一种光催化净醛纳米质感漆的制备方法与流程

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种光催化净醛纳米质感漆的制备方法。

背景技术：

涂料在中国传统名称为油漆，是一种常用的表面装饰材料。所谓涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，又称漆膜或者涂层。在车辆、装饰、军事、交通、建筑等领域有着广泛的应用，其中建筑涂料是最常用的建材，在整个涂料市场中占据了大部分市场份额。传统的油漆通常由成膜物质、颜填料、溶剂、助剂等组成。

中国涂料产业在建筑行业的推动下日益壮大。统计数据显示，2011年中国建筑涂料总计产量约351.82万吨，同比增长30％以上。由此可知，中国建筑涂料产业虽然经历了2008年全球性金融危机的影响、原材料价格上涨带来的压力，但其发展势头依然不减，且还保持着较高的增长率。

内墙涂料是家庭装修的必备材料，目前随着人们环保意识的增强，对装修用的内墙乳胶涂料的要求越来越高，甲醛释放比较高的聚乙烯醇缩甲醛类涂料已经逐渐淘汰，各种释放负离子、低VOC的环保型内墙涂料使用越来越多，在健康型和环保方面进了一大步，如何发展健康环保的涂料成为了人们日益关注的问题。特别是近年来，随着人们生活水平的不断提高，居住条件的不断改善，对涂料的要求也不仅仅是达到装饰美观的效果，还需要具有特殊的功能，以提高自身的生活环境质量。二氧化钛纳米粉，具有极低的毒性和价格被广泛的使用。常用的内墙涂料只是直接在涂料中添加二氧化钛纳米粉，利用二氧化钛纳米粉的光催化效应达到净化甲醛的目的，但是，普通的二氧化钛纳米粉的光催化光波长都在紫外光范围，室内的照明通常都是可见光，因此，净化甲醛的效果并不理想。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光催化净醛纳米质感漆的制备方法，其目的在于解决居室内墙面在可见光范围内进行光催化净化室内甲醛的问题。

为达到上述目的，本发明的基础技术方案为：一种光催化净醛纳米质感漆的制备方法，该涂料按重量份数配比，具体步骤如下：

步骤1，A溶液，将10份钛酸四丁酯溶解在搅拌条件下溶解于5～10份乙醇和5～8份乙酸的混合溶液中，然后加入0.8～2.16份的聚乙烯吡咯烷酮和0.1～1.5份氯金酸，充分搅拌12小时；

B溶液，在搅拌条件下将2～6份乙酰丙酮、5～10份乙醇和5～7份乙酸混合，并将2.4～6.48份矿物油加入上述混合溶液中，充分搅拌12小时；

步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备金/二氧化钛纳米管的前驱胶体溶液；

步骤3，将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为1～1.2mm的喷丝头，接收装置为接地转动Φ＝100mm的铝辊，接收距离为18～20cm，纺丝电压为15～20kV，进行静电纺丝；

步骤4，将经过步骤3处理得到的前驱体产物立即进行冷却，然后置于马弗炉中，以1～2.5℃每分钟的升温速率升至450～550℃并保温烧结1～3小时，得到螺旋型金/二氧化钛纳米管；

步骤5，取步骤4制得的螺旋型金/二氧化钛纳米管10～15份搅拌超声分散于200～300份水中，配成悬浊液；

步骤6，以1℃/分钟的速率提高悬浊液的温度至50～60℃并保温，以4～5ml/分钟的速度加入柠檬酸饱和溶液0.2～0.6份，搅拌1～3小时；

步骤7，在步骤6制得的悬浊液中加入适量氨水调整pH值至8～9，得到稳定分散的介孔金/二氧化钛纳米管添加剂；

步骤8，在步骤7制得的添加剂中加入丙二醇8～15份，成膜助剂10～20份，润湿剂1～3份，防腐剂1～3份，羟乙基纤维素1～3份，分散剂4～8份，在研磨机中以400～600转/分钟搅拌3小时混合均匀；

步骤9，在步骤8混合形成的混合物中加入钛白粉150～300份，重钙80～120份，高岭土60～100份，滑石粉40～60份，在高速研磨机中以2000～4000转/分钟的转速下充分研磨3小时；

步骤10，在步骤9混合形成的混合物中加入丙烯酸乳液200～400份，消泡剂1～3份，增稠剂10～15份；最后在研磨机中以400～600转/分钟的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到光催化净醛纳米质感漆成品。

本方案优点在于：内墙纳米涂料中的纳米金颗粒可以增加纳米二氧化钛的导带，降低电子迁移所需要的能量，即产生等离子体共振效应，使得螺旋型金/二氧化钛纳米管可吸收的光范围扩大，可以吸收可见光进行光催化作用。并且金具有极佳的导电性，能够促进螺旋型二氧化钛纳米管中载流子的传输，进一步提高光催化氧化甲醛的性能。并且螺旋型二氧化钛纳米管不易发生团聚，同时，螺旋型的微观纳米结构不仅提高了比表面积，并且使其钉扎在涂料颗粒中，相比于普通的二氧化钛纳米管与涂料颗粒的结合更加紧密。

