一種環保型內牆納米塗料及其製備方法與流程
2023-10-09 14:04:09 1
本發明涉及納米塗料領域，具體涉及一種環保型內牆納米塗料及其製備方法。
背景技術：
隨著人民生活水平的不斷提高，家庭居室中的家具也也越來越追求個性風格，但是，通常家用的家具中都會含有甲醛，世界衛生組織在2004年發布的第153號公報認定：甲醛為致癌和致畸形物質。甲醛的主要危害表現為對皮膚黏膜的刺激作用，甲醛在室內達到一定濃度時，人就有不適感；大於0.08mg/m3的甲醛濃度可引起眼紅、眼癢、咽喉不適或者疼痛、聲音嘶啞、噴嚏、胸悶、氣喘、皮炎等，當濃度大於30mg/m3就會立即致人死亡。尤其在新裝修的房間中甲醛含量高，是眾多疾病的主要誘因。然而可怕的是，甲醛的釋放期一般長達3～15年。常見的室內塗料除去甲醛的方法是添加二氧化鈦納米粉，但是這種顆粒細小的納米粉材料非常容易發生團聚，降低其光催化除甲醛的效果。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種環保型內牆納米塗料及其製備方法。其目的解決傳統塗料除去甲醛效率低，速度慢的缺點。
為達到上述目的，本發明的基礎技術方案為，一種環保型內牆納米塗料，以下所述份數均為質量份數，
環保型內牆納米塗料配方如下，
介孔銀/二氧化錫納米管10～15份、200～300份水、丙二醇8～15份、成膜助劑10～20份、潤溼劑1～3份、防腐劑1～3份、羥乙基纖維素1～3份、分散劑4～8份、鈦白粉150～300份、重鈣80～120份、高嶺土60～100份、滑石粉40～60份、丙烯酸乳液200～400份、消泡劑1～3份、增稠劑10～15份；
介孔銀/二氧化錫納米管配方如下，
A溶液，6～10份聚乙烯吡咯烷酮、0.1～1份硝酸銀、20～24份無水乙醇；
B溶液，6～10份氯化亞錫、20～24份N～N二甲基甲醯胺；
以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入1～3份乙醯丙酮、5份碳量子點和2～4份礦物質油。
另一基礎方案，環保型內牆納米塗料的製備方法如下，
步驟1：A溶液，將6～10份聚乙烯吡咯烷酮和0.1～1份硝酸銀溶解在20～24份無水乙醇中，攪拌20～40分鐘；B溶液：在攪拌條件下將6～10份氯化亞錫加入到20～24份N～N二甲基甲醯胺中，充分攪拌20～40分鐘；
步驟2：以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入1～3份乙醯丙酮、5份碳量子點和2～4份礦物質油，充分攪拌12小時得到製備介孔銀/二氧化錫的前驅膠體溶液；
步驟3：將步驟2製得的前驅體溶液放入內徑為0.4～1mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉動直徑為100mm的鋁輥，接收距離為18～22cm，紡絲電壓為15～20kV，進行靜電紡絲；
步驟4：將步驟3處理得到的紡絲產物放置在接收鋁輥上12小時後收集，置於馬弗爐中，以4.5～5.5℃每分鐘的升溫速率升至550～650℃並保溫燒結1～3小時，得到介孔銀/二氧化錫納米管；
步驟5：取步驟4製得的介孔二氧化錫納米管10～15份在攪拌條件下分散於200～300份水中，加入丙二醇8～15份，成膜助劑10～20份，潤溼劑1～3份，防腐劑1～3份，羥乙基纖維素1～3份，分散劑4～8份，在400～600轉/分鐘混合3小時；
步驟6：在步驟5製得的混合物中加入鈦白粉150～300份，重鈣80～120份，高嶺土60～100份，滑石粉40～60份，並在2000～4000轉/分鐘的轉速下混合3小時；
步驟7：在步驟6製得的混合物中再加入丙烯酸乳液200～400份，消泡劑1～3份，增稠劑10～15份，在400～600轉/分鐘的轉速下均勻混合，經過濾後得到最終的納米塗料產品。
本方案的優點在於：塗料中加入的銀離子可以殺滅內牆表面的細菌，極大的減少室內的致病菌數量。並且塗料內部的介孔二氧化錫納米管吸收太陽光的能量並且還會反射掉部分紅外光，通過光催化作用將室內的有毒氣體甲醛分解為無毒的二氧化碳和水，提高了塗料的穩定性和使用壽命，在冬季還可以提高房屋的保溫性能，降低暖氣熱量的散失。介孔二氧化錫納米管相比納米粉不容易發生團聚，其作為添加劑加入塗料中具有更高的光催化效率。銀加入介孔二氧化錫的中，提高了介孔二氧化錫納米管的導電性，進一步提高了介孔二氧化錫表層電子的傳遞，提高了納米塗料的光催化淨醛性能。
