除霾自潔涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種除霾自潔涂料及其制備方法，通過采用特殊工藝合成一種納米二氧化硅復合氣凝膠，然后將該納米二氧化硅復合氣凝膠與適量的納米水性氟硅乳液、助劑和去離子水等物料一起混合制備成除霾自潔涂料，該方法簡單易操作，可行性高；本發(fā)明提供的一種除霾自潔涂料，利用所述納米二氧化硅復合氣凝膠強大的除霾能力去除建筑物周圍和室內(nèi)的PM2.5以下微粒，同時利用納米水性氟硅樹脂和納米二氧化硅氣凝膠的超親水性，使涂膜表面的污染物能夠隨著雨水自然沖洗干凈，使涂層形成循環(huán)自潔功能，保持建筑物外表的持久裝飾效果。
【專利說明】除霾自潔涂料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種除霾自潔涂料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]PM2.5是指環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于2.5微米的顆粒物。它能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴重。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質(zhì)(例如，重金屬、微生物等)，且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。
[0003]經(jīng)過30多年的高速經(jīng)濟發(fā)展，我國已成為世界第二大經(jīng)濟體，但同時也造成了極大的能源消耗和環(huán)境污染，而尤其因PM2.5以下微粒超標而引發(fā)的霧霾空氣污染最嚴重，同時引發(fā)了人們對如何消除PM2.5以下微粒的討論和研宄，其中建筑涂料對消除PM2.5以下微粒的功效也是研宄方向之一。
[0004]涂料是涂飾于物體表面能與基體材料很好粘結(jié)并形成完整而堅韌保護膜的物料。涂料自引進我國后，就一直利用在建筑行業(yè)。涂料的作用可以概括為三個方面:保護作用，裝飾作用和特殊功能作用。涂料的成分一般包含成膜物質(zhì)、顏填料、溶劑和助劑。
[0005]目前市場上銷售的建筑涂料絕大多數(shù)都不具備消除PM2.5以下微粒的功效，據(jù)報道僅僅是2013年北京富思特公司推出過類似消除PM2.5以下微粒功效的外墻涂料，該涂料是利用涂料中的活性物質(zhì)會發(fā)生光催化反應，產(chǎn)生出氧化能力極強的羥基自由基分解附著在涂膜上的油性污染物和部分無機物。該種涂料不是直接去除PM2.5以下微粒，而是去除PM2.5以下微粒中的氮氧化物、二氧化硫、VOC等前體物，效果十分有限。
[0006]如何提高除霾(PM2.5以下微粒)的效果和持久性是開發(fā)除霾自潔涂料主要應該解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種除霾自潔涂料的制備方法，通過采用特殊工藝合成一種納米二氧化硅復合氣凝膠，然后將該納米二氧化硅復合氣凝膠與適量的納米水性氟硅乳液、助劑和去離子水等物料一起混合制備成除霾自潔涂料，該方法簡單易操作，可行性高。
[0008]本發(fā)明的目的還在于提供一種除霾自潔涂料，其能持續(xù)有效的去除建筑物周圍和室內(nèi)的PM2.5以下微粒，達到凈化空氣的功能，同時具有極強的殺菌、除臭、防霉和防污自潔功能。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種除霾自潔涂料的制備方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1、合成制備納米二氧化娃復合氣凝膠；