进一步，所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚；成膜助剂为聚氨酯乳液；发泡剂为聚硅氧烷类消泡剂；防腐剂为道维希尔-75；分散剂为十二烷基苯磺酸钠；增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液。

进一步：所述二氧化钛纳米管的配方，A溶液：10份钛酸四丁酯、7.5份乙醇、6.5份乙酸、1.48份聚乙烯吡咯烷酮；B配方：4份乙酰丙酮、7.5份乙醇、6份乙酸、4.44份矿物油；发明人通过实验发现采用上述配比制备的内墙纳米涂料净醛效果好。

进一步：所述B溶液为：4份乙酰丙酮、7.5份乙醇、6份乙酸、5份碳量子点、4.44份矿物油，发明人通过实验发现，加入碳量子点可以得到具有介孔结构的螺旋型金/二氧化钛纳米管；

进一步：所述金/二氧化钛纳米管的加入量的质量份数为13份，发明人通过大量的实验发现采用上述配比制得的内墙纳米涂料净醛效果好。

进一步：所述马弗炉的升温速率为1.5℃/min，发明人通过大量的实验发现采用上述参数金/二氧化钛纳米微观结构保存完整比表面积大。

进一步：所述马弗炉保温时间为1.5小时，发明人通过大量的实验发现采用上述参数制备的金/二氧化钛纳米微观结构保存完整，晶体颗粒度小。

进一步：所述金/二氧化钛纳米管在所述二氧化钛纳米管在马弗炉焙烧条件为惰性气体气氛下，发明人通过大量的实验发现采用上述参数，可以产生氧空位，降低二氧化钛电子空穴的复合率。

进一步：所述金/二氧化钛纳米管在马弗炉焙烧的惰性气体条件为氩气气氛，发明人通过大量的实验发现采用上述参数制备的内墙纳米涂料净醛效果好。

附图说明

图1是本发明实施例5中添加的螺旋型金/二氧化钛纳米管的扫描电子显微镜图；

图2是本发明光催化净醛纳米质感漆实施例5紫外可见吸收光谱图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

以下所述“份数”均为“质量份数”。

实施例1：

一种光催化净醛纳米质感漆的制备方法其具体制备方法如下，

步骤1：A溶液：将10份钛酸四丁酯溶解在5份无水乙醇和5份乙酸的混合溶液中，然后加入0.8份聚乙烯吡络烷酮和0.1份氯金酸，充分搅拌12小时；

B溶液：在搅拌条件下将2份乙酰丙酮和5份无水乙醇溶解和5份无水乙酸混合，加入2.4份矿物油混合均匀，充分搅拌12小时；

步骤2：按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备金/二氧化钛纳米管的前驱胶体溶液；

步骤3：将上述前驱体溶液放入内径为1mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，接收距离为18cm，纺丝电压为15kV，进行静电纺丝；

步骤4：将经过步骤3处理得到的前驱体产物立即进行干冰冷却，然后置于马弗炉中，以1℃每分钟的升温速率升至450℃并保温烧结1小时，得到螺旋型金/二氧化钛纳米管；

步骤5：取步骤4制得的螺旋型金/二氧化钛纳米管10份在搅拌条件下分散于200份水中，配成悬浊液；

步骤6：以1℃/分钟的速率提高悬浊液的温度至50～60℃保温，以4ml/分钟的速度加入柠檬酸饱和溶液0.2份，搅拌1小时；

步骤7：在步骤6制得的悬浊液中加入适当氨水调整pH值至8，得到稳定分散的金/二氧化钛添加剂；

步骤8：在步骤7制得的悬浊液中加入丙二醇8份，聚氨酯乳液10份，烷基酚聚氧乙烯醚1份，道维希尔-751份，羟乙基纤维素1份，十二烷基苯磺酸钠4份，在研磨机中以400转/分钟搅拌3小时混合均匀；

步骤9：在步骤8混合所得的混合物中加入钛白粉150份，重钙80份，高岭土60份，滑石粉40份，在高速研磨机中以2000转/分钟的转速下充分研磨3小时；

步骤10：在步骤9制得的混合物中加入丙烯酸乳液200份，聚硅氧烷类消泡剂1份，聚氨酯高分子化合物水溶液10份；最后在研磨机中以400转/分钟的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到光催化净醛纳米质感漆。

实施例2：

一种光催化净醛纳米质感漆的制备方法其具体制备方法如下：

步骤1：A溶液：将10份钛酸四丁酯溶解在10份无水乙醇和8份乙酸的混合溶液中，然后加入1.5份氯金酸和2.16份聚乙烯吡咯烷酮并混合均匀，充分搅拌12小时；

B溶液：在搅拌条件下将6份乙酰丙酮和10份无水乙醇溶解和7份无水乙酸混合，加入2.4份矿物油，充分搅拌12小时；

步骤2：按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备金/二氧化钛纳米管的前驱胶体溶液；

步骤3：将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为1.2mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，接收距离为20cm，纺丝电压为20kV，进行静电纺丝；