進一步，所述潤溼劑為烷基酚聚氧乙烯醚；所述成膜助劑為聚氨酯乳液；所述消泡劑為聚矽氧烷類消泡劑；所述防腐劑為道維希爾-75；分散劑為十二烷基苯磺酸鈉；所述增稠劑為聚氨酯高分子化合物水溶液；發明人經過大量的實驗，發現採用上述試劑得到的納米外牆塗料淨醛效果好。
進一步：所述的馬弗爐升溫速度為5℃/分鐘，在該升溫速率下，介孔銀/二氧化錫納米管的微觀結構可以得到保存。
進一步：所述馬弗爐中的焙燒環境為惰性氣體條件，惰性氣體為氮氣、氬氣、氦氣之一；通過在惰性氣體中焙燒，可以提高介孔二氧化錫納米管晶格中的氧空位，提高塗料的光催化性能。
進一步：所述馬弗爐中的惰性氣體焙燒環境為氬氣氣體環境，發明人發現在氬氣氣氛下焙燒，得到的塗料的光催化性能最佳。
進一步：所述介孔銀/二氧化錫納米管在馬弗爐焙燒後在Cs-137輻照處理12小時，發明人通過大量的實驗發現採用該方法可以提高納米塗料的光催化除甲醛性能。
附圖說明
圖1是本發明環保型內牆納米塗料實施例6中添加的介孔銀/二氧化錫的掃描電子顯微鏡圖。
具體實施方式
下面通過具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：
實施例1：一種環保型內牆納米塗料其製備方法如下，
步驟1：A溶液，將6份聚乙烯吡咯烷酮和0.1份硝酸銀溶解在20份無水乙醇中，攪拌20分鐘；B溶液：在攪拌條件下將6份氯化亞錫加入到20份N～N二甲基甲醯胺中，充分攪拌20分鐘；
步驟2：以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入1份乙醯丙酮、5份碳量子點和2份礦物質油，充分攪拌12小時得到製備介孔銀/二氧化錫的前驅膠體溶液；
步驟3：將步驟2製得的前驅體溶液放入內徑為0.4mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉動直徑為100mm的鋁輥，接收距離為18cm，紡絲電壓為15kV，進行靜電紡絲；
步驟4：將步驟3處理得到的前驅體產物放置在接收鋁輥上12小時後收集，置於馬弗爐中，在氮氣氣氛下以4.5℃每分鐘的升溫速率升至550℃並保溫燒結1小時，得到介孔銀/二氧化錫納米管；
步驟5：取步驟4製得的介孔銀/二氧化錫納米管10份在攪拌條件下分散於200份水中，加入丙二醇8份，聚氨酯乳液10份，烷基酚聚氧乙烯醚1份，道維希爾-751份，羥乙基纖維素1份，十二烷基苯磺酸鈉4份，在400轉/分鐘混合3小時；
步驟6：在步驟5製得的混合物中加入鈦白粉150份，重鈣80份，高嶺土60份，滑石粉40份，並在2000轉/分鐘的轉速下混合3小時；
步驟7：在步驟6製得的混合物中再加入丙烯酸乳液200份，聚矽氧烷類消泡劑1份，聚氨酯高分子化合物水溶液10份，在400轉/分鐘的轉速下均勻混合，經過濾後得到最終的納米塗料產品。
實施例2，一種環保型內牆納米塗料其製備方法如下，
步驟1：A溶液，將10份聚乙烯吡咯烷酮和1份硝酸銀溶解在24份無水乙醇中，攪拌40分鐘；B溶液：在攪拌條件下將10份氯化亞錫加入到24份N～N二甲基甲醯胺中，充分攪拌40分鐘；
步驟2：以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入3份乙醯丙酮、5份碳量子點和4份礦物質油，充分攪拌12小時得到製備介孔銀/二氧化錫的前驅膠體溶液；
步驟3：將步驟2製得的前驅體溶液放入內徑為1mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉動直徑為100mm的鋁輥，接收距離為22cm，紡絲電壓為20kV，進行靜電紡絲；
步驟4：將步驟3處理得到的前驅體產物放置在接收鋁輥上12小時後收集，置於馬弗爐中，在氦氣氣氛下以5.5℃每分鐘的升溫速率升至650℃並保溫燒結3小時，得到介孔銀/二氧化錫納米管；
步驟5：取步驟4製得的介孔銀/二氧化錫納米管15份在攪拌條件下分散於300份水中，加入丙二醇15份，聚氨酯乳液20份，烷基酚聚氧乙烯醚3份，道維希爾-753份，羥乙基纖維素3份，十二烷基苯磺酸鈉8份，在600轉/分鐘混合3小時；
步驟6：在步驟5製得的混合物中加入加入鈦白粉300份，重鈣120份，高嶺土100份，滑石粉60份，並在4000轉/分鐘的轉速下混合3小時；
步驟7：在步驟6製得的混合物中再加入丙烯酸乳液400份，聚矽氧烷類消泡劑3份，聚氨酯高分子化合物水溶液15份，在600轉/分鐘的轉速下均勻混合，經過濾後得到最終的納米塗料產品。
