本發(fā)明涉及納米技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米環(huán)保自潔墻面漆及其制備方法。
背景技術(shù)：
納米科學(xué)技術(shù)是以許多現(xiàn)代先進科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)，它是現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，納米科學(xué)技術(shù)又將引發(fā)一系列新的科學(xué)技術(shù)，例如:納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計量學(xué)等。當前納米技術(shù)的研究和應(yīng)用主要在材料和制備、微電子和計算機技術(shù)、醫(yī)學(xué)與健康、航天和航空、環(huán)境和能源、生物技術(shù)和農(nóng)產(chǎn)品等方面。用納米材料制作的器材重量更輕、硬度更強、壽命更長、維修費更低、設(shè)計更方便。利用納米材料還可以制作出特定性質(zhì)的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料。
科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)銳鈦礦型納米二氧化鈦吸收光能量后能產(chǎn)生氫氧自由基與負氧離子。氫氧自由基與負氧離子具有很強的氧化還原能力，能分解氧化空氣中的污染物，從而達到凈化空氣的目的。尤其是10納米以下的納米二氧化鈦方具有特別優(yōu)異的光催化性能。因此將納米二氧化鈦應(yīng)用到墻面漆的制備上，能提高墻面漆的環(huán)保性能。如申請?zhí)枮?01010624630.8的中國專利文獻就是采用在涂料中添加納米二氧化鈦。然而，實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)納米二氧化鈦液溶膠添加到涂料體系中后即絮凝為大粒徑而沉淀，當納米二氧化鈦粒子絮凝后，納米二氧化鈦涂料的光催化性能就大大降低了，甚至沒有。另外由于制備墻面漆的工藝質(zhì)量問題，市場上銷售的墻面漆，雖然具有較好的吸附分解污染物的效果，但是同時也出現(xiàn)了易吸附灰塵，不易清理等缺點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種納米環(huán)保自潔墻面漆及其制備方法，其具有良好的吸附分解污染物的效果，且不易吸附灰塵，便于清理，達到自潔的效果；另外本發(fā)明的制備方法中，采用特殊的制備工藝，解決了納米二氧化鈦在涂料體系中容易團聚、絮凝的技術(shù)問題，顯著提高了納米二氧化鈦涂料凈化功能的穩(wěn)定性和抗干擾性。
鑒于上述要解決的技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下的技術(shù)解決方案：
一種納米環(huán)保自潔墻面漆，包括如下重量份組分：納米二氧化鈦40-65份、硅氟材料35-55份、鈦白粉10-20份、高嶺土25-40份、環(huán)氧樹脂10-15份、甲基纖維素2-4份、羥乙基纖維素0.6-1份、硅烷偶聯(lián)劑3-7份、乳化劑5-8份、表面活性劑2-10份、分散劑2-10份、助劑3-8份、純凈水50-75份。
優(yōu)選的，所述硅氟材料為所述硅氟材料為二甲基硅氧烷-b-聚七氟丁基甲基丙烯酸酯。
優(yōu)選的，所述乳化劑為十二烷基硫酸鈉。
優(yōu)選的，所述表面活性劑包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、雙性表面活性劑和非離子表面活性劑；所述陰離子表面活性劑為脂肪酸、脂肪醇磺酸酯或烷基磺酸酯中的任一種或幾種的混合物；所述陽離子表面活性劑為脂肪胺鹽或季銨鹽的任一種或幾種的混合物；所述雙性表面活性劑為氨基酸或甜菜堿衍生物中的任一種或幾種的混合物；所述非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的任一種或幾種的混合物。
優(yōu)選的，所述分散劑為油酸鈉、羧酸鹽、硫酸酯鹽或磺酸鹽中的一種或幾種的混合物。