步骤4：将步骤3处理得到的前驱体产物立即进行干冰冷却，然后置于马弗炉中，以2.5℃每分钟的升温速率升至550℃并保温烧结3小时，得到螺旋型金/二氧化钛纳米管；

步骤5：取步骤4制得的螺旋型金/二氧化钛纳米管15份在搅拌条件下分散于300份水中，制成悬浊液；

步骤6：以1℃/分钟的速率提高悬浊液的温度至60℃保温，以5ml/分钟的速度加入柠檬酸饱和溶液0.6份，搅拌3小时；

步骤7：在悬浊液中加入适当氨水调整pH值至9，得到稳定分散的金/二氧化钛添加剂；

步骤8：在步骤7制得的添加剂中加入丙二醇15份，聚氨酯乳液20份，烷基酚聚氧乙烯醚3份，道维希尔-753份，羟乙基纤维素3份，十二烷基苯磺酸钠8份，在研磨机中以600转/分搅拌3小时混合均匀；

步骤9：在步骤8所得的混合物中加入钛白粉300份，重钙120份，高岭土100份，滑石粉60份，在高速研磨机中以4000转/分的转速下充分研磨3小时；

步骤10：在步骤9所得的混合物中加入丙烯酸乳液200份，聚硅氧烷类消泡剂1份，聚氨酯高分子化合物水溶液10份；最后在研磨机中以600转/分的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到光催化净醛纳米质感漆。

实施例3：

一种光催化净醛纳米质感漆的制备方法其具体制备方法如下：

步骤1：A溶液：将10份钛酸四丁酯溶解在7.5份无水乙醇和6.5份乙酸的混合溶液中，然后加入1份氯金酸和1.48份聚乙烯吡咯烷酮并混合均匀，充分搅拌12小时；

B溶液：在搅拌条件下将4份乙酰丙酮和7.5份无水乙醇溶解和6份无水乙酸混合，加入4.44份矿物油、1份氯金酸混合均匀，充分搅拌12小时；

步骤2：按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备金/二氧化钛纳米管的前驱胶体溶液；

步骤3：将上述前驱体溶液放入内径为1.1mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，接收距离为19cm，纺丝电压为18kV，进行静电纺丝；

步骤4：将步骤3处理得到的前驱体产物立即进行液氮冷却，然后置于马弗炉中，以1.5℃每分钟的升温速率升至500℃并保温烧结3小时，得到螺旋型金/二氧化钛纳米管；

步骤5：取上述螺旋型金/二氧化钛纳米管13份搅拌超声分散于250份水中，制成悬浊液；

步骤6：以1℃/分钟的速率提高悬浊液的温度至55℃保温，以5ml/分钟的速度加入柠檬酸饱和溶液0.4份，搅拌2小时；

步骤7：在悬浊液中加入适量氨水调整pH值至9，得到稳定分散的金/二氧化钛纳米管添加剂；

步骤8：在步骤7制得的添加剂中加入丙二醇13份，聚氨酯乳液15份，烷基酚聚氧乙烯醚2份，道维希尔-752份，羟乙基纤维素2份，十二烷基苯磺酸钠6份，在研磨机中以500转/分搅拌3小时混合均匀；

步骤9：在步骤8制得的混合物中加入钛白粉225份，重钙100份，高岭土80份，滑石粉50份，在高速研磨机中以3000转/分的转速下充分研磨3小时；

步骤10：步骤9制得的加入丙烯酸乳液300份，聚硅氧烷类消泡剂2份，聚氨酯高分子化合物水溶液13份；最后在研磨机中以500转/分的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到光催化净醛纳米质感漆。

实施例4：

与实施例3相同的实验步骤与参数，但是制备螺旋型金/二氧化钛纳米管的B配方为4份乙酰丙酮、7.5份乙醇、6份乙酸、5份碳量子点、4.44份矿物油。

实施例5：

与实施例4相同的实验步骤，不同之处在于马弗炉焙烧部分，本实施例为在氦气气氛下500℃焙烧1.5小时。

实施例6：

与实施例4相同的实验步骤，不同之处在于马弗炉焙烧部分，本实施例为在氩气气氛下500℃焙烧1.5小时。

将以上实施例制得的纳米涂料涂覆于20mm×90mm的玻璃片上，干燥后置于2500ml的密闭容器中。将三聚甲醛加热至融化制得甲醛气体，按照30ml/L的浓度用注射器注入到密闭的透明玻璃容器中，每天取样品，按照GB/T15516～1955测量甲醛的含量，该实验总共持续三天，实验结果如下表表1所示：

表1

如上表2实施例1～3可以观察到，实施例3的光催化净醛纳米质感漆的制备配方得到的涂料净醛效果最好，通过实施例4～6的比较可以发现，在氦气气氛下焙烧后制成的光催化甲醛净化效率最高。

如图2为实施例5制备出的添加了螺旋型金/二氧化钛纳米管的光催化净醛纳米质感漆以及未添加金的螺旋型二氧化钛纳米管的光催化净醛纳米质感漆的紫外-可见吸收光谱图，从图2中，我们可以看出，添加了螺旋型金/二氧化钛纳米管的光催化净醛纳米涂料的吸收光谱明显向可见光区移动，且吸光度明显增强。