本发明涉及木器漆
技术领域：
，更具体地涉及一种具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆及其制备方法。
背景技术：
：随着人们生活水平的提高，对于自身的健康也越来越关注，近年来关于新装修后的室内空气污染与白血病的发病率关系的报道也多见于媒体。因此，人们在装修时越来越注重装修材料的环保性，家庭装修中制作木门、衣柜、吊顶、装饰造型时，会用到大量的木材，尤其是胶合板、纤维板等人造板，这些人造板制作的木门、木质家俱、木质玩具、木质装饰等中含有有机污染物(甲醛、苯、氨等)，为了降低有机污染物(甲醛、苯、氨等)对人体的伤害，目前，常常在这些木门、木质家俱、木质玩具、木质装饰的表面涂覆木器漆以密封或减缓有机污染物(甲醛、苯、氨等)的挥发，长时间而言，有机污染物(甲醛、苯、氨等)的总量仍挥发在室内，被人体吸收，不利于身体健康，因此，这属于治标不治本的方法。因此，有必要提供一种新的木器漆来解决上述问题。技术实现要素：本发明的目的之一是提供一种水性木器漆，该水性木器漆具有净化空气和杀菌的功能。本发明的目的之二是提供上述水性木器漆的制备方法。为实现上述目的，提供一种具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆，按重量百分数计，包括：与现有技术相比，本申请的具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆中，纳米二氧化钛吸收光能会释放电子，空气中的水分子捕获电子形成氢氧自由基(-ho)，氧分子捕获电子形成负氧离子(o2-)，氢氧自由基与负氧离子均具有强大的氧化分解能力，能将有机污染物(甲醛、苯、氨等)氧化分解成无害的二氧化碳(co2)和水(h2o)，并能氧化分解病菌的细胞膜与蛋白质，从而杀死细菌。尤其是利用ti4+离子的离子半径(约为60.5pm)远远小于ce4+离子的离子半径(约103.4pm)，ti4+离子能够轻易进入二氧化铈(ceo2)的晶格，从而引起电荷不平衡，由于电荷不平衡，因此能够吸附更多的氢氧根离子。氢氧根离子获得纳米二氧化钛释放的电子后形成更多的氢氧根自由基，从而提高纳米二氧化钛的光催化活性，进一步提高氢氧自由基氧化分解有机污染物和杀死细菌的能力。水性木器漆中的乳液可以防止二氧化钛絮凝，保证二氧化钛一直处于纳米级别，促进其被光催化产生活跃的电子。将本申请的木器漆涂覆在木质材料表面，木质材料中的有机污染物(甲醛、苯、氨等)要进入空气时需要先穿透该水性木器漆，然而当有机污染物穿透该具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆时，有机污染物(甲醛、苯、氨等)能够被氢氧自由基与负氧离子分解清除干净，从而达到净化空气的效果，同时本申请的水性木器漆还能杀死木质材料表面的细菌。较佳地，本发明的纳米二氧化钛为锐钛矿型纳米二氧化钛。较佳地，本发明的锐钛矿型纳米二氧化钛的粒径≤10纳米。较佳地，本发明的乳液选自硅丙乳液、纯丙乳液或聚氨酯分散体中的一种。较佳地，本发明的成膜剂选自二丙二醇醚或十二碳醇酯中的一种。较佳地，按重量百分数计，本发明的具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆还包括0.5％-3％的助剂。较佳地，本发明的助剂选自杀菌剂、防霉剂、润湿剂、消泡剂、防冻剂、ph调节剂、增稠剂或流平剂中的一种或多种。较佳地，本发明的杀菌剂为甲基异塞唑啉酮。较佳地，本发明的防霉剂选自多菌灵或正辛基异塞唑啉酮中的一种或其混合物。较佳地，本发明的润湿剂选自非离子表面活性剂。较佳地，本发明的消泡剂为水性涂料消泡剂。较佳地，本发明的ph调节剂为amp-95。较佳地，本发明的防冻剂为丙二醇。较佳地，本发明的增稠剂选自水性聚氨酯和疏水丙烯酸液体的混合物。本发明还提供了一种具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：(1)采用硝酸对二氧化铈进行前处理：将硝酸加热到50-80℃，加入二氧化铈，搅拌均匀，得到混合溶液a；(2)将纳米二氧化钛进行处理得到纳米二氧化钛水溶胶，将二氧化钛水溶胶加入到混合溶液a中，保持温度为50-80℃，搅拌均匀，得到液溶胶b；(3)往液溶胶b中加入部分水，加热至水沸腾，制成液溶胶c；(4)将乳液、成膜剂和余下的水混合后，搅拌均匀，得到半透明浆；(5)将步骤(3)中的液溶胶c加入到步骤(4)中的半透明浆中混合均匀，得到具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆。较佳地，步骤(1)中，搅拌的时间为30-60min。较佳地，步骤(2)中，搅拌的时间为10-30min。较佳地，当具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆包含助剂时，在制备具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆的过程中，将助剂放置步骤(4)中，即步骤(4)为将助剂、乳液、成膜剂和余下的水混合后，搅拌均匀，得到半透明浆，其它步骤不变。先将二氧化铈采用硝酸进行前处理，然后将其与纳米二氧化钛水溶胶进行混合，搅拌均匀，使得二氧化铈分子附着于纳米二氧化钛颗粒上，得到液溶胶b，保证了ti4+离子能够轻易进入二氧化铈(ceo2)的晶格，更有效地引起电荷不平衡，提高了氢氧根自由基含量，促进了氧化分解的能力，接着往液溶胶b中加入部分水，加热至水沸腾，以除去硝酸，制成液溶胶c，然后将液溶胶c加入到乳液、成膜剂和余下的水混合获得的半透明浆中进行混合得到具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆，该步骤可以防止二氧化钛絮凝。具体实施方式为了进一步了解本申请，下面通过具体实施方式对本发明的优选技术方案进行描述，但不构成对本发明的任何限制。本发明提供的具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆，按重量百分数计，包括：本申请中，纳米二氧化钛的重量百分数为0.1％-1.0％，具体的可为0.1％、0.3％、0.6％、0.8％、1.0％；二氧化铈的重量百分数为0.001％-0.01％，具体的可为0.001％、0.005％、0.008％、0.01％；乳液的重量百分数为20％-60％，具体的可为20％、30％、40％、50％、60％；成膜剂的重量百分数为2％-10％，具体的可为2％、4％、6％、8％、10％；水的重量百分数为30％-70％，具体的可为30％、40％、50％、60％、70％。本申请中，纳米二氧化钛吸收光能会释放电子，空气中的水分子捕获电子形成氢氧自由基(-ho)，氧分子捕获电子形成负氧离子(o2-)，氢氧自由基与负氧离子均具有强大的氧化分解能力，能将有机污染物(甲醛、苯、氨等)氧化分解成无害的二氧化碳(co2)和水(h2o)，还能氧化分解病菌的细胞膜与蛋白质，从而杀死细菌。尤其是该具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆含有二氧化铈，ti4+离子的离子半径(约为60.5pm)远远小于ce4+离子的离子半径(约103.4pm)，ti4+离子能够轻易进入二氧化铈(ceo2)的晶格，从而引起电荷不平衡，由于电荷不平衡，因此能够吸附更多的氢氧根离子。氢氧根离子获得纳米二氧化钛释放的电子后形成更多的氢氧根自由基，从而提高纳米二氧化钛的光催化活性，进一步提高氢氧自由基氧化分解有机污染物和杀死细菌的能力，乳液可以防止二氧化钛絮凝，保证二氧化钛一直处于纳米级别，促进其被光催化产生活跃的电子。将本申请的木器漆涂覆在木质材料表面，木质材料中的有机污染物(甲醛、苯、氨等)要进入空气时需要先穿透该水性木器漆，然而当有机污染物穿透该具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆时，有机污染物(甲醛、苯、氨等)能够被氢氧自由基与负氧离子分解清除干净，从而达到净化空气的效果，同时本申请的水性木器漆还能杀死木质材料表面的细菌。本发明中，纳米二氧化钛可以为锐钛矿型二氧化钛和金红石型二氧化钛，由于锐钛型二氧化钛的活性较高，含杂质比较少，晶型没有金红石稳定，更容易被光催化产生活跃的电子，因此，选择锐钛矿型纳米二氧化钛的效果更好，优选地，锐钛矿型纳米二氧化钛的粒径≤10纳米，具体可以为1纳米、3纳米、5纳米、8纳米、10纳米。本发明中，乳液选自硅丙乳液、纯丙乳液或聚氨酯分散体中的一种，优选为聚氨酯分散体，其能与纳米二氧化钛相容性很好，水性木器漆在干燥固化时，水分会从漆膜中蒸发，形成毛细孔，纳米二氧化钛水溶胶中，水分子与纳米二氧化钛粒子相容性很好，水分蒸发时，会携带纳米二氧化钛粒子到达漆膜表面，从而避免纳米二氧化钛完全被聚氨酯分散体包裹。本发明中，成膜剂选自二丙二醇醚或十二碳醇酯中的一种，其中二丙二醇醚可以为二丙二醇丁醚或二丙二醇甲醚。