的危害很大,尤其是作为室内空气质量管理项目之一的氡气,其对以室内活动为主的现代人的风险日益增加,因此需要对氡气进行适当的管理。这种氡气的元素符号为222Rn,是存在于岩石、土壤和建筑材料中的铀在经过几次衰变的过程中产生的一种无色、无臭、无味的气体,是一种天然的放射性物质。
通过呼吸吸入到人体的氡气和氡气衍生物被认为会引起衰变并释放α射线破坏肺组织。据此,全球3%至14%的肺癌病例是由氡气引起的,世界卫生组织(WHO)将氡气规定为是继吸烟之后肺癌的主要引发物质。由于氡气的这些风险,世卫组织制定并推广了“国际防氡气计划”,建议管理室内空气中的氡气浓度。
因此,已经提出了氡气阻蔽施工以使用能够阻蔽氡气的材料粉刷建筑物墙面。例如,在韩国专利公开第10-2017-0085700号中公开了一种用于减少氡气的水性涂料组合物,其特征在于,包括:(a)1至30重量%的以环糊精(cyclodextrin)为主要成分的吸附功能性低聚物;(b)1至10重量%的聚环氧丙烷;(c)1至10%重量%的乙醇;(d)1至3重量%的包括增稠剂、消泡剂和分散剂的添加剂;和(e)剩余量的水。
上述组合物是一种在混凝土表面形成涂覆膜的方法,但由于上述涂覆膜容易对涂覆膜发生破坏,因此无法长时间维持氡气的阻断效果,存在难以应用于建筑物、建筑材料等的诸如缝隙部分的问题。并且,目前使用的一部分涂料使用氯丁二烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯等附着力优良的化学产品,这些合成树脂粘合剂在涂装后残留挥发性单体,发生火灾时会产生有毒气体,因此存在不能判定它对环境完全无害的问题。
因此,开发应用范围广泛,如能够用于减少流入建筑物和建筑材料等裂缝或缝隙中的氡气、环保且对人体无害、进一步具有活性的氡气阻断用浆料相关的技术时,有望在该领域得到广泛应用。
发明内容
(要解决的课题)
本发明的一方面在于提供一种氡气阻断性能优异并且具有抗菌活性的氡气阻断用组合物。
本发明的另一方面在于提供一种如上所述的氡气阻断用组合物的制造方法。
(解决课题的方法)
对此,根据本发明的一个方面,提供一种氡气阻断用组合物,所述组合物包括:乙烯醋酸乙烯酯(EVA);聚合物树脂,选自由聚氨酯(PU)和硅树脂组成的组中的至少一种;以及,阴离子性表面活性剂。
根据本发明的另一方面,提供一种氡气阻断用组合物的制备方法,所述方法包括:准备氡气阻断用组合物的步骤;以及在所述氡气阻断用组合物照射放射线的步骤。
(发明效果)
本发明的氡气阻断用组合物对人体无害的同时,也可以表现出优异的氡气阻蔽性能,而且由于表现出具有抗菌活性,因此,可以有效阻断从建筑物、建筑材料等的裂缝和缝隙之间等各种物体产生氡气。特别是,本发明的氡气阻断用组合物施工简单,通过容易的工序实现安全的室内环境,不仅可以最小化对人体的损害,还具有延长建筑物、建筑材料等的寿命的优点。
附图说明
图1(a)是确认对于金黄色葡萄球菌的实施例1(左)和实施例2(右)的组合物的抗菌活性的结果照片,图1(b)是确认对于大肠杆菌的实施例1(左)和实施例2(右)组合物的抗菌活性的结果照片。
图2是示出在比较例和实施例的组合物中,随着电子束照射剂量的粘度变化的曲线图。
图3示出了确认使用比较例和实施例的组合物制备的膜在40℃下的收缩率的结果。
图4示出了使用比较例和实施例的组合物制备的膜的热重分析(Thermalgravimetric analysis,TGA)测量结果。
图5(a)示意性地示出了在装有氡气产生源的瓶的瓶盖的孔中设置氡气阻断用组合物(氡气阻蔽材料)以测量氡气阻断率的过程,图5(b)是示意性地示出使用其的氡气阻断率实验设备的示意图。图5(c)示出了根据无机填料的氡气阻断率(radiation shield,%),图5(d)示出了根据辐射剂量的氡气阻断率的结果。
