CN1632011A - 环保型纳米材料改性内墙乳胶涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保型纳米材料改性内墙乳胶涂料，它由以下各组分组成，各组分含量以质量份计如下：水18～24；润湿分散剂0.4～1.0；纳米二氧化硅粉体1.0～3.0；沉淀硫酸钡20～30；滑石粉10～15；钛白粉10～20；消泡剂0.1～0.2；改性丙烯酸乳液25～35；纳米氧化锌和纳米锐钛型二氧化钛复合浆料0.1～0.3；增稠剂0.3～0.4；流平剂0.15～0.30；pH调节剂适量；所述改性丙烯酸乳液的最低成膜温度为0～5℃，玻璃化转变温度10～15℃；涂料的挥发性有机化合物含量低于5g/l。适用于室内墙壁的装饰和保护。

Description

环保型纳米材料改性内墙乳胶涂料
技术领域
本发明涉及一种环保型纳米材料改性内墙乳胶涂料。
背景技术
传统的内墙乳胶涂料因其在涂料配制时需加入较多量的防冻剂和成膜助剂等有机溶剂，导致涂料的挥发性有机化合物(VOC)含量较高；此外为了预防涂料贮存时的腐化变质以及涂膜发霉，在涂料中还需加入较多量的对人体有害的有机类防霉杀菌剂，这不但直接影响到居住者的身心健康，而且具有时效性，经过一段时间后，便失去防霉功效。室内装潢中，由于木器家具、三夹板等木材以及溶剂型木器漆中会释放大量的甲醛和/或苯类等对人体毒性较大的有机挥发物，人们须在装修完毕二至四星期后，待浓烈的气味变淡后才能入住新居。即使这样，室内依然长期残留对人体有害的甲醛和苯类等有机挥发物。为解决上述问题，近年来，国内外都在积极从事用纳米材料来提高改进乳胶涂料相关性能的研究，如JP09157549揭示了一种抗菌纳米改性的丙烯酸乳液外墙涂料：采用500份的丙烯酸酯乳液，125份透明的二氧化钛微粒，20份银基无机杀菌剂和500份水组成。JP100254352介绍了一种耐候性抗生物涂料：通过在硅胶上包裹含有Ag、Cu或Zn的铝酸钠，煅烧成晶体微粒，再加到丙烯酸乳液中，形成耐候性抗微生物涂料。CN1287143A公开了一种含有纳米抗菌粉和纳米二氧化硅的高弹性纳米涂料，具有优异的抗紫外线，抗辐射和隔热及抗菌性能。CN1335342A、CN1277234A通过在配方中加入纳米材料，使涂层的耐老化、防紫外线辐射、防渗漏和耐洗刷等性能显著提高，从而提高了涂料的性价比。但是上述专利所涉及的涂料，其VOC含量较高，大约在100g/l，而且这些涂料所形成的涂膜均不具有分解室内常见有害有机物的功能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种环保型纳米材料改性内墙乳胶涂料，该涂料VOC含量低，其涂膜具有防霉、防腐、抗菌功能且能分解室内常见有害有机化合物。
实现本发明目的的技术方案：一种环保型纳米材料改性内墙乳胶涂料，它由以下各组分组成，各组分含量以质量份计如下：
水                18～24；      润湿分散剂    0.4～1.0；
纳米二氧化硅粉体  1.0～3.0；    沉淀硫酸钡    20～30；
滑石粉      10～15；           钛白粉            10～20；
消泡剂      0.1～0.2；         改性丙烯酸乳液    25～35；
纳米氧化锌和纳米锐钛型二氧化钛复合浆料           0.1～0.3；
增稠剂      0.3～0.4；         流平剂            0.15～0.30；
pH调节剂    适量；
所述改性丙烯酸乳液的最低成膜温度为0～5℃，玻璃化转变温度10～15℃；涂料的挥发性有机化合物含量低于5g/l。
上述涂料中，纳米二氧化硅粉体的颗粒度为10～50nm，表观密度为0.1～0.2g/cm3。
上述涂料中，纳米氧化锌和纳米锐钛型二氧化钛复合浆料是以水为分散介质，浆料粉体含量为40～60％，其中ZnO和TiO2的重量比为4∶1～1∶4；并含有占粉体总重量0.5～3.0％的润湿分散剂和0.1～0.5％的消泡剂。
上述涂料中，改性丙烯酸乳液具有核壳结构，核/壳单体比为1∶1～1∶3，核单体组分的玻璃化转变温度为80～100℃，壳单体组分的玻璃化转变温度为0～5℃。
上述涂料的各组分均为涂料用的产品。该涂料可采用常规乳胶涂料用的设备及生产方法制备。
本发明的技术效果：采用本发明技术方案得到的内墙乳胶涂料具有如下有益效果，其一是复合浆料中的纳米氧化锌和锐钛型二氧化钛都具有良好的光催化作用，由于锐钛型TiO2晶格内的缺陷和位错网较金红石型TiO2多，容易产生氧空位俘获电子，纳米TiO2的禁带宽度为3.2ev，相当于波长为387.5nm的光子的能量，这正好处于紫外光区。当紫外光照射纳米锐钛型二氧化钛时，产生自由电子空穴，它使空气中的氧活化，形成活性氧自由基。这种自由基具有极强的氧化能力，可将室内有害有机物、NOx和SO2氧化成CO2、水和相应的酸，达到抗菌自洁和净化空气等目的。同理纳米氧化锌也具有光催化能力，同时锌离子本身还有较好的杀菌作用，由于细菌大多数是带负电荷的，而锌离子是正电荷，故细菌一旦接触氧化锌所形成的网络的任何部位，就会有正电荷进入细菌内部，破坏细菌体内蛋白质的合成，因此，即使在无光照射的环境中，也能抑制细菌的生长和杀死细菌。因此本发明涂料中的纳米复合浆料可以取代现有内墙乳胶涂料中的有机防霉杀菌剂，不仅减少有害物质，安全无毒且能分解室内的甲醛、苯类等有害有机化合物；其二本发明采用的改性丙烯酸乳液具有核壳结构，具有较低最低成膜温度和较高的玻璃化转变温度，因而涂膜的成膜性好，不用添加助剂成膜，大大减少了涂料中的VOC含量；其三本发明涂料中的纳米二氧化硅粉体，均匀分散在涂料中，使之具有良好的触变性和悬浮性，增强了涂膜的理化性能和附着力。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述，但不局限于此。
在下述实施例中采用的原料及规格(见表1)
表1
原料名称 规格
水 工业级，去离子级
润湿分散剂 聚丙烯酸盐类，有效含量25％(中化建常州涂料化工研究院生产)
纳米二氧化硅粉体 工业级，进口
沉淀硫酸钡 工业级，600～800目
滑石粉 工业级，1250目
钛白粉 R-706，进口
消泡剂 工业级，进口，681F(法国RHODIA公司)
改性丙烯酸乳液 中化建常州涂料化工研究院生产，固含量48％
复合浆料 工业级，ZnO∶TiO2重量比为1∶1
增稠剂 工业级，进口RHEOLATE-430(美国RHEOX公司)
流平剂 工业级，进口UH-530(日本ADEKA公司)
pH调节剂 工业级，KOH50％水溶液
实施例1
首先在容器中加入18.0份(质量份，以下同)去离子水，0.6份润湿分散剂，2.0份纳米二氧化硅粉体，20.0份钛白粉，20.0份沉淀硫酸钡，10.0份超细滑石粉和0.1份消泡剂，高速搅拌混合均匀后进砂磨机研磨至细度小于50微米，随后依次加入改性丙烯酸乳液35.0份，消泡剂0.1份，增稠剂0.3份，流平剂0.2份，复合浆料0.3份，并调整pH值至8～9，搅拌均匀后即得成品。产品质量优良，性能测试结果见表2。
实施例2
制备方法同实施例1，其各组分(质量份)为：去离子水24.0，润湿分散剂0.8，纳米二氧化硅粉体1.0，钛白粉10.0，沉淀硫酸钡30.0，超细滑石粉15.0，消泡剂0.2，改性丙烯酸乳液25.0，增稠剂0.2，流平剂0.2，复合浆料0.1。该涂料的成本较低，经测试各项性能良好，所得涂料性能见表2。
表2
检验项目 本发明产品技术参数  国家(优等品)产品标准  检测依据
实施例1 实施例2
耐水性 96h  96h  48h  GB/T9756-2001
对比率 0.96  0.95  0.95  GB/T9756-2001
耐洗刷性(次) 10000  8000  1000  GB/T9756-2001
VOC，g/l 0.5  1.0  200  GB18582-2001
抗菌性，杀菌率，％ 大肠埃希氏菌 99.99  99.92  GB15979-2002
金黄色葡萄球菌 99.94  99.90
肺炎克雷伯氏菌 99.88  99.84
防霉性，级 0  0  GB/T1741-79(89)
防腐性 有效抑杀细菌  ISO9252-1989
 D2574-00
甲醛去除率，72h，％ 90.6  86.4  GC/MS
甲苯去除率，72h，％ 85.2  81.1  GC/MS
由表2检测结果可以看出，本发明的内墙乳胶涂料(实施例1和2)，其涂膜性能(耐水性、耐洗刷性)优于国家优等产品的标准并具有良好的抗菌性、防霉性、防腐性和去除甲醛、甲苯的功能。该涂料的VOC含量低于5g/l，远低于国家优等品产品标准(200g/l)。因此，本发明的内墙乳胶涂料符合环保要求，涂膜强度高，适用于室内墙壁的装饰和保护。

