專利名稱：一種能凈化空氣的環(huán)保涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由可釋放羥基負(fù)離子的功能性材料制成，能凈化空氣的環(huán)保涂料，同時(shí)，本發(fā)明還涉及該涂料的一種制備方法。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保意識(shí)的空前增強(qiáng)，人們對(duì)室內(nèi)裝修、裝飾材料，尤其是內(nèi)墻涂料安全性的要求也越來(lái)越高，為了滿足這種需求，廣大科技工作者的研究領(lǐng)域也在不斷地拓寬。近年來(lái)，將可釋放羥基負(fù)離子的功能性材料用于室內(nèi)涂料加工正在成為一項(xiàng)最具吸引力的全新課題。采用該種材料不僅不會(huì)增加任何環(huán)境污染，相反對(duì)室內(nèi)的空氣還具有殺菌、除味，凈化的功能。在《二00二年全國(guó)建筑涂料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與合作論壇論文集》中，吳英君、陳英坤曾就羥基負(fù)離子功能性材料的環(huán)保原理做了全面的研究和分析，并列舉了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，詳見(jiàn)論文集209-213頁(yè)。在這些理論成就的推動(dòng)下，一些羥基負(fù)離子功能性材料也在不斷地被挖掘，如黑龍江省嫩江蛋白石頁(yè)巖科技開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司開(kāi)發(fā)的天然蛋白石粉就屬于該類品種。
現(xiàn)有的研究成果雖然為羥基負(fù)離子功能性涂料的開(kāi)發(fā)奠定了重要的基礎(chǔ)，但將這些理論轉(zhuǎn)化為具體的涂料產(chǎn)品，還需對(duì)該類涂料加工制備的詳細(xì)工藝和具體方法進(jìn)行更深入的研究，目前關(guān)于這些內(nèi)容的報(bào)道極為少見(jiàn)，難以滿足生產(chǎn)企業(yè)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能充分、有效地利用羥基負(fù)離子功能性材料資源，性能良好，價(jià)格適宜，可釋放羥基負(fù)離子，因而能凈化空氣的環(huán)保涂料，并提供一種該涂料的具體制備方法。
本發(fā)明的試驗(yàn)采用的羥基負(fù)離子功能性材料系選用從嫩江蛋白石頁(yè)巖科技開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司采購(gòu)的天然蛋白石粉，該產(chǎn)品的研制者已對(duì)其申請(qǐng)了發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)枮?2147490.7。本發(fā)明的具體實(shí)施當(dāng)然還可以采用其它企業(yè)生產(chǎn)的類似材料。以下以蛋白石粉為例，敘述本發(fā)明產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)步驟第一是產(chǎn)品的羥基負(fù)離子釋放能力的合理設(shè)計(jì)。本產(chǎn)品的羥基負(fù)離子釋放能力是指每立方厘米能釋放羥基負(fù)離子的個(gè)數(shù)，這個(gè)參數(shù)不僅是體現(xiàn)產(chǎn)品功能效果的關(guān)鍵指標(biāo)，同時(shí)也決定了羥基負(fù)離子釋放材料的使用數(shù)量。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可供參考，根據(jù)我們認(rèn)真分析，并充分考慮到目前室內(nèi)可能達(dá)到的污染程度、人們的消費(fèi)習(xí)慣以及經(jīng)濟(jì)承受能力，將該參數(shù)確定在1000-2000個(gè)/cm3。
第二是確定羥基負(fù)離子功能性材料的添加量，添加4％的蛋白石粉負(fù)離子釋放量約為500個(gè)/cm3。按上述參數(shù)計(jì)算，在涂料中的添加量應(yīng)達(dá)到8-16％，這么大的添加量會(huì)造成以下問(wèn)題首先是成本大大增加，蛋白石粉每噸18000元，按上述添加比例，每噸涂料成本最高會(huì)增加3000元，顯然有些過(guò)高。另外，蛋白石粉色澤灰暗，需要大量的優(yōu)質(zhì)顏料加以掩飾，如添加量過(guò)大，要達(dá)到理想的涂料顏色也十分困難。