图6是示出在比较例2、3和实施例5的组合物中,随着电子束照射剂量的粘度变化的曲线图。
图7是示出使用比较例2、3和实施例5的组合物制备的膜的元素分析图。
图8是使用实施例5的组合物照射0kGy(a)和3kGy(b))的电子束的试样的加速耐候性的试验图像。
图9是示出用于测量氡气阻断率的实验过程的照片,图9(a)示出了涂覆装有氡气产生源的瓶的瓶盖的孔的瓶盖的上表面,图9(b)示出了装有氡气产生源的样品贮存瓶的侧面照片,图9(c)是示出氡气阻隔测量室的照片。
图10示出了实施例5的组合物的氡气阻隔率随放射线照射剂量的变化。
图11示出了实施例5至7的组合物的氡气阻断率的变化。
图12(a)是确认实施例5至7的组合物对于金黄色葡萄球菌的抗菌活性的结果照片,图12(b)是实施例5至7的组合物对于大肠杆菌的抗菌活性的结果照片,图12(c)是确认实施例5和实施例7的组合物对于黑霉菌的抗菌活性的结果照片。
具体实施方式
在下文中,将参照附图描述本发明的优选实施例。然而,本发明的实施例可以修改为各种其他形态,并且本发明的范围不限于以下描述的实施例。
本发明提供一种环保、对人体无害且具有抗菌性的氡气阻断用组合物。
本发明的氡气阻断用组合物包括:乙烯醋酸乙烯酯(EVA);聚合物树脂,选自由聚氨酯(PU)和硅树脂组成的组中的至少一种;以及阴离子性表面活性剂,更具体地,所述氡气阻断用组合物以氡气阻断用组合物的总重量为基准包括40至90重量%的聚合物树脂、10至50重量%的聚氨酯(PU)和1至10重量%的阴离子性表面活性剂。例如,所述氡气阻断用组合物可包含以氡气阻断用组合物总重量为基准60至80重量%的乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、10至35重量%的聚合物树脂以及1至10重量%的阴离子性表面活性剂。
当乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的含量小于以氡气阻断用组合物总重量为基准的40重量%时,抗冲击性能存在问题,当超过90重量%时,由于粘度增加而具有可加工性的问题。例如,本发明的氡气阻断用组合物可以包括以氡气阻断用组合物总重量为基准的60至85重量%的乙烯醋酸乙烯酯(EVA),优选为包括65至80重量%的乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的组合物。
当聚合物树脂的含量小于以氡气阻断用组合物总重量为基准的10重量%时,不能期待涂覆膜的耐候性和耐热性的提高,而超过50重量%时,存在可加工性降低的问题。例如,本发明的氡气阻断用组合物可以包括以氡气阻断组合物总重量为基准的15至40重量%的聚合物树脂、优选为20至35重量%、例如包括25至30重量%。
当所述阴离子性表面活性剂的含量小于与氡气阻断用组合物总重量为基准的1重量%时,存在热稳定性降低的问题,而超过10重量%时,存在涂覆膜的耐久性降低的问题。例如,本发明的氡气阻断用组合物可以包括以氡气阻断用组合物总重量为基准的1至5重量%的阴离子性表面活性剂,优选为包括1至3重量%。
可用于本发明的阴离子性表面活性剂为可以是选自由十二烷基硫酸钠(SDS)、双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠(AOT)、十二烷基苯磺酸、二辛基磺基琥珀酸钠、烷基酚醚磺酸钠和烷基磺酸钠组成的组中的至少一种的阴离子表面活性剂,例如,可以使用十二烷基硫酸钠(SDS)。
然而,本发明的所述氡气阻断用组合物还可以包括选自由二氧化钛、伊利石、沸石、活性炭和纳米粘土组成的组中的至少一种无机填料,优选为可以包括伊利石或沸石。当附加地包括这样的无机填料时,可以进一步提高氡气阻断率率。