優(yōu)選的，所述助劑包括交聯(lián)劑、引發(fā)劑和促進劑；所述交聯(lián)劑為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯或苯二甲酸二烯丙酯中的任意一種或幾種的混合物；所述引發(fā)劑為過氧苯甲酰、過氧化丁酮、叔丁基過氧化氫或異丙過氧化氫中的任意一種或幾種的混合物；所述促進劑為三乙胺、二甲基苯胺或二乙基苯胺中的任意一種或幾種的混合物。
本發(fā)明還提供了一種制備上述納米環(huán)保自潔墻面漆的方法，包括如下步驟：
(1)按所述重量份稱取各原料；
(2)將納米二氧化鈦加入到所述純凈水全部重量中的50％的量中，再加入所述硅烷偶聯(lián)劑，加溫到80-100℃，攪拌均勻，得混合物一；
(3)緩慢攪拌下加入所述硅氟材料，并繼續(xù)攪拌至均勻混合，得混合物二；
(4)向混合物二中加入所述乳化劑，進行乳化，冷卻后得到粘稠的納米二氧化鈦漿料，獲得被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦；
(5)將所述鈦白粉添加到所述純凈水全部重量中的30％的量中，緩慢攪拌，同時添加表面活性劑和分散劑，形成粘稠狀液體；
(6)將步驟(5)獲得的粘稠狀液體加溫至60-100℃下，緩慢加入步驟(4)中獲得的被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦，快速冷卻，控制在3分鐘內(nèi)冷卻到40℃，繼續(xù)攪拌3-4小時，此時，被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦負載在鈦白粉上，得混合物三；
(7)在常溫下，將所述環(huán)氧樹脂、高嶺土、甲基纖維素、羥乙基纖維素和助劑慢慢加入所述剩余的20％的純凈水中，攪拌至均勻混合，得混合物四；
(8)在混合物四中慢慢加入混合物三，并攪拌至均勻混合，即得所述納米環(huán)保墻面漆。
優(yōu)選的，在步驟(4)中，所述乳化處理的條件是在80-100℃溫度下高速乳化90-120分鐘。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明的墻面漆中選用的納米二氧化鈦，顆粒為納米級別，比表面積大，能夠與空氣中的有害物質(zhì)充分接觸，吸附并分解有害物質(zhì)，達到有效凈化空氣的的效果；
(2)本發(fā)明的制備所述納米環(huán)保自潔墻面漆的方法中，將有機硅氟材料包覆在納米二氧化鈦表面，使得納米二氧化鈦結(jié)合了有機硅材料和有機氟材料的優(yōu)點，形成穩(wěn)定的疏水納米二氧化鈦顆粒，使所制備的墻面漆具有較佳的疏水性能；另外本發(fā)明通過簡單的工藝步驟將上述包覆有硅氟材料的納米二氧化鈦負載于鈦白粉，又解決了納米二氧化鈦在涂料中團聚、如凝的技術(shù)問題，顯著提高了涂料體系的穩(wěn)定性能和抗干擾性能，使涂料能夠長久分解各種有機污染物，如甲醛、苯、tvoc等，和細菌及部分無機污染物，如氨和nox等，并將其最終降解為二氧化碳和水等無害物質(zhì)；
(3)本發(fā)明墻面漆所采用的原料，納米二氧化鈦、硅氟材料、鈦白粉無味、無嗅，無毒，對人體無危害，也不會造成其他污染；原料成本低廉、工藝簡單，適用于工業(yè)化生產(chǎn)；墻面漆顆粒強度較高，涂膜不容易被破壞，耐候性優(yōu)異。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明的技術(shù)方案。這些實施例僅用于說明本發(fā)明的最優(yōu)方案而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。
實施例1
本實施例提供一種納米環(huán)保自潔墻面漆，包括如下重量份組分：納米二氧化鈦40份、二甲基硅氧烷-b-聚七氟丁基甲基丙烯酸酯35份、鈦白粉10份、高嶺土25份、環(huán)氧樹脂10份、甲基纖維素2份、羥乙基纖維素0.6份、硅烷偶聯(lián)劑3份、十二烷基硫酸鈉5份、表面活性劑2份、油酸鈉和羧酸鹽的混合物2份、助劑3份、純凈水50份。