盡管出現(xiàn)了上述問(wèn)題，做為本發(fā)明環(huán)保涂料的重要性能指標(biāo)羥基負(fù)離子釋放量是絕對(duì)不能降低的，這里要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何使用少量的蛋白石粉，來(lái)達(dá)到規(guī)定的羥基負(fù)離子釋放量。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們需對(duì)蛋白石粉釋放羥基負(fù)離子的機(jī)理進(jìn)行分析由于蛋白石粉晶體結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱，其自身能形成永久性電極，并在材料表面形成永久性的靜電場(chǎng)，H2O分子一旦接觸到釋放電子e-的該材料后，H2O分子立即發(fā)生輕微的電解，形成帶正電的H+和帶負(fù)電的OH-，H+與電子e-結(jié)合成無(wú)害的氫分子釋放到空氣中，余下的OH-與周圍的H2O分子結(jié)合成H3O2-或水合H2O·OH-離子，這些堿性負(fù)離子釋放后游離在空氣中，完成其獨(dú)有的清新、凈化空氣的特殊功能。
通過(guò)上述分析我們可知，蛋白石粉釋放羥基負(fù)離子的數(shù)量或釋放速度取決于其所形成靜電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，如果設(shè)法使該靜電場(chǎng)的強(qiáng)度增大，必然會(huì)增加羥基負(fù)離子的釋放數(shù)量，因此選擇一種能有效增加該靜電場(chǎng)強(qiáng)度的化學(xué)物質(zhì)是十分重要的，我們將該化學(xué)物質(zhì)稱為負(fù)離子增效劑。
第三是負(fù)離子增效劑的選擇。根據(jù)相關(guān)知識(shí)，負(fù)離子增效劑其粒子表面也應(yīng)具有大量的缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)，并帶有大量的極性電荷，顯示出很強(qiáng)的蓄能作用，不僅能對(duì)蛋白石粉晶體形成的永久性電極有激活作用，還能增加其靜電場(chǎng)的強(qiáng)度，從而增加羥基負(fù)離子的釋放數(shù)量，按照這種要求，我們對(duì)可做為負(fù)離子增效劑的材料進(jìn)行了認(rèn)真的篩選，最終確定采用納米SiO2無(wú)機(jī)復(fù)合體，該材料盡管人們以往也經(jīng)常使用，但將其用于增加羥基負(fù)離子的釋放量的應(yīng)用尚屬首次。
采用納米SiO2無(wú)機(jī)復(fù)合體為負(fù)離子增效劑配制成涂料，我們進(jìn)行了以下負(fù)離子釋放量試驗(yàn)。

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，選用0.08-0.2％的負(fù)離子增效劑可以顯著增加蛋白石粉釋放羥基負(fù)離子的數(shù)量。按照這種添加比例，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明羥基負(fù)離子釋放的同一指標(biāo)蛋白石粉的需要量可減少50％以上，扣除負(fù)離子增效劑的費(fèi)用，成本至少可降低1000元，效果是十分明顯的。
第四是產(chǎn)品各組分配比的確定，依據(jù)上述試驗(yàn)，我們確定了以下本發(fā)明中各組分的重量百分比顏料5-20％填充料10-20％潤(rùn)濕劑0.1-0.5％羥基負(fù)離子功能性材料預(yù)混合液10-25％增稠劑0.1-3％分散劑0.2-1.5％ 消泡劑0.2-1％防凍劑0.2-3.5％殺菌劑0.1-0.5％ 納米SiO2無(wú)機(jī)復(fù)合體0.08-0.20％成膜助劑0.2-3％ 合成乳液10-40％多功能助劑0.1-1.0％ 無(wú)離子水20-40％其中羥基負(fù)離子功能性材料預(yù)混合液的成份及重量百分比為40％聚丙烯酸鈉8-10％10％六偏磷酸鈉16-20％羥基負(fù)離子功能性材料 35-40％丙二醇10-12％增白劑1-2％其余為無(wú)離子水。
上述原料組分中，顏料、填充料、消泡劑、殺菌劑、防凍劑、分散劑均可選用現(xiàn)有公知的優(yōu)質(zhì)品種。增稠劑可選用現(xiàn)有的纖維素類、締合型和堿溶脹型品種，潤(rùn)濕劑可選用PE-100或NP-10，成膜助劑可選用2.2.4-三甲基-1.3-戊二醇單異丁酸酯，多功能助劑可選用2-氨基-2甲基-1-醇。
本發(fā)明產(chǎn)品的制備方法中較為重要的是蛋白石粉或其它類型的羥基負(fù)離子功能性材料的添加方式和添加步驟。如果按常規(guī)工藝加入蛋白石粉類材料，所制備產(chǎn)品的羥基負(fù)離子釋放濃度僅為100-500個(gè)/cm3，作用顯然沒(méi)有得到很好的發(fā)揮。其主要原因是這種簡(jiǎn)單的混合由于蛋白石粉類材料與其它物料共同研磨，其功能結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞，不利于粉晶電極的極化和靜電場(chǎng)的充分形成。為解決這一問(wèn)題，可先將蛋白石粉預(yù)混合在分散劑聚丙烯酸鈉和六偏磷酸鈉中，采用上述重量配比制成預(yù)混合液。其具體制備方法是按所述比例將無(wú)離子水、丙二醇、10％六偏磷酸鈉投入分散缸中，攪拌均勻，然后緩慢加入蛋白石粉類羥基負(fù)離子功能性材料，再加入聚丙烯酸鈉，分散10分鐘后，加入增白劑，再分散20-30分鐘，至均勻膏狀即成。