實施例3，一種環保型內牆納米塗料其製備方法如下
步驟1：A溶液，將8份聚乙烯吡咯烷酮和0.5份硝酸銀溶解在22份無水乙醇中，攪拌30分鐘；B溶液：在攪拌條件下將8份氯化亞錫加入到22份N～N二甲基甲醯胺中，充分攪拌30分鐘；
步驟2：以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入2份乙醯丙酮、5份碳量子點和3份礦物質油，充分攪拌12小時得到製備介孔銀/二氧化錫的前驅膠體溶液；
步驟3：將步驟2製得的前驅體溶液放入內徑為0.8mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉動直徑為100mm的鋁輥，接收距離為20cm，紡絲電壓為18kV，進行靜電紡絲；
步驟4：將步驟3處理得到的前驅體產物放置在接收鋁輥上12小時後收集，置於馬弗爐中，在氬氣氣氛下以5℃/分鐘的升溫速率升至600℃並保溫燒結2小時，得到介孔銀/二氧化錫納米管；
步驟5：取步驟4製得的介孔銀/二氧化錫納米管12份在攪拌條件下分散於250份水中，加入丙二醇12份，聚氨酯乳液15份，烷基酚聚氧乙烯醚2份，道維希爾-752份，羥乙基纖維素2份，十二烷基苯磺酸鈉6份，在500轉/分鐘混合3小時；
步驟6：在步驟5製得的混合物中加入鈦白粉225份，重鈣100份，高嶺土80份，滑石粉50份，並在3000轉/分鐘的轉速下混合3小時；
步驟7：在步驟6製得的混合物中再加入丙烯酸乳液300份，聚矽氧烷類消泡劑2份，聚氨酯高分子化合物水溶液12份，在500轉/分鐘的轉速下均勻混合，經過濾後得到最終的納米塗料產品。
實施例4，一種環保型內牆納米塗料其製備方法如下，
與實施例3的區別僅在於：步驟4中馬弗爐的焙燒氣氛為氮氣。
實施例5，一種環保型內牆納米塗料其製備方法如下，
與實施例3的區別僅在於：步驟4中馬弗爐的焙燒氣氛為氦氣。
實施例6，一種環保型內牆納米塗料其製備方法如下，
與實施例3的區別僅在於：步驟4中介孔銀/二氧化錫納米管在馬弗爐焙燒後在Cs-137輻照處理12小時。
將以上實施例製得的納米乳膠漆塗覆於20mm×90mm的玻璃片上，乾燥後置於2500ml的密閉容器中。將三聚甲醛加熱至融化製得甲醛氣體，按照30ml/L的濃度用注射器注入到密閉的透明玻璃容器中，每天取樣品，按照GB/T15516～1955測量甲醛的含量，該實驗總共持續三天，實驗結果如下表表1所示：
表1
抗黴菌測試：按照國家標準GB/T1741-2007漆膜耐黴菌性測定方法，以上實施例製得的納米乳膠漆塗覆於50mm×50mm，厚度為3mm的玻璃片上，乾燥後置於2500ml的恆溫恆溼培養箱內(25～30℃，相對溼度h≥85％)，將9種混合黴菌(黑曲美、黃麴黴、球毛亮黴、枯青黴、綠色木黴、出芽短梗黴、臘葉芽枝黴、宛式擬青黴、鏈格孢)菌種接種在漆膜上，並設置陰性對照板A和陽性對照板B，通過以上一個循環(28天)測試，如果尚未發現任何變化，則對實施例在進行一次測試循環，直到10次循環。最後，對其漆膜表面進行檢測。
抗菌測試：按照國家標準GB/T21866-2008抗菌塗料(漆膜)抗菌性能測定法和抗菌效果，以上實施例製得的納米乳膠漆塗覆於50mm×50mm的水泥板上，按照GB/T1727要求製作塗膜，塗料的施塗為兩次塗刷，第一遍表幹後塗刷第二遍，塗膜總厚度溼膜小於100μm。塗刷後按照GB/T 9278規定的條件下乾燥7天。實驗前，採用紫外滅菌燈和醫用酒精對漆膜表面進行消毒。並設置陰性對照樣板A和空白對照樣板B。採用金黃色葡萄球菌和大腸埃希氏菌作為檢驗菌種，將其接種在漆膜上，在37±1℃、相對溼度＞90％條件下培養24小時。取出培養的樣品，分別加入20ml洗液，反覆洗樣，將洗液接種於營養瓊脂培養基中，在37±1℃下培養24小時後活菌計數。
抑菌測試：採用1支30W，波長為253.7nm的紫外燈，抗菌塗料試板距離紫外燈0.8～1m，照射100h，之後按照抗菌測試進行測試。
抗黴菌和抗菌測試結果如下表2
表2
如表1、表2所示，實施例3～5可以觀察到，在氬氣氣氛下焙燒得到的介孔銀/二氧化錫納米管添加到塗料中，獲得的光催化淨醛性能和抗菌抗黴性能都是顯著提高，這是由於其抗菌、抗黴、淨醛性能都是依賴光催化效率造成的。通過實施例5、實施例6可以觀察到，在Cs-137輻照處理12小時後，介孔銀/二氧化錫納米管添加到塗料中可以獲得更好的淨醛性能和抗菌、抗黴性能。