专利名称：一种能净化空气的环保涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种由可释放羟基负离子的功能性材料制成，能净化空气的环保涂料，同时，本发明还涉及该涂料的一种制备方法。
背景技术：
随着环保意识的空前增强，人们对室内装修、装饰材料，尤其是内墙涂料安全性的要求也越来越高，为了满足这种需求，广大科技工作者的研究领域也在不断地拓宽。近年来，将可释放羟基负离子的功能性材料用于室内涂料加工正在成为一项最具吸引力的全新课题。采用该种材料不仅不会增加任何环境污染，相反对室内的空气还具有杀菌、除味，净化的功能。在《二00二年全国建筑涂料产业发展战略与合作论坛论文集》中，吴英君、陈英坤曾就羟基负离子功能性材料的环保原理做了全面的研究和分析，并列举了大量的试验数据，详见论文集209-213页。在这些理论成就的推动下，一些羟基负离子功能性材料也在不断地被挖掘，如黑龙江省嫩江蛋白石页岩科技开发有限责任公司开发的天然蛋白石粉就属于该类品种。
现有的研究成果虽然为羟基负离子功能性涂料的开发奠定了重要的基础，但将这些理论转化为具体的涂料产品，还需对该类涂料加工制备的详细工艺和具体方法进行更深入的研究，目前关于这些内容的报道极为少见，难以满足生产企业的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能充分、有效地利用羟基负离子功能性材料资源，性能良好，价格适宜，可释放羟基负离子，因而能净化空气的环保涂料，并提供一种该涂料的具体制备方法。
本发明的试验采用的羟基负离子功能性材料系选用从嫩江蛋白石页岩科技开发有限责任公司采购的天然蛋白石粉，该产品的研制者已对其申请了发明专利，申请号为02147490.7。本发明的具体实施当然还可以采用其它企业生产的类似材料。以下以蛋白石粉为例，叙述本发明产品的具体设计步骤第一是产品的羟基负离子释放能力的合理设计。本产品的羟基负离子释放能力是指每立方厘米能释放羟基负离子的个数，这个参数不仅是体现产品功能效果的关键指标，同时也决定了羟基负离子释放材料的使用数量。目前国内尚无此类相关标准可供参考，根据我们认真分析，并充分考虑到目前室内可能达到的污染程度、人们的消费习惯以及经济承受能力，将该参数确定在1000-2000个/cm3。
第二是确定羟基负离子功能性材料的添加量，添加4％的蛋白石粉负离子释放量约为500个/cm3。按上述参数计算，在涂料中的添加量应达到8-16％，这么大的添加量会造成以下问题首先是成本大大增加，蛋白石粉每吨18000元，按上述添加比例，每吨涂料成本最高会增加3000元，显然有些过高。另外，蛋白石粉色泽灰暗，需要大量的优质颜料加以掩饰，如添加量过大，要达到理想的涂料颜色也十分困难。
尽管出现了上述问题，做为本发明环保涂料的重要性能指标羟基负离子释放量是绝对不能降低的，这里要解决的关键问题是如何使用少量的蛋白石粉，来达到规定的羟基负离子释放量。
为了解决这个问题，我们需对蛋白石粉释放羟基负离子的机理进行分析由于蛋白石粉晶体结构的不对称，其自身能形成永久性电极，并在材料表面形成永久性的静电场，H2O分子一旦接触到释放电子e-的该材料后，H2O分子立即发生轻微的电解，形成带正电的H+和带负电的OH-，H+与电子e-结合成无害的氢分子释放到空气中，余下的OH-与周围的H2O分子结合成H3O2-或水合H2O·OH-离子，这些碱性负离子释放后游离在空气中，完成其独有的清新、净化空气的特殊功能。