[0011]步驟2、將納米水性氟硅乳液置于容器中，然后在300-500rm/min中速攪拌下依次加入潤濕劑、丙二醇、消泡劑、防腐劑和醇酯，然后以300-500rm/min中速分散5_8min ；
[0012]步驟3、將步驟I制得的納米二氧化娃復合氣凝膠在200-300rm/min低速攪拌下緩慢加入上述混合物中，然后以800-1000rm/min高速分散10—15min ；
[0013]步驟4、在200-300rm/min低速攪拌下緩慢加入去離子水、PH調(diào)節(jié)劑和締合型增稠劑，以300-500rm/min中速分散5_8min，調(diào)整粘度到55-60KU。
[0014]所述步驟I包括如下具體步驟:
[0015]步驟11、將電氣石粉與乙酸、水及無水乙醇混合并攪拌均勻，制得混合物M ;
[0016]步驟12、在超聲波作用及攪拌下將鈦酸丁酯加入混合物M中，待其充分反應后將混合物通過靜置、干燥、球磨得到超細粉末，然后進行熱分解，得到表面包覆有二氧化鈦的納米電氣石粉；
[0017]步驟13、利用所述納米電氣石粉與正硅酸乙酯、水和無水乙醇制備凝膠，并對凝膠進行超臨界干燥處理得到納米二氧化硅復合氣凝膠。
[0018]所述步驟I制得的納米二氧化硅復合氣凝膠的粒徑小于lOOnm。
[0019]以最后制得的除霾自潔涂料的總重量為基準，所述納米水性氟硅乳液的添加量為50.0-55.0wt %，所述潤濕劑的添加量為0.2-0.5wt %，所述丙二醇的添加量為1.0-2.0wt %，所述消泡劑的添加量為0.2-0.5wt %，所述防腐劑的添加量為0.1-0.3wt%，所述醇酯的添加量為1.5-2.0wt %，所述納米二氧化硅復合氣凝膠的添加量為15.0-20.0wt %，所述去離子水的添加量為20.0-25.0wt %，所述PH調(diào)節(jié)劑的添加量為0.1-0.2wt%，所述締合型增稠劑的添加量為0.5-1.0wt%。
[0020]所述步驟2中，所述水性氟硅乳液為核殼結(jié)構(gòu)乳液，所述潤濕劑為炔二醇類潤濕劑。
[0021]還包括步驟5、將調(diào)好粘度的產(chǎn)品按要求過濾灌裝至內(nèi)壁有防腐涂層的鐵桶或塑料桶中進行包裝。
[0022]本發(fā)明還提供一種除霾自潔涂料，由以下重量份的組分構(gòu)成:納米水性氟硅乳液 50.0-55.0wt %，潤濕劑 0.2-0.5wt %，丙二醇 1.0-2.0wt %，消泡劑 0.2-0.5wt %，防腐劑0.1-0.3wt%，醇酉旨1.5-2.0wt %，納米二氧化娃復合氣凝膠15.0-20.0wt %, PH調(diào)節(jié)劑
0.1-0.2wt%，去離子水 20.0-25.0wt %，締合型增稠劑 0.5-1.0wt %。
[0023]所述除霾自潔涂料的粘度為55-60KU。
[0024]所述納米二氧化娃復合氣凝膠的粒徑小于lOOnm。
[0025]所述水性氟硅乳液為核殼結(jié)構(gòu)，所述潤濕劑為炔二醇類潤濕劑。
[0026]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供一種除霾自潔涂料的制備方法，通過采用特殊工藝合成一種納米二氧化硅復合氣凝膠，然后將該納米二氧化硅復合氣凝膠與適量的納米水性氟硅乳液、助劑和去離子水等物料一起混合制備成除霾自潔涂料，該方法簡單易操作，可行性高；本發(fā)明提供的一種除霾自潔涂料，利用所述納米二氧化硅復合氣凝膠強大的除霾能力去除建筑物周圍和室內(nèi)的PM2.5以下微粒，同時利用納米水性氟硅樹脂和納米二氧化硅氣凝膠的超親水性，使涂膜表面的污染物能夠隨著雨水自然沖洗干凈，使涂層形成循環(huán)自潔功能，保持建筑物外表的持久裝飾效果。
