一种室内高效除甲醛光触媒清漆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于室内装饰材料领域，具体地说是一种室内高效除甲醛光触媒清漆。
【背景技术】
[0002] 随着人们生活水平的提高，装修业日益兴起，室内空气污染问题也日趋严重。现代 人大多每天有80%~90%的时间是在室内度过，因而室内空气污染对人体危害较大。据有关 国际组织调查，全世界每年有280万人直接或间接死于装修污染，世界上30%的新建和重修 的建筑物存在有害于健康的室内空气污染。面对日益严重的室内空气污染形势，2011年国 家室内环境与环保产品质量监督检验中心开展了"首次全国室内空气大调查"，结果显示有 67%的家庭装修后室内空气中污染物浓度超过《民用建筑工程室内环境污染控制规范》 (GB50325-2001)所规定限值，污染物主要来自室内装修材料，如地板、油漆及各种粘结剂等 长期缓慢释放的甲醛及挥发性有机物。由于胶粘剂中的甲醛释放期很长，一般长达15年，导 致甲醛成为室内空气中的主要污染物。甲醛为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控 制名单上甲醛高居第二位。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的 变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。研究表明，甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。甲 醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功 能异常等方面。其浓度在每立方米空气中达到0.06~0.07mg/m 3时，儿童就会发生轻微气 喘；当室内空气中甲醛含量为〇.lmg/m3时，就有异味和不适感;达到0.5mg/m 3时，可刺激 眼睛，引起流泪；达到〇. 6mg/m3，可引起咽喉不适或疼痛;浓度更高时，可引起恶心呕吐，咳 嗽胸闷，气喘甚至肺水肿;达到30mg/m 3时，会立即致人死亡。通过动物实验，从分子生物学 水平研究上证实了室内甲醛污染对人体的遗传毒性和致癌作用、神经和生殖毒性作用，对 细胞的氧化损伤、眼部和气道的刺激作用及免疫系统的毒性反应。
[0003] 目前国内外空气治理研究领域中对甲醛挥发物的研究非常引人关注，常用的甲醛 处理技术主要有吸附净化技术、甲醛的催化氧化技术、植物净化技术、非平衡等离子体技 术、纳米光催化技术等。纳米光催化技术是近几年发展起来的一项光触媒空气净化技术，具 有反应条件温和、能耗低、二次污染少、可以在常温常压下氧化分解结构稳定的有机物等优 点而成为空气污染治理技术研究和开发的热点。光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料 (常用纳米二氧化钛），在紫外光照下产生羟基自由基，可以无选择性的同时降解多种有机 物，使其生成小分子的(》 2和H2O,达到净化室内空气的目的，兼有杀菌消毒的作用。
[0004] 目前存在的主要问题是:一是纯净的纳米二氧化钛光触媒，只吸收400nm以下的紫 外光，在自然环境下，紫外光占有比例较低，不足自然光的10%，因而纯净的光触媒基本没有 使用价值;作为家用光触媒，必须达到可见光吸收；当然，最好是可以吸收远红外光，这样夜 晚及封闭橱柜内亦可保持良好的甲醛降解性能。二是光触媒作用必须要以氧气或水分子为 媒介，在光线照射下产生催化氧化作用，起到分解有机物的功能，因而净化产品表面的光触 媒在空气中的有效接触面积很关键。因此，如何拓展光触媒光响应范围至可见光，如何将纳 米光触媒融入其他物质而不团聚、不被遮蔽，以及如何使纳米光触媒分布到产品表层是技 术研发的重点。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种光响应范围宽、甲醛降解效率高、使用简单 的室内高效除甲醛光触媒清漆。
[0006] 为了解决所述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：一种室内高效除甲醛光 触媒清漆，由下述原料制备:Tio2-Ag-巯基卟啉光催化剂5~10份、蒸馏水100~200份、硅溶 胶20~50份、质量百分比浓度为35%乙酸0.1~0.5份与油墨润湿分散剂1~2份；制备方法 是:将蒸馏水100~200份置于高速分散机，在3000~4000r/min的搅拌速度下加入油墨润湿 分散剂1~2份，搅拌分散15~20min;调整转速200~400r/min，加入TiO 2-Ag-巯基卟啉光催 化剂5~10份；调整转速5000~6000r/min，高速搅拌分散2~4h;调整转速2000~3000r/ min，缓慢加入硅溶胶20~50份，并同时滴加35%乙酸0.1~0.5份，调整转速5000~6000r/ min，搅拌2~4h;制得光触媒清漆。