通过上述分析我们可知，蛋白石粉释放羟基负离子的数量或释放速度取决于其所形成静电场的场强，如果设法使该静电场的强度增大，必然会增加羟基负离子的释放数量，因此选择一种能有效增加该静电场强度的化学物质是十分重要的，我们将该化学物质称为负离子增效剂。
第三是负离子增效剂的选择。根据相关知识，负离子增效剂其粒子表面也应具有大量的缺陷态结构，并带有大量的极性电荷，显示出很强的蓄能作用，不仅能对蛋白石粉晶体形成的永久性电极有激活作用，还能增加其静电场的强度，从而增加羟基负离子的释放数量，按照这种要求，我们对可做为负离子增效剂的材料进行了认真的筛选，最终确定采用纳米SiO2无机复合体，该材料尽管人们以往也经常使用，但将其用于增加羟基负离子的释放量的应用尚属首次。
采用纳米SiO2无机复合体为负离子增效剂配制成涂料，我们进行了以下负离子释放量试验。
从试验数据可知，选用0.08-0.2％的负离子增效剂可以显著增加蛋白石粉释放羟基负离子的数量。按照这种添加比例，实现本发明羟基负离子释放的同一指标蛋白石粉的需要量可减少50％以上，扣除负离子增效剂的费用，成本至少可降低1000元，效果是十分明显的。
第四是产品各组分配比的确定，依据上述试验，我们确定了以下本发明中各组分的重量百分比颜料5-20％填充料10-20％润湿剂0.1-0.5％羟基负离子功能性材料预混合液10-25％增稠剂0.1-3％分散剂0.2-1.5％ 消泡剂0.2-1％防冻剂0.2-3.5％杀菌剂0.1-0.5％ 纳米SiO2无机复合体0.08-0.20％成膜助剂0.2-3％ 合成乳液10-40％多功能助剂0.1-1.0％ 无离子水20-40％其中羟基负离子功能性材料预混合液的成份及重量百分比为40％聚丙烯酸钠8-10％10％六偏磷酸钠16-20％羟基负离子功能性材料 35-40％丙二醇10-12％增白剂1-2％其余为无离子水。
上述原料组分中，颜料、填充料、消泡剂、杀菌剂、防冻剂、分散剂均可选用现有公知的优质品种。增稠剂可选用现有的纤维素类、缔合型和碱溶胀型品种，润湿剂可选用PE-100或NP-10，成膜助剂可选用2.2.4-三甲基-1.3-戊二醇单异丁酸酯，多功能助剂可选用2-氨基-2甲基-1-醇。
本发明产品的制备方法中较为重要的是蛋白石粉或其它类型的羟基负离子功能性材料的添加方式和添加步骤。如果按常规工艺加入蛋白石粉类材料，所制备产品的羟基负离子释放浓度仅为100-500个/cm3，作用显然没有得到很好的发挥。其主要原因是这种简单的混合由于蛋白石粉类材料与其它物料共同研磨，其功能结构会遭到破坏，不利于粉晶电极的极化和静电场的充分形成。为解决这一问题，可先将蛋白石粉预混合在分散剂聚丙烯酸钠和六偏磷酸钠中，采用上述重量配比制成预混合液。其具体制备方法是按所述比例将无离子水、丙二醇、10％六偏磷酸钠投入分散缸中，搅拌均匀，然后缓慢加入蛋白石粉类羟基负离子功能性材料，再加入聚丙烯酸钠，分散10分钟后，加入增白剂，再分散20-30分钟，至均匀膏状即成。
本发明产品的制备方法如下1、按所述的比例称取各组分原料，先将无离子水放入高速分散机中，加入增稠剂分散20分钟，再放入颜料、填充料、润湿剂、分散剂、消泡剂、防冻剂、成膜助剂、杀菌剂、进行高速分散，20-30分钟后再进入砂磨机研磨，待细度≤40μm后即制成漆浆。