上述表面活性劑包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、雙性表面活性劑和非離子表面活性劑；在本實施例中，陰離子表面活性劑為脂肪酸和脂肪醇磺酸酯的混合物；陽離子表面活性劑為脂肪胺鹽；雙性表面活性劑為氨基酸；非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚。
所述助劑包括交聯(lián)劑、引發(fā)劑和促進劑；在本實施例中，交聯(lián)劑為苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的混合物；引發(fā)劑為過氧苯甲酰和過氧化丁酮的混合物；促進劑為三乙胺和二甲基苯胺的混合物。
本實施例還提供了一種制備上述納米環(huán)保自潔墻面漆的方法，包括如下步驟：
(1)按所述重量份稱取各原料；
(2)將納米二氧化鈦加入到所述純凈水全部重量中的50％的量中，再加入所述硅烷偶聯(lián)劑，加溫到80℃，攪拌均勻，得混合物一；
(3)緩慢攪拌下加入所述硅氟材料，并繼續(xù)攪拌至均勻混合，得混合物二；
(4)向混合物二中加入所述十二烷基硫酸鈉，在80℃溫度下高速乳化90分鐘，冷卻后得到粘稠的納米二氧化鈦漿料，獲得被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦；
(5)將所述鈦白粉添加到所述純凈水全部重量中的30％的量中，緩慢攪拌，同時添加表面活性劑以及油酸鈉和羧酸鹽的混合物，形成粘稠狀液體；
(6)將步驟(5)獲得的粘稠狀液體加溫至60℃下，緩慢加入步驟(4)中獲得的被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦，快速冷卻，控制在3分鐘內(nèi)冷卻到40℃，繼續(xù)攪拌3小時，此時，被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦負載在鈦白粉上，得混合物三；
(7)在常溫下，將所述環(huán)氧樹脂、高嶺土、甲基纖維素、羥乙基纖維素和助劑慢慢加入所述剩余的20％的純凈水中，攪拌至均勻混合，得混合物四；
(8)在混合物四中慢慢加入混合物三，并攪拌至均勻混合，即得所述納米環(huán)保墻面漆。
實施例2
本實施例提供一種納米環(huán)保自潔墻面漆，包括如下重量份組分：納米二氧化鈦65份、二甲基硅氧烷-b-聚七氟丁基甲基丙烯酸酯55份、鈦白粉20份、高嶺土40份、環(huán)氧樹脂15份、甲基纖維素4份、羥乙基纖維素1份、硅烷偶聯(lián)劑7份、十二烷基硫酸鈉8份、表面活性劑10份、羧酸鹽和硫酸酯鹽的混合物10份、助劑8份、純凈水75份。
上述表面活性劑包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、雙性表面活性劑和非離子表面活性劑；在本實施例中，陰離子表面活性劑為脂肪醇磺酸酯和烷基磺酸酯的混合物；陽離子表面活性劑為季銨鹽；雙性表面活性劑為甜菜堿衍生物；非離子表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚。
所述助劑包括交聯(lián)劑、引發(fā)劑和促進劑；在本實施例中，交聯(lián)劑為甲基丙烯酸甲酯和苯二甲酸二烯丙酯的混合物；引發(fā)劑為叔丁基過氧化氫和異丙過氧化氫的混合物；促進劑為二甲基苯胺和二乙基苯胺的混合物。
本實施例還提供了一種制備上述納米環(huán)保自潔墻面漆的方法，包括如下步驟：
(1)按所述重量份稱取各原料；
(2)將納米二氧化鈦加入到所述純凈水全部重量中的50％的量中，再加入所述硅烷偶聯(lián)劑，加溫到100℃，攪拌均勻，得混合物一；
(3)緩慢攪拌下加入所述硅氟材料，并繼續(xù)攪拌至均勻混合，得混合物二；
(4)向混合物二中加入所述十二烷基硫酸鈉，在100℃溫度下高速乳化120分鐘，冷卻后得到粘稠的納米二氧化鈦漿料，獲得被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦；
(5)將所述鈦白粉添加到所述純凈水全部重量中的30％的量中，緩慢攪拌，同時添加表面活性劑以及羧酸鹽和硫酸酯鹽的混合物，形成粘稠狀液體；
(6)將步驟(5)獲得的粘稠狀液體加溫至100℃下，緩慢加入步驟(4)中獲得的被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦，快速冷卻，控制在3分鐘內(nèi)冷卻到40℃，繼續(xù)攪拌4小時，此時，被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦負載在鈦白粉上，得混合物三；