[0007] TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂作为纳米光触媒材料，蒸馏水作为分散介质，35%乙酸 作为抑制剂，硅溶胶作为清漆基质体系，油墨润湿分散剂(含颜料亲和基团的高分子量共聚 物溶液)作为分散稳定剂。
[0008] 本发明清漆的制备采用高速分散法，以水作为分散介质，添加油墨润湿分散助剂， 在高速分散作用下将改性的光触媒材料分散在硅溶胶体系中。通过直接喷涂附着于建筑物 墙体表面，从而增大光触媒材料的裸漏程度，增加其与O 2和H2O的接触面积，以及接受光照的 面积，达到提高光降解效率的作用。
[0009] 本发明制备的高效除甲醛光触媒清漆光响应范围宽，包含紫外光区域和部分可见 光区域600nm以下均有响应，甲醛降解效率高，甲醛去除速率可达7.28ppm/g. m2.min，易附 着、与空气接触面大，使用简单等特点，是室内环境治理的高效产品。
[0010] 作为纳米光触媒材料的TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂与作为清漆基质体系的硅溶 胶的制备方法如下： 1、改性光触媒材料的制备及性能表征 I. I TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂的合成 ⑴将1份市售纳米TiO2产品P25与1份蒸馏水加入到圆底烧瓶中，超声至均勾；缓慢逐 滴加入0.5 mg/mL的AgNO3溶液，使Ag离子质量分数为0.1%，继续超声IOmin，然后逐滴加入 0 · 5 mg/mL NaBH4溶液，使NaBH4摩尔量为Ag离子的5倍，常温搅拌12h。（2)向步骤（1)的反应 体系中加入四（对巯基苯基）扑啉溶液，使其摩尔量为Ag离子的1/4，常温搅拌12 h;转速 500r/min，抽滤，用蒸馏水和乙醇分别洗涤3次，60 °C下真空干燥24 h，即得最终TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂，其结构式为：
四（对疏基苯基)卟啉的合成方法： 1、四苯基卟啉的合成：将苯甲醛溶于的丙酸中，质量份比为1:25,加热至145°C，再将 等摩尔量的吡咯加入，回流lh，旋蒸除去1/3丙酸后，加入等量乙醇，0°C放置12h后抽滤，柱 层析分离收集四苯基卟啉。
[0011] 2、四（对磺酰氯基苯基)Π 卜啉的合成：将四苯基卟啉溶于氯磺酸，质量份数比为1: 30，在0°C下搅拌5h，转速500r/min;逐滴滴入盛有274份冰的烧杯中，用NaOH溶液中和pH约 为7,旋蒸除水，用无水乙醇溶解固体，抽滤，将滤液旋干，即得四对磺酰氯基苯基卟啉。3、 四（对巯基苯基)扑啉的合成:将上述质量份为1份的四对磺酰氯基苯基卟啉加入到冰乙酸、 赤磷、12质量份比为125:30:1.43的混合溶液中，在120 °C氮气保护下回流3.5 h，再加入质 量份为22份的蒸馏水回流I h，冷却至室温，抽滤得到四（对巯基苯基)Π 卜啉。
[0012]
1.2 Ti〇2-Ag-巯基卟啉光催化剂降解甲醛性能测试 采用专利检测设备进行甲醛降解效果的对比检测，专利检测设备的专利号为ZL 2015 2 0054789.9，名称为一种在线式挥发性有机化合物含量测定装置。同等条件下的测试样板 有三种:分别涂有TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂和P25板、空白板;测试条件为:光辐射强度1 mW/cm2±0.1 mW/cm2,波长400 nm~760 nm，功率为8W的四只管状日光灯，注入30yL10ppm的 甲醛气体，当甲醛含量约为9ppm时开始计时，并开启光照系统，测试结果见图1。从图1可以 看出：随着时间的增加，经过本发明光敏化改性处理的TiO 2-Ag-巯基卟啉光催化剂对甲醛 降解更快，该过程主要是巯基卟啉吸收可见光，将光电子通过Ag纳米颗粒转移至TiO 2，从而 有效的降解甲醛气体，最终测试结果表明TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂对甲醛有一个非常好 的光降解作用。
[0013] 1 · 3Ti〇2-Ag-巯基卟啉光催化剂粒径测定 采用FEI公司生产的FEI-TECNAI G2型号的透射电子显微镜来获取了二氧化钛P25以及 TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂的透射电子显微镜图，采用的电压是200kv，结果见图2。图