2、将合成乳液加入中和缸中，再把计量好的多功能助剂缓慢加入，使合成乳液PH值为9.0-9.3，然后送入调配缸中。
3、将研磨后的漆浆加入调配缸中，搅拌均匀后，再加入羟基负离子功能性材料预混合液，同时加入负离子增效剂，搅拌均匀后，过滤包装。
本发明有益效果是提供了一种新型功能性环保涂料及其制备方法，经检测产品，喷涂干燥后能均匀、缓慢地释放充足的羟基负离子，不仅颜色纯正，色彩艳丽，更给人以满目清秀，空气清新，心旷神怡的全新感觉。由于采用了负离子增效剂，可大大减少了羟基负离子功能性材料的用量，使其功能也得到了最充分的挖掘，显著地降低了产品的成本。产品制做方法科学合理，保证了产品功能的最佳发挥。
具体实施例方式
以下为本发明的具体实施例及其功能效果
权利要求
1.一种能净化空气的环保涂料，含有羟基负离子功能性材料，其特征是该涂料的组成及重量百分比为颜料 5-20％ 填充料 10-20％润湿剂 0.1-0.5％羟基负离子功能性材料预混合液 10-25％ 增稠剂 0.1-3％分散剂 0.2-1.5％消泡剂 0.2-1％防冻剂 0.2-3.5％杀菌剂 0.1-0.5％纳米SiO2无机复合体 0.08-0.2％成膜助剂 0.2-3％合成乳液 10-40％多功能助剂 0.1-1.0％无离子水 20-40％其中羟基负离子功能性材料预混合液的成份及重量百分比为40％聚丙烯酸钠8-10％10％六偏磷酸钠16-20％羟基负离子功能性材料 35-40％丙二醇10-12％增白剂1-2％其余为无离子水。
2.根据权利要求1所述的一种能净化空气的环保涂料，其特征是所述的润湿剂为PE-100。
3.根据权利要求1所述的一种能净化空气的环保涂料，其特征是所述的润湿剂为NP-10。
4.一种制备权利要求所述的能净化空气的环保涂料的制备方法，其特征是(1)羟基负离子功能性材料预混合液的制备按所述比例将无离子水、丙二醇、10％六偏磷酸钠投入分散缸中，搅拌均匀，然后缓慢加入羟基负离子功能性材料，再加入聚丙烯酸钠，分散10分钟后，加入增白剂，再分散20-30分钟，至均匀膏状即成；(2)能净化空气的环保涂料的制备方法A、按所述的比例称取各组分原料，先将无离子水放入高速分散机中，加入增稠剂分散20分钟，再放入颜料、填充料、润湿剂、分散剂、消泡剂、防冻剂、成膜助剂、杀菌剂、进行高速分散，20-30分钟后再进入砂磨机研磨，待细度≤40μm后即制成漆浆；B、将合成乳液加入中和缸中再把计量好的多功能助剂缓慢加入，使合成乳液PH值为9.0-9.3，然后送入调配缸中；C、将研磨后的漆浆加入调配缸中，搅拌均匀后，再加入羟基负离子功能性材料预混合液，同时加入负离子增效剂，搅拌均匀后，过滤包装。
全文摘要
本发明公开了一种能净化空气的环保涂料及其制备方法，该涂料采用了羟基负离子功能性材料，同时还使用了负离子增效剂，其有益效果是经验测产品喷涂干燥后能均匀、缓慢地释放充足的羟基负离子，不仅颜色纯正，色彩艳丽，更给人以满目清秀，空气清新，心旷神怡的全新感觉，由于采用了负离子增效剂，不仅大大减少了羟基负离子功能性材料的用量，其功能也得到了最充分的挖掘，显著地降低了产品的成本，产品制做方法科学合理，保证了产品功能的最佳发挥。
文档编号C09D133/02GK1640965SQ200410000879
公开日2005年7月20日 申请日期2004年1月7日 优先权日2004年1月7日
发明者李 学, 孙雅茹, 梁胜伟, 李雨虹 申请人:李 学