本發(fā)明產(chǎn)品的制備方法如下1、按所述的比例稱取各組分原料，先將無(wú)離子水放入高速分散機(jī)中，加入增稠劑分散20分鐘，再放入顏料、填充料、潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑、防凍劑、成膜助劑、殺菌劑、進(jìn)行高速分散，20-30分鐘后再進(jìn)入砂磨機(jī)研磨，待細(xì)度≤40μm后即制成漆漿。
2、將合成乳液加入中和缸中，再把計(jì)量好的多功能助劑緩慢加入，使合成乳液PH值為9.0-9.3，然后送入調(diào)配缸中。
3、將研磨后的漆漿加入調(diào)配缸中，攪拌均勻后，再加入羥基負(fù)離子功能性材料預(yù)混合液，同時(shí)加入負(fù)離子增效劑，攪拌均勻后，過(guò)濾包裝。
本發(fā)明有益效果是提供了一種新型功能性環(huán)保涂料及其制備方法，經(jīng)檢測(cè)產(chǎn)品，噴涂干燥后能均勻、緩慢地釋放充足的羥基負(fù)離子，不僅顏色純正，色彩艷麗，更給人以滿目清秀，空氣清新，心曠神怡的全新感覺(jué)。由于采用了負(fù)離子增效劑，可大大減少了羥基負(fù)離子功能性材料的用量，使其功能也得到了最充分的挖掘，顯著地降低了產(chǎn)品的成本。產(chǎn)品制做方法科學(xué)合理，保證了產(chǎn)品功能的最佳發(fā)揮。
具體實(shí)施例方式
以下為本發(fā)明的具體實(shí)施例及其功能效果

權(quán)利要求
1.一種能凈化空氣的環(huán)保涂料，含有羥基負(fù)離子功能性材料，其特征是該涂料的組成及重量百分比為顏料 5-20％ 填充料 10-20％潤(rùn)濕劑 0.1-0.5％羥基負(fù)離子功能性材料預(yù)混合液 10-25％ 增稠劑 0.1-3％分散劑 0.2-1.5％消泡劑 0.2-1％防凍劑 0.2-3.5％殺菌劑 0.1-0.5％納米SiO2無(wú)機(jī)復(fù)合體 0.08-0.2％成膜助劑 0.2-3％合成乳液 10-40％多功能助劑 0.1-1.0％無(wú)離子水 20-40％其中羥基負(fù)離子功能性材料預(yù)混合液的成份及重量百分比為40％聚丙烯酸鈉8-10％10％六偏磷酸鈉16-20％羥基負(fù)離子功能性材料 35-40％丙二醇10-12％增白劑1-2％其余為無(wú)離子水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能凈化空氣的環(huán)保涂料，其特征是所述的潤(rùn)濕劑為PE-100。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能凈化空氣的環(huán)保涂料，其特征是所述的潤(rùn)濕劑為NP-10。
4.一種制備權(quán)利要求所述的能凈化空氣的環(huán)保涂料的制備方法，其特征是(1)羥基負(fù)離子功能性材料預(yù)混合液的制備按所述比例將無(wú)離子水、丙二醇、10％六偏磷酸鈉投入分散缸中，攪拌均勻，然后緩慢加入羥基負(fù)離子功能性材料，再加入聚丙烯酸鈉，分散10分鐘后，加入增白劑，再分散20-30分鐘，至均勻膏狀即成；(2)能凈化空氣的環(huán)保涂料的制備方法A、按所述的比例稱取各組分原料，先將無(wú)離子水放入高速分散機(jī)中，加入增稠劑分散20分鐘，再放入顏料、填充料、潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑、防凍劑、成膜助劑、殺菌劑、進(jìn)行高速分散，20-30分鐘后再進(jìn)入砂磨機(jī)研磨，待細(xì)度≤40μm后即制成漆漿；B、將合成乳液加入中和缸中再把計(jì)量好的多功能助劑緩慢加入，使合成乳液PH值為9.0-9.3，然后送入調(diào)配缸中；C、將研磨后的漆漿加入調(diào)配缸中，攪拌均勻后，再加入羥基負(fù)離子功能性材料預(yù)混合液，同時(shí)加入負(fù)離子增效劑，攪拌均勻后，過(guò)濾包裝。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種能凈化空氣的環(huán)保涂料及其制備方法，該涂料采用了羥基負(fù)離子功能性材料，同時(shí)還使用了負(fù)離子增效劑，其有益效果是經(jīng)驗(yàn)測(cè)產(chǎn)品噴涂干燥后能均勻、緩慢地釋放充足的羥基負(fù)離子，不僅顏色純正，色彩艷麗，更給人以滿目清秀，空氣清新，心曠神怡的全新感覺(jué)，由于采用了負(fù)離子增效劑，不僅大大減少了羥基負(fù)離子功能性材料的用量，其功能也得到了最充分的挖掘，顯著地降低了產(chǎn)品的成本，產(chǎn)品制做方法科學(xué)合理，保證了產(chǎn)品功能的最佳發(fā)揮。
文檔編號(hào)C09D133/02GK1640965SQ200410000879
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月7日
發(fā)明者李 學(xué), 孫雅茹, 梁勝偉, 李雨虹 申請(qǐng)人:李 學(xué)