专利名称：一种能长效稳定净化空气的涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及化工领域，是一种能长效稳定净化空气的涂料及其制备方法。
背景技术：
负离子是指获得了一个或一个以上电子而带负电荷的离子，在喷泉、瀑布、海滨、湖泊等地空气清新、呼吸舒畅，就是因为空气中含有大量的负离子，负离子不仅可以改善空气质量，对人体具有保健作用——使自由基无毒化，使体液成弱碱性，它还可以还原来自大气的污染物质如氮氧化合物、香烟等产生的活性氧，中和带正电的大气污染物如灰尘、废气、病毒、细菌等生物悬浮污染物，消除有毒有害气体如苯、甲醛、酮、氨、酸臭味、体臭味、香烟异味等。
目前，有关负离子材料的应用研究较多，如陈荣坤的专利CN1478755介绍了一种负离子净化空气材料及其制备方法；金宗哲等的专利CN1242943介绍了一种利用稀土激活产生负离子的净化空气及抗菌功能材料及其制造方法；程启进的专利CN1526453介绍了一种负离子催化除臭材料及其制造方法，将负离子粉与胶粘剂配成胶泥，附载在基材上制得负离子催化除臭材料；卿宁等的专利CN1488688介绍了一种负离子型健康建筑内墙乳胶漆及其制备方法，由乙烯基聚合物乳液、分散剂、润湿剂、颜料、填料、负离子释放材料、增稠剂、pH调节剂及水制备内墙乳胶漆。负离子释放材料若未经特殊处理直接添加在基料中使用，粒径较大，使用期短，容易破坏基料的稳定性，无法保证长期稳定释放负离子，但关于负离子释放材料的微细化处理、长效性及稳定性方面的研究尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种性能优良完全水性化的、含有稳定的可恒久自动释放负离子的且能长效稳定净化空气的涂料及其制备方法。
本发明提出的一种长效稳定的净化空气涂料，是净化空气涂料，是水性的、含有具有压电效应和光催化效应的超细晶体粉末的纳米负离子粉浆料，其负离子粉的含量为1-10wt％，涂料固含量20-70wt％，负离子粉是电气石、硅酸盐晶体、陶瓷粉体或二氧化钛的纳米粉浆。
本发明提出的一种长效稳定净化空气涂料的制备方法，是先将负离子粉球磨分散和超声分散制备稳定的、可恒久自动释放负离子的纳米负离子粉浆料，将水、颜填料、丙二醇、助剂分散均匀，再加入纳米负离子粉浆料、水性树脂、成膜助剂分散，用增稠剂调节粘度即可，按重量百分比计上述各原料用量如下组分 重量百分比(wt％)纳米负离子粉浆料 1-15丙二醇 0.2-3助剂 0.2-8水性树脂 25-55颜填料 15-35成膜助剂 0.1-5增稠剂 0.05-2水 10-40本发明水性树脂、分散树脂等辅助用剂是现有水性涂料常用树脂。
本发明提出的一种长效稳定净化空气涂料的制备方法，采用的助剂是现有涂料所用的分散剂、润湿剂、消泡剂、防腐剂、pH调节剂、催化剂等。
本发明提出的一种长效稳定净化空气涂料的制备方法，采用的颜填料为水性涂料用常规颜填料，选用其中的一种或几种，如钛白粉、氧化锌、氧化铁、滑石粉、云母粉、碳酸钙、高岭土等。
本发明提出的一种长效稳定净化空气涂料的制备方法，采用的成膜助剂、增稠剂为水性涂料用常规成膜助剂、增稠剂。
具体地说，本发明的净化空气涂料是由纳米负离子粉浆料、颜填料、丙二醇、助剂、水性树脂、成膜助剂、增稠剂、水组成，其中，(1)至少含有一种纳米负离子粉浆料，用量为总量的1-15wt％；(2)含有助剂，用量为总量的0.2-8wt％；(3)至少含有一种水性树脂，用量为总量的25-55wt％；(4)至少含有一种常规涂料颜填料、一种常规涂料成膜助剂、一种常规涂料增稠剂，颜填料用量为总量的15-35wt％，成膜助剂用量为总量的0.1-5wt％，增稠剂用量为总量的0.05-2wt％。
具体制备步骤如下先加入活性助剂、分散剂和水，搅拌均匀，再加入负离子粉，球磨分散0.5-5小时，再超声分散0-60分钟，加入分散树脂、增稠剂在300-1000rpm低速分散5-20分钟制备稳定的、可恒久自动释放负离子的纳米负离子粉浆料；将水、颜填料、丙二醇、助剂加入分散釜中，在1000-2500rpm的剪切速度下搅拌0.5-1小时，再加入纳米负离子粉浆料、水性树脂、成膜助剂，在500-1000rpm的剪切速度下混合均匀，最后用增稠剂调节粘度即可。
