CN1803949A - 具有净化空气功能的建筑涂层材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有净化空气功能的建筑涂层材料及其制备方法，属化工涂料技术领域。本发明的建筑涂层材料由光催化剂TiO_2－XN、成膜物质聚丙烯酸酯乳液、颜料钛白粉；填料重质碳酸钙、高岭土、滑石粉；以及助剂：分散剂聚丙烯酸铵盐、羟乙基纤维素、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、增稠剂；还有溶剂水等制成。按配方规定重量进行配料，经搅拌混合分散，制成浆料；再进行砂磨制得颜浆，然后加入成膜助剂、成膜物质纯聚丙烯酸酯乳液，混合均匀，待稳定后再加入增稠剂，调节其低剪切粘度至25000～35000厘泊，即制得具有净化空气功能的建筑涂层材料。

Description

具有净化空气功能的建筑涂层材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有净化空气功能的建筑涂层材料及其制备方法，属化工涂料技术领域。

背景技术

随着现代工业的迅猛发展和环境污染的日益加剧，人们对建筑涂料提出了更高的要求，如要求空气净化、高耐候性、高装饰性、高耐沾污性、低污染化等，因此开发和应用高性能的多功能建筑涂料成为当前涂料业的重要课题之一。在建筑涂料体系中引入纳米粒子或者纳米结构，与涂料树脂相复合，能提高建筑涂料的性能或者被赋予新的功能。这是基于纳米粒子的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等的影响和作用。

目前，在涂料领域纳米技术较为成功的国内外应用实例为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌在内外墙建筑涂料中的应用。但在实践中往往出现了纳米粉体不能很好分散，不能提高涂料的综合性能。因此，只有真正解决了纳米TiO₂的分散稳定性问题，才能在涂料改性中显示出良好效果。另外纳米材料在涂料中还有一个最佳用量的比例问题，适量的纳米材料在涂膜中与基料之间良好的界面结合能起到增强的作用，提高涂层的刚性、耐磨性、稳定性、耐洗刷性等。

将TiO₂制成纳米粒子添加到涂料中，利用其特殊的纳米粒子的作用，不仅提高了建筑涂料的综合性能，同时可赋予涂料净化空气的作用。二氧化钛光催化剂在波长不小于带隙能量的光波辐照下，电子在光激发作用下跃迁到导带，同时在价带产生相应的空穴，由此产生的强还原力和强氧化能力可使污染有机物分解，因而这种光催化技术被广泛应用于空气净化领域。对于纳米TiO₂的使用，目前还有学者研究一种与其他化学元素复合的新型结构的高效光催化材料，如TiO_2-X N_X。TiO₂经高温掺氮处理后，能有效降低能带宽度，使光吸收阈值红移至可见光区域，它可拓展其作用光范围，使光吸收阈值人387nm红移至520nm左右。因此大大提高对太阳光和室内弱光的响应，有效抑制电子-空穴的复合，进而提高材料的光催化效率。它可用以解除室内外空气中的甲醛、苯、甲苯等芳香转化合物，还有氨、细菌以及汽车的尾气NO、SO₂等。从而可有效地消除大气中的污染物。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有净化空气功能的建筑涂层材料及其制备方法。

本发明一种具有净化空气功能的建筑涂层材料，其特征在于该涂层材料主要由光催化剂、成膜物质、颜填料、助剂及水构成；各种物质及其重量百分比含量如下：

光催化剂TiO_2-XN_X             1～3％

成膜物质聚丙烯酸脂乳液          15～25％

分散剂聚丙烯酸铵盐              0.8～2.0％

润湿剂                          0.2～0.5％

羟乙基纤维素                    0.1～0.2％

消泡剂                          0.6～0.8％

颜料钛白粉                      7～9％

填料重质碳酸钙                  25～30％

高岭土                          8～10％

滑石粉                          4～5％

成膜助剂                        0.8～1.0％

丙二醇                          1.8～2.0％

增稠剂                          0.5～1.0％

溶剂水                          20～30％

本发明具有净空气功能的建筑涂层材料的制备方法，其特征在于具有以下的制备过程和步骤：

a.先将分散剂聚丙烯酸铵盐、润湿剂、羟乙基纤维素、消泡剂按规定重量加入于一定量的水中，用搅拌机搅拌在并使其充分分散：

b.然后将纳米光催化剂TiO_2-XN_X粉末慢慢加入，用搅拌机搅拌分散一段时间；

c.依次加入颜料钛白粉，填料重质碳酸钙、滑石粉、高岭土，用高速搅拌机在2000rpm转速下共同高速搅拌0.5～1小时；

d.然后进行砂磨，在装有研磨分散头和研磨介质钢化玻璃球的搅拌器中以2000rpm转速将上述预混合分散的浆料进行充分粉碎和充分混合分散，直至浆料颗粒细度小于45um，得到颜浆；

e.在较低转速500rpm搅拌下，向上述颜浆中缓慢加入适量成膜助剂、丙二醇、消泡剂以及一定量成膜物质纯聚丙烯酸酯乳液；随后混合之，待稳定后加入增稠剂，调节到低剪切粘度在25000～35000cp、中剪切粘度在95～105KU时即可制成具有净化空气功能的建筑涂层材料。