可用于本发明的所述无机填料优选为例如平均粒径为200至3,000nm的纳米粉末形态。
另一方面,优选为包括乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚合物树脂和阴离子性表面活性剂的混合物每100重量份包括0.1至20重量份的所述无机填料,例如可以包括0.1至1重量%。同时,优选为以抗菌氡气阻断组合物的总重量为基准包括0.1至1重量%的无机填料。当每100重量份的混合物包括小于0.1重量份时,无机填料的附加效果可能不足,当每100重量份的混合物包括超过20重量份时,可加工性和涂覆膜的性质可能会变差。
本发明的所述氡气阻断用组合物的剂型没有特别地限定,可以是膏剂,在这种膏剂的情况下,可以应用在包括窄间隙在内的各种应用处,应用对象不受限制。例如,本发明的氡气阻断组合物可以是涂层用组合物。
此外,根据本发明的一个方面提供了一种制备本发明的氡气阻断用组合物的方法。
本发明的氡气阻断用组合物的制备方法包括:准备如上所述的本发明的氡气阻断用组合物的步骤;以及用放射线照射氡气阻断用组合物的步骤。
上述关于氡气阻断用组合物的事项同样适用于所述氡气阻断用组合物的制造方法。
可以在照射放射线步骤中应用的放射线可以选自由伽马射线、电子束、紫外线和X射线组成的组,优选为电子束。
在这种情况下,放射线可以以1至50kGy的剂量照射,例如1至20kGy,优选为以2至5kGy的剂量照射。所述照射剂量低于1kGy时,氡气阻断用组合物的交联不充分,超过50kGy时,由于交联密度增加,粘度急剧上升,存在可加工性降低的问题。
如上所述经放射线照射的本发明的氡气阻断用组合物的施工方法单一,可以应用于建筑物、建筑材料的裂缝和缝隙之间,从而可以有效地屏蔽由此产生的氡气。
更具体地,本发明的氡气阻断用组合物的施工方法包括将本发明的氡气阻断用组合物涂覆在基材上或填充缝隙的步骤和将其烘干的步骤。
在这种情况下,可以应用于本发明的氡气阻断用组合物的基材可以是选自由水泥、混凝土、塑料、木板、沙子和碎石组成的组,但不限于此,例如所述基材可以包括存在裂缝和缝隙的情况。即,所述涂覆步骤可以包括填充存在于基材中的缝隙的过程。
同时,所述干燥步骤可以通过在室温下自然干燥6至24小时来进行,但不限于此。
如上所述,本发明的氡气阻断用组合物的施工简单,通过容易的工艺实现安全的室内环境,并显示出抗菌性,不仅可以最大限度地减少对人体的伤害,还可以增加建筑物、建筑材料的使用寿命,进一步,还可以表现出抗菌和抗霉菌的特性。
在下文中,将通过具体实施例更详细地描述本发明。以下实施例仅为帮助理解本发明的示例,本发明的范围不限于此。
实施例
1.氡气阻断用组成物的制备方法
为了提高由乙烯醋酸乙烯酯(EVA)溶液、聚氨酯(PU)或硅树脂及商用性提高和制造的膜形态的涂层的柔软性,将十二烷基硫酸钠(SDS)按照下表1的成分混合,并且,在实施例的情况下,分别按照下表1的含量添加作为无机填料的沸石、活性炭、纳米粘土、二氧化钛(anatase)和伊利石,然后使用离心混合器(centrifugal mixer)以1500至1700的转速(rpm)混合3至5分钟。此外,使用电子束加速器照射0至10kGy的电子束。
表1
2.氡气阻断用组成物的抗菌性和抗霉菌试验
(1)抗菌性实验
将16小时前培养的金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)、大肠杆菌(ATCC 8739)稀释至浊度达到麦氏比浊标准(Mcfarland standard)的0.5后,用棉签涂抹在马-欣二氏琼脂(Mueller Hinton agar)上。
棉签涂抹后,将8mm×8mm大小的薄膜样品置于培养基中央,在37℃下培养24小时,测定纸盘(paper disk)周围净区(clear zone)的大小。