[0027]為了能更進一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的【具體實施方式】詳細描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其它有益效果顯而易見。
[0029]附圖中，
[0030]圖1為本發(fā)明提供的一種除霾自潔涂料的制備方法的示意流程圖；
[0031]圖2為本發(fā)明采用的一種納米二氧化硅復合氣凝膠的合成制備方法的示意流程圖。

【具體實施方式】
[0032]為更進一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施例及其附圖進行詳細描述。
[0033]請參閱圖1，本發(fā)明提供一種除霾自潔涂料的制備方法，其包括以下步驟:
[0034]步驟1、合成制備納米二氧化娃復合氣凝膠；
[0035]請參閱圖2，所述步驟I包括如下具體步驟:
[0036]步驟11、將電氣石粉與乙酸、水及無水乙醇混合并攪拌均勻，制得混合物M ;
[0037]步驟12、在超聲波作用及攪拌下將鈦酸丁酯加入混合物M中，待其充分反應后將混合物通過靜置、干燥、球磨得到超細粉末，然后進行熱分解，得到表面包覆有二氧化鈦的納米電氣石粉；
[0038]步驟13、利用所述納米電氣石粉與正硅酸乙酯、水和無水乙醇制備凝膠，并對凝膠進行超臨界干燥處理得到納米二氧化硅復合氣凝膠。
[0039]所述步驟I制得的納米二氧化硅復合氣凝膠為二氧化硅一電氣石一二氧化鈦復合氣凝膠，該納米二氧化硅復合氣凝膠的孔隙中充滿表面包覆納米二氧化鈦的電氣石，由于納米二氧化硅復合氣凝膠具有高比表面，從而容納了更多的納米電氣石粉，并且使得納米電氣石粉的包覆層二氧化鈦的活性增強。
[0040]優(yōu)選的，所述納米二氧化硅復合氣凝膠的粒徑小于lOOnm。
[0041]步驟2、將納米水性氟硅乳液置于容器中，然后在300-500rm/min中速攪拌下依次加入潤濕劑、丙二醇、消泡劑、防腐劑和醇酯等助劑，然后以300-500rm/min中速分散5-8min，確保助劑分散均勻。
[0042]以最后制得的除霾自潔涂料的總重量為基準，所述納米水性氟硅乳液的添加量為50.0-55.0wt%，優(yōu)選為55%;所述潤濕劑的添加量為0.2-0.5wt%;所述丙二醇的添加量為
1.0-2.0wt % ;所述消泡劑的添加量為0.2-0.5wt% ;所述防腐劑的添加量為0.1-0.3wt% ；所述醇酯的添加量為1.5-2.0wt%。
[0043]優(yōu)選的，所述水性氟娃乳液為核殼結(jié)構(gòu)，其中，核殼結(jié)構(gòu)乳膠粒的粒徑小于lOOnm，固含量在50%左右；所述水性氟硅乳液中不含烷基酚聚氧乙烯醚類化合物(APEO)，并且揮發(fā)性有機化合物(volatile organic compounds, VOC)含量極低。
[0044]優(yōu)選的，所述潤濕劑為不含烷基酚聚氧乙烯醚類化合物(APEO)、低穩(wěn)泡、潤濕效果超強的炔二醇類潤濕劑。
[0045]步驟3、將步驟I制得的納米二氧化娃復合氣凝膠在200-300rm/min低速攪拌下緩慢加入上述混合物中，然后以800-1000rm/min高速分散10—15min。
[0046]以最后制得的除霾自潔涂料的總重量為基準，所述納米二氧化硅復合氣凝膠的添加量為 15.0-20.0wt %，優(yōu)選 20wt % ο
[0047]步驟4、在200-300rm/min低速攪拌下緩慢加入去離子水、PH調(diào)節(jié)劑和締合型增稠劑，以300-500rm/min中速分散5_8min，調(diào)整粘度到55-60KU。
[0048]以最后制得的除霾自潔涂料的總重量為基準，所述去離子水的添加量為20.0-25.0wt %，所述PH調(diào)節(jié)劑的添加量為0.1-0.2wt %，所述締合型增稠劑的添加量為0.5-1.0wt % ο