本发明方法使用了一种新型结构的高效光催化材料——锐钛型纳米TiO_2-XN_X，它是一种经高温掺氮处理的复合TiO₂纳米粉体。

自制的纳米TiO_2-XN_X粉体的制备工艺如下所述：

将2.0g实验室自制水合二氧化钛粉末(粒径为10～20nm)放入瓷舟，推入高温管式炉内，两端密封，但留有进、出气口；从进气口通入氮气与氩气的混合气(或者氨气与氩气的混合气)，控制气体流速，尾气用稀酸吸收；气体流速稳定后开始加热至设定温度900～1000℃，反应数小时，停止加热，继续通入氮气，随炉冷却至室温，即可制得TiO_2-XN_X粉体。

新型高效光催化材料TiO_2-XN_X，可拓展其作用光范围，使光吸收阈值从387nm红移至520nm左右。本发明的建筑涂层材料在涂敷于材料表面成膜后，可有效降解周围空气中的污染物质，对室内的甲醛苯酚等有机有害小分子进行降解。用于照射的光源可以是自然太阳光。

具体实施方式

现将本发明的其体实施例叙述于后。

实施例1

本实施例的具体制备方法和步骤如下：

(1)先将分散剂聚丙烯酸铵盐10g、润湿剂2.5g、羟乙基纤维素1.5g、消泡剂4g加入于150ml的水中，用搅拌机以500rpm转速进行搅拌分散，时间为10分钟；

(2)然后将纳米光催化剂TiO_2-XN_X粉末10g慢慢加入，用搅拌机在1000rpm转速下分散15分钟；

(3)这次加入颜料钛白粉40g，填料重质碳酸钙120g、高岭土50g、滑石粉25g，用高速搅拌机在2000rpm转速下共同高搅拌1小时；

(4)然后进行砂磨，在装有研磨分散头和研磨介质钢化玻璃球的搅拌器中以2000rpm转速将上述预混合分散的浆料进行充分粉碎和充分混合分散，直至浆料颗粒U时，即可制得具有净化空气功能的建筑涂层材料。

末实施例制备方法所制得的涂料，经测试，其耐水性尚良好，储存稳定性(50℃、30天)也属优良，成膜硬度(铅笔硬度)属3B，耐洗刷性(次数)9100次。

本实施例制得的涂料对甲醛降解去除率试验：

在反应装置中，用微量进样器从进样口注入浓度为38％的分析纯甲醛10微升，开启风扇，从取样口用甲醛测试仪进行测试，并打开荧光灯，结果表明涂料样品具有较好的甲醛降解去除效果，其甲醛去除率平均达88.5％。

Claims (2)

1.一种具有净化空气功能的建筑涂层材料，其特征在于该涂层材料主要由光催化剂、成膜物质、颜填料、助剂及水构成；各种物质及其重量百分比含量如下：

光催化剂TiO_2-XN_X              1～3％

成膜物质聚丙烯酸脂乳液          15～25％

分散剂聚丙烯酸铵盐              0.8～2.0％

润湿剂                          0.2～0.5％

羟乙基纤维素                    0.1～0.2％

消泡剂                          0.6～0.8％

颜料钛白粉                      7～9％

填料重质碳酸钙                  25～30％

高岭土                          8～10％

滑石粉                          4～5％

成膜助剂                        0.8～1.0％

丙二醇                          1.8～2.0％

增稠剂                          0.5～1.0％

溶剂水                          20～30％

2.权利要求1所述的一种具有净空气功能的建筑涂层材料的制备方法，其特征在于具有以下的制备过程和步骤：

a.先将分散剂聚丙烯酸铵盐、润湿剂、羟乙基纤维素、消泡剂按规定重量加入于一定量的水中，用搅拌机搅拌在并使其充分分散：

b.然后将纳米光催化剂TiO_2-XN_X粉末慢慢加入，用搅拌机搅拌分散一段时间；

c.依次加入颜料钛白粉，填料重质碳酸钙、滑石粉、高岭土，用高速搅拌机在2000rpm转速下共同高速搅拌0.5～1小时；

d.然后进行砂磨，在装有研磨分散头和研磨介质钢化玻璃球的搅拌器中以2000rpm转速将上述预混合分散的浆料进行充分粉碎和充分混合分散，直至浆料颗粒细度小于45um，得到颜浆；

e.在较低转速500rpm搅拌下，向上述颜浆中缓慢加入适量成膜助剂、丙二醇、消泡剂以及一定量成膜物质纯聚丙烯酸酯乳液；随后混合之，待稳定后加入增稠剂，调节到低剪切粘度在25000～35000cp、中剪切粘度在95～105KU时即可制成具有净化空气功能的建筑涂层材料。