在这种情况下,测定净区(clear zone)的标准如下:
当从约30cm的距离目视检查培养基时,将完全没有细菌生长的范围识别为净区,当净区为椭圆形时,将较小的直径识别为净区。细菌或单个菌落(single colony)生长较薄的区域被排除在净区之外。
结果,如图1(a)所示,在金黄色葡萄球菌中,实施1(EPS)和实施例2(EPSZe)的成分均在11mm的净区显示出抗菌活性,如图1(b)所示,在大肠杆菌中,实施例1(EPS)9mm,实施例2(EPSZe)显示出10mm的抗菌活性。
并且,如图12(a)所示,实施例5(ESi20S2)和实施例6(T0.5)的成分对于金黄色葡萄球菌显示出18mm净区的优异的抗菌活性,实施例7(W0.5)的成分显示了20mm净区的抗菌活性。从图12(b)可以确认,在大肠杆菌中,实施例5(ESi20S2)显示出9mm的净区,实施例6(T0.5)显示出11mm的净区,以及实施例7(W0.5)显示出13mm的净区的抗菌活性。
(2)抗霉菌实验
使用ATCC 6275(Aspergilus niger,黑霉菌)作为试验菌株,制备浓度为0.8-1.2×106的霉菌孢子溶液。将制备的孢子溶液喷洒在其上放置有20×20mm大小的薄膜的马铃薯葡萄糖琼脂(Potato Dextrose Agar,PDA)上。在25℃下培养2周后,根据ASTM G21标准测量霉菌生长。为了比较抗霉菌效果,将孢子溶液以相同方式喷洒在定性滤纸(QualitativeFilter Paper,Whatman,1级,Φ55mm)上作为对照组。
判别标准如下:
0=看不到细菌
1=没有细菌生长迹象(小于10%)
2=细菌稍微生长(10-30%)
3=霉菌生长(30-60%)
4=细菌大量生长(60-100%)
结果,如图12(c)所示,在对照组的情况下,作为测定结果4(霉菌生长率60-100%)的黑色霉菌大量生长,但是作为使用实施例5(E78Si20S2)的组合物结果3(霉菌生长率30-60%),使用实施例7(W0.5)的组合物的结果2(霉菌生长率10-30%),可以确认表现出优异的抗霉菌活性。
3.氡气阻断用组合物的粘度测量
1)用电子述照射上述1.中制备的各比较例和实施例的组合物。此时,电子束照射装置使用10MeV电子束加速器(输出:30kW,最大电流:3mA),照射剂量分别为0、1、3、5和10kGy。
结果,将得到的组合物分成50g,测定粘度。此时,为了测量粘度,使用Brookfield公司的LVDV-IT+Digital粘度计设备进行了实验。所有组合物均使用第7转子进行测试,在控制转速的同时测量粘度,结果见下表2、图2和6。
表2
单位:cp | EP | EPS | EPSZe | EPSAc | EPSNc |
0kGy | 10,520 | 38,720 | 53,230 | 56,360 | 105,330 |
1kGy | 11,500 | 41,380 | 55,370 | 60,850 | 110,800 |
3kGy | 11,780 | 44,270 | 55,600 | 61,870 | 111,600 |
5kGy | 11,980 | 45,580 | 55,940 | 62,320 | 119,300 |
10kGy | 12,180 | 55,370 | 56,510 | 63,080 | 123,100 |
作为测量粘度的结果,实施例1(EPS)的组合物由于添加了阴离子表面活性剂SDS而比比较例1(EP)的组合物表现出增加的粘度,并且比较根据无机填料的粘度的结果,确认了添加了纳米粘土(nano clay)的样品显示出较高的粘度。
另一方面,可以确认粘度的大小随着电子束照射剂量的增加而增加。可以看出,EVA和PU由于放射线的高辐射能通过形成自由基而形成交联,从而粘度增加。