(7)在常溫下，將所述環(huán)氧樹脂、高嶺土、甲基纖維素、羥乙基纖維素和助劑慢慢加入所述剩余的20％的純凈水中，攪拌至均勻混合，得混合物四；
(8)在混合物四中慢慢加入混合物三，并攪拌至均勻混合，即得所述納米環(huán)保墻面漆。
實施例3
本實施例提供一種納米環(huán)保自潔墻面漆，包括如下重量份組分：納米二氧化鈦55份、二甲基硅氧烷-b-聚七氟丁基甲基丙烯酸酯45份、鈦白粉15份、高嶺土30份、環(huán)氧樹脂13份、甲基纖維素3份、羥乙基纖維素0.8份、硅烷偶聯(lián)劑5份、十二烷基硫酸鈉7份、表面活性劑8份、硫酸酯鹽和磺酸鹽的混合物8份、助劑5份、純凈水60份。
上述表面活性劑包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、雙性表面活性劑和非離子表面活性劑；在本實施例中，陰離子表面活性劑為烷基磺酸酯；陽離子表面活性劑為脂肪胺鹽；雙性表面活性劑為氨基酸；非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚。
所述助劑包括交聯(lián)劑、引發(fā)劑和促進劑；在本實施例中，交聯(lián)劑為甲基丙烯酸甲酯；引發(fā)劑為叔丁基過氧化氫和異丙過氧化氫的混合物；促進劑為三乙胺和二乙基苯胺的混合物。
本實施例還提供了一種制備上述納米環(huán)保自潔墻面漆的方法，包括如下步驟：
(1)按所述重量份稱取各原料；
(2)將納米二氧化鈦加入到所述純凈水全部重量中的50％的量中，再加入所述硅烷偶聯(lián)劑，加溫到90℃，攪拌均勻，得混合物一；
(3)緩慢攪拌下加入所述硅氟材料，并繼續(xù)攪拌至均勻混合，得混合物二；
(4)向混合物二中加入所述十二烷基硫酸鈉，在90℃溫度下高速乳化100分鐘，冷卻后得到粘稠的納米二氧化鈦漿料，獲得被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦；
(5)將所述鈦白粉添加到所述純凈水全部重量中的30％的量中，緩慢攪拌，同時添加表面活性劑以及硫酸酯鹽和磺酸鹽的混合物，形成粘稠狀液體；
(6)將步驟(5)獲得的粘稠狀液體加溫至80℃下，緩慢加入步驟(4)中獲得的被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦，快速冷卻，控制在3分鐘內(nèi)冷卻到40℃，繼續(xù)攪拌3.5小時，此時，被硅氟材料包覆的納米二氧化鈦負載在鈦白粉上，得混合物三；
(7)在常溫下，將所述環(huán)氧樹脂、高嶺土、甲基纖維素、羥乙基纖維素和助劑慢慢加入所述剩余的20％的純凈水中，攪拌至均勻混合，得混合物四；
(8)在混合物四中慢慢加入混合物三，并攪拌至均勻混合，即得所述納米環(huán)保墻面漆。
為了檢測本發(fā)明的納米自潔環(huán)保墻面漆的性能，以市售某品牌含納米光觸媒凈化空氣墻面漆為對比例，對上述實施例1至實施例3中所制備的墻面漆的性能進行對比檢測：
檢測對象：選取同一棟樓，同一層結(jié)構(gòu)相同，房間使用面積均為40平米的新裝修的家居室內(nèi)污染空間兩處。
檢測方法：分別用對比例樣品和實施1至實施例3中制備的墻面漆涂刷室內(nèi)墻壁，待涂料干燥，于第5天，第10天和第20天，關(guān)閉檢測對象門窗12小時，進行空氣采集。檢測采集空氣中的甲醛、氨、苯系物和總揮發(fā)性有機物含量。
檢測標準：甲醛按照gb/t18204.26-2000檢測；氨按照gb/t18204.25-2000檢測；苯系物按照gb/t11737-89檢測；總揮發(fā)性有機物按照gb50325-2010附錄e檢測。
檢測結(jié)果如下表所示：(以下表中數(shù)據(jù)的單位均為mg/m3)
有上述表中的數(shù)據(jù)可知，相比較市售納米光觸媒凈化空氣墻面漆，本發(fā)明所制備的納米環(huán)保自潔墻面漆對空氣中的甲醛、氨，苯和揮發(fā)性有機物，具有更快更強的分解能力。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。