优选地，本发明的具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆还包括助剂，按重量百分数计，助剂的重量百分数为0.5％-3％，具体的可为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％。本发明中，助剂选自杀菌剂、防霉剂、润湿剂、消泡剂、防冻剂、ph调节剂、增稠剂或流平剂中的一种或多种。根据实际需要，按照不同的助剂的添加能够提高水性木器漆的性能。具体地，杀菌剂为甲基异塞唑啉酮；防霉剂选自多菌灵或正辛基异塞唑啉酮中的一种或其混合物；润湿剂选自非离子表面活性剂，具体为硅氧烷共聚物；消泡剂为水性涂料消泡剂，具有自乳化、易分散、通用性强、消泡好、抑泡持久等性能，可以防止二氧化钛絮凝，保证二氧化钛一直处于纳米级别，不会产生表面缺陷或影响成膜性，对水性涂料体系有特别效果；ph调节剂为amp-95；防冻剂为丙二醇；增稠剂选自水性聚氨酯和疏水丙烯酸液体的混合物；流平剂为聚丙烯酸或羧甲基纤维素，能促使水性涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，还能减少刷涂时产生斑点和斑痕，增加覆盖性，使成膜均匀、自然。本发明中，水优选采用蒸馏水、去离子水等。本发明还提供一种具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：(1)采用硝酸对二氧化铈进行前处理：将硝酸加热到50-80℃，加入二氧化铈，搅拌均匀，得到混合溶液a；(2)将纳米二氧化钛进行处理得到纳米二氧化钛水溶胶，将二氧化钛水溶胶加入混合溶液a中，保持温度为50-80℃，搅拌均匀，得到液溶胶b；(3)往液溶胶b中加入水，加热至水沸腾，制成液溶胶c；(4)将乳液、成膜剂和余下的水混合后搅拌均匀，得到半透明浆；(5)将步骤(3)中的液溶胶c加入到步骤(4)中的半透明浆中，混合均匀，得到具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆。本发明中，先采用硝酸对二氧化铈进行前处理，有利于二氧化铈分子与纳米二氧化钛颗粒均匀附着结合，还需要注意的是，要先制备得到二氧化铈分子附着于纳米二氧化钛颗粒的液溶胶，然后才加入乳液、成膜剂和水混合后搅拌得到的半透明浆，以保证二氧化铈分子附着于纳米二氧化钛颗粒上，ti4+离子才能够轻易进入二氧化铈(ceo2)的晶格。本发明中，在步骤(1)中，将硝酸加热到50℃-80℃，具体地可以为50℃、60℃、70℃、80℃，加入二氧化铈，优选地，搅拌30min-60min，具体地可以为30min、40min、50min、60min，得到混合溶液a。本发明中，在步骤(2)中，可以通过将纳米二氧化钛与水进行加热处理得到纳米二氧化钛水溶胶，将二氧化钛水溶胶加入混合溶液a中，保持温度为50℃-80℃，具体地可以为50℃、60℃、70℃、80℃，优选地，搅拌10min-30min，具体地可以为10min、20min、30min，得到液溶胶b。本发明中，在步骤(3)中，通过对将水加热至沸腾，以令硝酸挥发，以减少对水性木器漆性能的影响。本发明中，当具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆包含助剂时，在制备水性木器漆的过程中，将助剂放置步骤(4)中，即步骤(4)为将助剂、乳液、成膜剂和余下的水混合后，搅拌均匀，得到半透明浆，其它步骤不变，在此不细述。下面结合具体实施例对本申请做进一步的详细描述。实施例1本实施例的具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：(1)采用硝酸对二氧化铈进行前处理，将硝酸加热到50℃，加入二氧化铈，搅拌均匀，搅拌时间为30min，得到混合溶液a；(2)将纳米二氧化钛与第一部分水进行加热得到纳米二氧化钛水溶胶，将二氧化钛水溶胶加入混合溶液a中，保持温度为50℃，搅拌均匀，搅拌时间为15min，得到液溶胶b；(3)往液溶胶b中加入第二部分水，加热至水沸腾，令硝酸挥发完毕，制成液溶胶c；(4)将乳液、成膜剂和余下的水混合后搅拌均匀，得到半透明浆；(5)将步骤(3)中的液溶胶c加入步骤(4)中的半透明浆中混合均匀，得到具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆。其中，纳米二氧化钛采用锐钛矿型二氧化钛，含量为0.1％，其粒径为5纳米；二氧化铈含量为0.005％；乳液为聚氨酯分散体，含量为20％；成膜剂采用二丙二醇丁醚，含量为4％；水采用蒸馏水，第一部分水、第二部分水和余下的水的含量共为30％，对于具体含量可以事实际情况取值，在此不做限制，下同，因此不再细述。实施例2(1)采用硝酸对二氧化铈进行前处理，将硝酸加热到50℃，加入二氧化铈，搅拌均匀，搅拌时间为30min，得到混合溶液a；(2)将纳米二氧化钛与第一部分水进行加热得到纳米二氧化钛水溶胶，将二氧化钛水溶胶加入混合溶液a中，保持温度为50℃，搅拌均匀，搅拌时间为15min，得到液溶胶b；(3)往液溶胶b中加入第二部分水，加热至水沸腾，令硝酸挥发完毕，制成液溶胶c；(4)将乳液、成膜剂、助剂和余下的水混合后搅拌均匀，得到半透明浆；(5)将步骤(3)中的液溶胶c加入步骤(4)中的半透明浆中，混合均匀，得到具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆。其中，纳米二氧化钛采用锐钛矿型二氧化钛，含量为0.1％，其粒径为5纳米；二氧化铈含量为0.005％；乳液为聚氨酯分散体，含量为20％；成膜剂采用二丙二醇丁醚，含量为4％；水采用蒸馏水，含量为30％；助剂为水性涂料消泡剂，含量为1％。实施例3本实施例的组分和含量与实施例1基本相同，本实施例的制备方法与实施例1基本相同，区别在于，本实施例中纳米二氧化钛采用金红石型二氧化钛，而实施例1采用的是锐钛矿型二氧化钛。实施例4本实施例的组分和含量与实施例1基本相同，本实施例的制备方法与实施例1基本相同，区别在于，本实施例中锐钛矿型二氧化钛的粒径为15纳米，而实施例1中锐钛矿型二氧化钛的粒径为5纳米。实施例5本实施例的组分和含量与实施例2基本相同，本实施例的制备方法与实施例2基本相同，区别在于，本实施例中采用的乳液为硅丙乳液，而实施例2中采用的乳液为聚氨酯分散体。实施例6本实施例的组分和含量与实施例2基本相同，本实施例的制备方法与实施例2基本相同，区别在于，本实施例中：纳米二氧化钛采用锐钛矿型二氧化钛，含量为0.5%，其粒径为8纳米；二氧化铈含量为0.001％；乳液为聚氨酯分散体，含量为40％；成膜剂采用二丙二醇丁醚，含量为8％；水采用蒸馏水，含量为50％；助剂为甲基异塞唑啉酮，含量为2％。实施例7本实施例的组分和含量与实施例2基本相同，本实施例的制备方法与实施例2基本相同，区别在于，本实施例中：纳米二氧化钛采用锐钛矿型二氧化钛，含量为1.0%，其粒径为2纳米；二氧化铈含量为0.01％；乳液为聚氨酯分散体，含量为60％；成膜剂采用二丙二醇丁醚，含量为2％；水采用蒸馏水，含量为70％；助剂为水性聚氨酯和疏水丙烯酸液体的混合物，含量为0.5％。实施例8本实施例的具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：(1)将纳米二氧化钛与第一部分水进行加热得到纳米二氧化钛水溶胶，将二氧化铈与二氧化钛水溶胶混合，保持温度为50℃，搅拌均匀，搅拌时间为15min，得到液溶胶a；(2)将乳液、成膜剂和剩余的水混合后搅拌均匀，得到半透明浆；(3)将步骤(1)中的液溶胶a加入到步骤(2)中的半透明浆中混合均匀，得到具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆。其中，纳米二氧化钛采用锐钛矿型二氧化钛，含量为0.1％，其粒径为5纳米；二氧化铈含量为0.005％；乳液为聚氨酯分散体，含量为20％；成膜剂采用二丙二醇丁醚，含量为4％；水采用蒸馏水，含量为30％。对比例1本对比例的水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：(1)将纳米二氧化钛与第一部分水进行加热得到纳米二氧化钛水溶胶；(2)将乳液、成膜剂和余下的水混合后搅拌均匀，得到半透明浆；(3)将步骤(1)中的水溶胶加入到步骤(2)中的半透明浆中混合均匀，得到水性木器漆。其中，纳米二氧化钛采用锐钛矿型二氧化钛，含量为0.1％，其粒径为5纳米；乳液为聚氨酯分散体，含量为20％；成膜剂采用二丙二醇丁醚，含量为4％；水采用蒸馏水，含量为30％。