另外,如图6可以确认,作为粘度测量结果,实施例6(ESi20S2)的组合物由于添加了作为阴离子表面活性剂的SDS而比比较例2、3的组合物的粘度增加。
另一方面,可以确认粘度的大小随着电子束照射剂量的增加而增加。可以看出,EVA和有机硅树脂因放射线的高辐射能通过形成自由基形成而形成交联,从而粘度增加。另一方面,在未照射放射线时,比较例2的组合物(ESi30)的粘度比比较例3的组合物(ESi20)的粘度高,然而,EVA比有机硅树脂受放射线的影响更大,并且随着剂量的增加,比较例3(ESi20)的粘度显着增加。
4.使用氡气阻断用组合物的薄膜的性能评价
(1)制备使用氡气阻断用组合物的薄膜
使用分别用3kGy的电子束照射的各比较例和实施例的组合物,使用宽度为2.5cm、长度为7.5cm、厚度为0.1cm的玻璃框通过流延形成膜形状,并在室温下干燥以制备结果薄膜。
(2)薄膜的热稳定性评价
将在(1)中制备的各个膜放入40℃的烘箱中,按照时间检查收缩状态。
结果,如通过图3可以确认的,在使用比较例1(EP)的组合物的膜的情况下,膜随时间发生变形,然而使用添加了SDS的本发明的组合物的膜变形没有出现变形。
(3)薄膜的热重分析(Thermal gravimetric analysis,TGA)测量
测量TGA以确认在所述(1)中制备的各个薄膜的热性能。测量时,完全干燥的各个薄膜的温度以10℃/min的速率从30℃升至700℃,进行测量。
结果,如图4所示,可以确认随着薄膜中放射线照射剂量的增加,涂覆膜的热电稳定性增加。
(4)SEM-EDS分析
将(1)中制备的薄膜切割成预定尺寸后,使用碳胶带将其贴附在底座上。然后,使用离子溅射仪(sputter coater)将样品用铂涂布60秒,薄膜的图像是以15kV的电压测量的SEM图像。并且,利用EDS确认了样品中元素的分布度,通过映射(Mapping)确认了分散性。
结果,如图7所示,通过元素分析图可以看出,在未添加SDS的样品中,EVA和有机硅的分散性降低,相反,可以确认在添加了SDS的样品中,有机硅的分散性提高。
(5)薄膜的耐候性加速评价
在(1)中制备的各个薄膜的耐候性加速实验使用KS M ISO 16474-2:2013第4周期进行,耐候性加速试验条件如下设定。
*光源(Light Source):12000W氙弧灯
*辐照度(Irradiance):0.51W/m
*样品表面接触温度(B.P.T):63℃±3℃
*湿度(Humidity):50%±5%RH;
*内/外过滤器(Inner/Outer Filter):硼硅酸盐/硼硅酸盐
*喷涂周期(Spray Cycle):18分钟/120分钟
*曝光时间(Exposure Time):300小时
表3
进行300小时的耐候性加速评价,结果如图8所示,在未照射放射线的样品(图8(a))的情况下,观察到外观膨胀现象,然而用3kGy照射的样品(图8(b)),确认了没有发生破裂和膨胀等的现象。
5.氡气阻断用组成物的氡气阻断率测量
将20g的氡气排放浓度较高的土壤放入白色样品贮存瓶中,用作氡气产生源。使用3kGy的电子束辐照的本发明实的施例的各个组合物作为阻断样品贮存瓶瓶盖的孔的氡气阻蔽剂,所述样品贮存瓶瓶盖具有直径为5mm的圆形孔,以与图5(a)相同的方式涂覆孔,然后自然干燥24小时。如图5(b)示意性所示,将各个完成干燥的样品贮存瓶放入安装有氡气测量装置(氡气监测眼+2(Radon eye plus 2))的小型丙烯室中,然后通过检查气体是否泄漏来确定是否为完全密封的状态,测量氡气阻断率7天。
结果,如图5(c)所示,当使用添加无机填料如沸石、活性炭和纳米粘土制备的组合物时,显示了约90%或更高的优异的氡气阻断率,尤其是,当使用添加有沸石的组合物时,显示了95%或更高的优异的氡气阻断率。