[0049]步驟5、將調(diào)好粘度的產(chǎn)品按要求過濾灌裝至內(nèi)壁有防腐涂層的鐵桶或塑料桶中進行包裝。
[0050]本發(fā)明還提供一種通過上述制備方法得到的除霾自潔涂料，其由以下重量份的組分構(gòu)成:納米水性氟硅乳液50.0-55.0wt %，潤濕劑0.2-0.5wt %，丙二醇1.0-2.0wt %，消泡劑0.2-0.5wt %,防腐劑0.1-0.3wt %,醇醋1.5-2.0wt %,納米二氧化娃復合氣凝膠15.0-20.0wt %，PH調(diào)節(jié)劑0.1-0.2wt %，去離子水20.0-25.0wt %，締合型增稠劑0.5-1.0wt %。所述除霾自潔涂料的粘度為55-60KU。
[0051]優(yōu)選的，所述納米二氧化硅復合氣凝膠的粒徑小于lOOnm。
[0052]具體的，本發(fā)明的除霾自潔涂料中，所述納米二氧化硅復合氣凝膠的含量優(yōu)選為20wt %，所述水性氟娃乳液的含量優(yōu)選為55wt %。
[0053]優(yōu)選的，所述水性氟硅乳液為核殼結(jié)構(gòu)，其中，核殼結(jié)構(gòu)乳膠粒子的粒徑小于lOOnm，固含量在50%左右；所述水性氟硅乳液中不含烷基酚聚氧乙烯醚類化合物(APEO)，并且揮發(fā)性有機化合物(volatile organic compounds, VOC)含量極低。
[0054]所述潤濕劑為不含烷基酚聚氧乙烯醚類化合物(APEO)、低穩(wěn)泡、潤濕效果超強的炔二醇類潤濕劑。
[0055]本發(fā)明提供一種除霾自潔涂料及其制備方法，通過采用特殊工藝合成一種納米二氧化硅復合氣凝膠，所述納米二氧化硅復合氣凝膠的孔隙中充滿表面包覆納米二氧化鈦的電氣石，然后將所述納米二氧化硅復合氣凝膠與適量的納米水性氟硅乳液、助劑和去離子水等物料一起混合制備成除霾自潔涂料，所述除霾自潔涂料的主要功效有:
[0056]1、利用電氣石的熱電性和壓電性，即當溫度和壓力有變化時(即使是微小的變化)，能引起電氣石晶體之間電熱差和電壓差，這種靜電電壓差可以高達1.0X106eV，這個能量足以使空氣發(fā)生電離，使鄰近的空氣分子電離轉(zhuǎn)化為空氣負離子，且電氣石的永電性可以使負離子持續(xù)不斷的產(chǎn)生，同時利用納米二氧化硅復合氣凝膠的超吸附力，可以容納更多的納米電氣石，使負離子的釋放量也得到大幅提升，持續(xù)大量的空氣負離子使周圍帶正電荷的PM2.5以下的微粒相互凝聚成較大的顆粒而沉淀降落，達到持續(xù)有效的除霾效果O
[0057]2、利用納米二氧化娃復合氣凝膠對太陽光線的穿透性和電氣石表面包覆的納米二氧化鈦的強烈光催化反應，產(chǎn)生出大量的氧化能力極強的自由氫氧基和活性氧，可氧化分解各種有機化合物和部分無機物，且能破壞細菌的細胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì)。同時利用納米水性氟硅樹脂和納米二氧化硅復合氣凝膠的超親水性，使涂膜表面的污染物能夠隨著雨水自然沖洗干凈，使涂層形成循環(huán)自潔功能，保持建筑物外表的持久裝飾效果，且氟硅乳液的超強耐老化性和涂層的自清潔效果又進一步加強了除霾的持續(xù)有效性。
[0058]該除霾自潔涂料可廣泛應用于建筑物的內(nèi)外墻面的涂飾，能持續(xù)有效的去除建筑物周圍和室內(nèi)的PM2.5以下微粒，達到凈化空氣的功能；同時具有極強的殺菌、除臭、防霉和防污自潔功能。