Claims (4)

1、一种环保型纳米材料改性内墙乳胶涂料，其特征在于：它由以下各组分组成，各组分含量以质量份计如下：
水                  18～24；      润湿分散剂         0.4～1.0；
纳米二氧化硅粉体    1.0～3.0；    沉淀硫酸钡         20～30；
滑石粉              10～15；      钛白粉             10～20；
消泡剂              0.1～0.2；    改性丙烯酸乳液     25～35；
纳米氧化锌和纳米锐钛型二氧化钛复合浆料               0.1～0.3；
增稠剂              0.3～0.4；    流平剂             0.15～0.30；
pH调节剂            适量；
所述改性丙烯酸乳液的最低成膜温度为0～5℃，玻璃化转变温度10～15℃；涂料的挥发性有机化合物含量低于5g/l。
2、根据权利要求1所述的内墙乳胶涂料，其特征在于：所述纳米二氧化硅粉体的颗粒度为10～50nm，表观密度为0.1～0.2g/cm3。
3、根据权利要求1所述的内墙乳胶涂料，其特征在于：所述纳米氧化锌和纳米锐钛型二氧化钛复合浆料是以水为分散介质，浆料粉体含量为40～60％，其中ZnO和TiO2的重量比为4∶1～1∶4；并含有占粉体总重量0.5～3.0％的润湿分散剂和0.1～0.5％的消泡剂。
4、根据权利要求1所述的内墙乳胶涂料，其特征在于：所述改性丙烯酸乳液具有核壳结构，核/壳单体比为1∶1～1∶3，核单体组分的玻璃化转变温度为80～100℃，壳单体组分的玻璃化转变温度为0～5℃。
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