另一方面,在使用实施例1的组合物(EPS)来改变放射线照射剂量的情况下,如图5(d)所示,当使用没有经放射线照射的实施例1的组合物时,氡气阻断率显示为80%或更少,但是在使用经放射线照射的实施例1的组合物的情况下,由于用放射线照射形成交联结构,膜的形态稳定性增加,可以确认在照射剂量为3kGy和5kGy的情况下,确认氡气阻断率超过90%。
并且,图10示出了实施例5的组合物的实验过程照片,图9(a)示出了涂覆有孔的瓶盖,图9(b)是示出装有氡气产生源的样品贮存瓶的侧面的照片,图9(c)是示出氡气阻隔测量室的照片。
结果,如图10所示,在实施例5的样品的情况下,未经放射线照射的样品显示出约75%的氡气阻断率,但在经放射线照射的样品中,由于放射线照射形成交联结构,从而涂覆膜的形态稳定性增加,分别在3、5和10kGy的剂量下显示出约90%的氡气阻断率。
另一方面,图11示出了本发明实施例5至7的组合物的氡气阻断率,当分别添加二氧化钛和伊利石时,显示出约90%或更高的优异的氡气阻断率,尤其是添加伊利石时,可以确认氡气阻断率为95%或更高。
以上,对本发明的实施方式进行了详细说明,但本发明的权利范围不限于此,对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的是,在不脱离权利要求所记载的本发明的技术精神的范围内,可以进行各种修改和变形。
Claims (11)
1.一种氡气阻断用组合物,包括:
乙烯醋酸乙烯酯;
聚合物树脂,选自由聚氨酯和硅树脂组成的组中的至少一种;以及
阴离子性表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的氡气阻断用组合物,其中,所述氡气阻断用组合物包括以氡气阻断用组合物的总重量为基准40至90重量%的乙烯醋酸乙烯酯、10至50重量%的聚合物树脂、1至10重量%的阴离子性表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的氡气阻断用组合物,其中,所述氡气阻断用组合物包括以氡气阻断用组合物的总重量为基准的60至80重量%的乙烯醋酸乙烯酯、10至35重量%的聚合物树脂、1至10重量%的阴离子性表面活性剂。
4.根据权利要求1所述的氡气阻断用组合物,其中,所述阴离子性表面活性剂为选自由十二烷基硫酸钠、双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠、十二烷基苯磺酸、二辛基磺基琥珀酸钠、烷基酚醚磺酸钠和烷基磺酸钠组成的组中的至少一种的阴离子表面活性剂。
5.根据权利要求1所述的氡气阻断用组合物,其中,所述氡气阻断用组合物还包括选自由二氧化钛、伊利石、沸石、活性炭和纳米粘土组成的组中的至少一种无机填料。
6.根据权利要求5所述的氡气阻断用组合物,其中,所述无机填料是平均粒径为200~3000nm的纳米粉末形态。
7.根据权利要求5所述的氡气阻断用组合物,其中,包括乙烯醋酸乙烯酯、聚合物树脂和阴离子性表面活性剂的混合物每100重量份中包括0.1至20重量份的所述无机填料。
8.根据权利要求1所述的氡气阻断用组合物,其中,所述氡气阻断用组合物是涂层用组合物。
9.一种氡气阻断用组合物的制备方法,包括:
准备权利要求1-8任一项所述的氡气阻隔用组合物的步骤;以及
所述氡气阻断用组合物照射放射线氡气的步骤。
10.根据权利要求9所述的氡气阻断用组合物的制备方法,其中,所述放射线选自由伽马射线、电子束、紫外线和X射线组成的组。
11.根据权利要求9所述的氡气阻断用组合物的制备方法,其中,所述放射线以1至50kGy的剂量照射。
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