[0059]以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種除霾自潔涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、合成制備納米二氧化娃復合氣凝膠； 步驟2、將納米水性氟硅乳液置于容器中，然后在300-500rm/min中速攪拌下依次加入潤濕劑、丙二醇、消泡劑、防腐劑和醇酯，然后以300-500rm/min中速分散5_8min ； 步驟3、將步驟I制得的納米二氧化娃復合氣凝膠在200-300rm/min低速攪拌下緩慢加入上述混合物中，然后以800-1000rm/min高速分散10—15min ； 步驟4、在200-300rm/min低速攪拌下緩慢加入去離子水、PH調(diào)節(jié)劑和締合型增稠劑，以300-500rm/min中速分散5_8min，調(diào)整粘度到55-60KU。
2.如權(quán)利要求1所述的除霾自潔涂料的制備方法，其特征在于，所述步驟I包括如下具體步驟: 步驟11、將電氣石粉與乙酸、水及無水乙醇混合并攪拌均勻，制得混合物M ; 步驟12、在超聲波作用及攪拌下將鈦酸丁酯加入混合物M中，待其充分反應后將混合物通過靜置、干燥、球磨得到超細粉末，然后進行熱分解，得到表面包覆有二氧化鈦的納米電氣石粉； 步驟13、利用所述納米電氣石粉與正硅酸乙酯、水和無水乙醇制備凝膠，并對凝膠進行超臨界干燥處理得到納米二氧化硅復合氣凝膠。
3.如權(quán)利要求1所述的除霾自潔涂料的制備方法，其特征在于，所述步驟I制得的納米二氧化硅復合氣凝膠的粒徑小于lOOnm。
4.如權(quán)利要求1所述的除霾自潔涂料的制備方法，其特征在于，以最后制得的除霾自潔涂料的總重量為基準，所述納米水性氟硅乳液的添加量為50.0-55.0wt%，所述潤濕劑的添加量為0.2-0.5wt%，所述丙二醇的添加量為1.0-2.0wt%，所述消泡劑的添加量為0.2-0.5wt%，所述防腐劑的添加量為0.1-0.3wt%，所述醇酯的添加量為1.5-2.0wt所述納米二氧化硅復合氣凝膠的添加量為15.0-20.0wt %，所述去離子水的添加量為20.0-25.0wt %，所述PH調(diào)節(jié)劑的添加量為0.1-0.2wt %，所述締合型增稠劑的添加量為0.5-1.0wt % ο
5.如權(quán)利要求1所述的除霾自潔涂料的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，所述水性氟硅乳液為核殼結(jié)構(gòu)乳液，所述潤濕劑為炔二醇類潤濕劑。
6.如權(quán)利要求1所述的除霾自潔涂料的制備方法，其特征在于，還包括步驟5、將調(diào)好粘度的產(chǎn)品按要求過濾灌裝至內(nèi)壁有防腐涂層的鐵桶或塑料桶中進行包裝。
7.—種除霾自潔涂料，其特征在于，由以下重量份的組分構(gòu)成:納米水性氟硅乳液50.0-55.0wt %，潤濕劑 0.2-0.5wt %，丙 二醇 1.0-2.0wt %，消泡劑 0.2-0.5wt %，防腐劑0.1-0.3wt%，醇酉旨1.5-2.0wt %，納米二氧化娃復合氣凝膠15.0-20.0wt %, PH調(diào)節(jié)劑0.1-0.2wt%，去離子水 20.0-25.0wt %，締合型增稠劑 0.5-1.0wt %。
8.如權(quán)利要求7所述的除霾自潔涂料，其特征在于，所述除霾自潔涂料的粘度為55-60KU。
9.如權(quán)利要求7所述的除霾自潔涂料，其特征在于，所述納米二氧化硅復合氣凝膠的粒徑小于lOOnm。
10.如權(quán)利要求7所述的除霾自潔涂料，其特征在于，所述水性氟硅乳液為核殼結(jié)構(gòu)，所述潤濕劑為炔二醇類潤濕劑。
【文檔編號】C09D183/08GK104497774SQ201410705454
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】汪火勝, 金立新, 劉科 申請人:深圳市彩虹精細化工股份有限公司