对比例2本对比例的水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：(1)采用硝酸对二氧化铈进行前处理，将硝酸加热到50℃，加入二氧化铈，搅拌均匀，搅拌时间为30min，得到混合溶液a；(2)将纳米二氧化钛与第一部分水进行加热得到纳米二氧化钛水溶胶，将二氧化钛水溶胶加入混合溶液a中，保持温度为50℃，搅拌均匀，搅拌时间为15min，得到液溶胶b；(3)往液溶胶b中加入第二部分水，加热至水沸腾，令硝酸挥发完毕，制成液溶胶c；(4)将成膜剂和余下的水混合后搅拌均匀，得到半透明浆；(5)将步骤(3)中的液溶胶c加入到步骤(4)中的半透明浆中混合均匀，得到水性木器漆。其中，纳米二氧化钛采用锐钛矿型二氧化钛，含量为0.1％，其粒径为5纳米；二氧化铈含量为0.005％；成膜剂采用二丙二醇丁醚，含量为4％；水采用蒸馏水，含量为30％。对实施例1-8和对比例1-2所得的水性木器漆进行检测，检测项目和条件如下：1，甲醛的去除率，参照qb/t2761-2006进行检测，其中，光源为3盏40瓦的日光灯，照射72小时。2，抗菌性能测试(金黄色葡萄球菌)，参照jc/t897-2002进行检测，其中采用110w(两盏各55w，发白光)的节能灯照射24h。甲醛的去除率的检测结果见表1，抗菌性能测试见表2，具体如下：表1：表2：试验组试验时间试验菌种抗菌率％实施例124h金黄色葡萄球菌98.9实施例224h金黄色葡萄球菌99.5实施例324h金黄色葡萄球菌98.6实施例424h金黄色葡萄球菌98.7实施例524h金黄色葡萄球菌99.2实施例624h金黄色葡萄球菌99.7实施例724h金黄色葡萄球菌99.4实施例824h金黄色葡萄球菌85.2对比例124h金黄色葡萄球菌81.2对比例224h金黄色葡萄球菌58.3从表1和表2可知，实施例1-8中的具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆除甲醛能力和杀菌能力均优于对比例1-2，与对比例1相比，主要是由于实施例1-8中，具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆包含二氧化铈，ti4+离子的离子半径(约为60.5pm)远远小于ce4+离子的离子半径(约103.4pm)，ti4+离子能够轻易进入二氧化铈(ceo2)的晶格，从而引起电荷不平衡，由于电荷不平衡，因此能够吸附更多的氢氧根离子，氢氧根离子获得纳米二氧化钛释放的电子后形成更多的氢氧根自由基，从而提高纳米二氧化钛的光催化活性，进一步提高氢氧自由基的氧化分解有机污染物和杀死细菌的能力。对比例2中虽然含有二氧化铈，但是缺乏乳液，二氧化钛不能很好的分散，可能导致二氧化钛絮凝，絮凝后的纳米二氧化钛的粒径不再是纳米级，因此，不具有光催化活性。实施例1与实施例2比较，可以看出，实施例2中具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆除甲醛能力和杀菌能力优于实施例1，由于实施例2中加入了助剂的缘故，能够进一步防止二氧化钛絮凝，保证二氧化钛一直处于纳米级别，提高光催化活性。实施例1与实施例3比较，可以看出，实施例1中具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆除甲醛能力和杀菌能力优于实施例3，可能是由于锐钛型二氧化钛的活性较高，含杂质比较少，晶型没有金红石稳定，更容易被光催化产生活跃的电子。实施例1与实施例4比较，可以看出，实施例1中具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆除甲醛能力和杀菌能力优于实施例4，可能是由于锐钛矿型纳米二氧化钛的粒径较小时，更容易被光催化产生活跃的电子。实施例2与实施例5比较，可以看出，实施例2中具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆除甲醛能力和杀菌能力优于实施例5，可能是由于聚氨酯分散体与纳米二氧化钛相容性很好，木器漆在干燥固化时，水分会从漆膜中蒸发，形成毛细孔，纳米二氧化钛水溶胶中，水分子与纳米二氧化钛粒子相容性很好，水分蒸发时，会携带纳米二氧化钛粒子到达漆膜表面，从而避免纳米二氧化钛完全被聚氨酯分散体包裹，更大范围的被光照，释放电子更容易。实施例1与实施例8比较，可以看出，实施例1中具有净化空气和杀菌功能的水性木器漆除甲醛能力和杀菌能力优于实施例8，可能是由于二氧化铈未经前处理，二氧化铈分子很难附着于纳米二氧化钛颗粒的缘故。以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。当前第1页12