本发明提出的一种长效稳定净化空气涂料的制备方法，是采用一种稳定的可恒久自动释放负离子的纳米负离子粉浆料，由负离子粉、活性助剂、分散剂、分散树脂、增稠剂和水组成，各组分含量如下组分 重量份wt％负离子粉 30-70活性助剂 0-10水15-60分散剂0.5-5分散树脂 1-15增稠剂0.1-3，具体地说，本发明的纳米负离子粉浆料由负离子粉、活性助剂、分散剂、分散树脂、增稠剂和水组成，其中，(1)至少含有一种负离子粉，用量为浆料总量的30-70wt％；(2)至少含有一种活性助剂，用量为浆料总量的0-10wt％；(3)至少含有一种分散剂，用量为浆料总量的0.5-5wt％；(4)至少含有一种分散树脂，用量为浆料总量的1-15wt％；(5)至少含有一种增稠剂，用量为浆料总量的0.1-3wt％。
本发明可以先加入活性助剂、分散剂和水，低速搅拌均匀，再加入负离子粉，球磨分散0.5-5小时，再超声分散0-60分钟，加入分散树脂、增稠剂在300-1000rpm低速分散5-20分钟即可。
本发明提出的纳米负离子粉浆料的制备方法，采用的负离子粉是粒径为10-300nm的具有压电效应和光催化效应的超细晶体粉末，可以在外界条件的微弱变化(如温差、光照、摩擦、压力)下，自身产生很高的电场，使周围潮湿的空气电离产生负离子，选用其中的1-3种，如可产生负离子的贵阳石、玉石、火山岩石、麦饭石、沸石、陶瓷粉体或二氧化钛等。
本发明较好的条件是本发明提出的纳米负离子粉浆料的制备方法，采用的活性助剂是醇类或醇醚类，选用其中的1-3种，如乙二醇、丙二醇、丙二醇醚、乙二醇醚等。
本发明提出的纳米负离子粉浆料的制备方法，采用的分散剂是聚丙烯酸醇胺盐、聚丙烯酸钠盐、钛酸酯、改性聚丙烯酸酯或脂肪胺类，选用其中的1-3种。
本发明提出的纳米负离子粉浆料的制备方法，采用的分散树脂是纯丙烯酸酯乳液、有机硅-丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯树脂、水性氨基树脂、水性醇酸树脂、水性聚酯树脂，选用其中的1-2种。
本发明提出的纳米负离子粉浆料的制备方法，采用的增稠剂是聚丙烯酸盐增稠剂、纤维素增稠剂、聚氨酯缔合型增稠剂，选用其中的1-3种。
本发明提出的一种长效稳定净化空气涂料的制备方法，采用的水性树脂是丙烯酸酯乳液、有机硅-丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯树脂、水性醇酸树脂，选用其中的1-2种。
本发明的长效稳定净化空气涂料用于各种建筑物的外部装饰和内部装饰，如用于建筑物内、外墙涂料、医院、学校的内外装饰涂料、道路护栏涂料、大型建筑内外装饰涂料等。
本发明与现有技术相比具有以下优点本发明选用合适粒径的负离子粉与活性助剂、分散剂、分散树脂、增稠剂混合，采用球磨分散和超声分散工艺制备稳定的、可恒久自动释放负离子的纳米负离子粉浆料，经处理后的负离子释放材料在涂料中稳定性好、持久性强，不会影响基材及涂料的稳定性，能长期有效分解空气中的有害气体如甲醛、苯、二甲苯、氮氧化物等，有害气体去除率可达到90％以上，并且恒久自动释放负离子，具有高效净化、清新周围空气及抗菌抑菌的功效。涂料色泽柔和，手感细腻，附着力好，不易开裂、脱落，贮存稳定性好，具有极佳的装饰效果和净化空气效果。经检测，该涂料在人工模拟箱中，96小时后对氨气、甲醛和苯的去除率分别为93％、94％和94％。
具体实施例方式
实例1纳米负离子粉浆料配方1如下电气石粉 50克火山岩石粉20克麦饭石粉 20克丙二醇10克水25克钛酸酯分散剂 1.5克改性聚丙烯酸酯分散剂 1克水性醇酸树脂 22克增稠剂0.5克在250ml分散釜中，先加入10克丙二醇、2.5克分散剂和25克水，低速搅拌均匀，再加入90克负离子粉，球磨分散2小时，再超声分散20分钟，加入22克水性醇酸树脂、0.5克增稠剂在500rpm低速分散10分钟，制备稳定的、可恒久自动释放负离子的纳米负离子粉浆料1。
长效稳定空气净化涂料配方1如下
纳米负离子粉浆料1 15克丙二醇 5克助剂 8克丙烯酸酯乳液 300克颜填料 300克成膜助剂 15克增稠剂 1克水 360克在1500ml分散釜中，将360克水、300克颜填料、5克丙二醇、8克助剂加入分散釜中，在2000rpm的剪切速度下搅拌0.5小时，再加入15克纳米负离子粉浆料1、300克丙烯酸酯乳液、20克成膜助剂，在1000rpm的剪切速度下混合均匀，最后用1克增稠剂调节粘度即可得到长效稳定空气净化涂料。
实例2纳米负离子粉浆料配方2如下二氧化钛粉 30克玉石粉 20克陶瓷粉体 25克水 44克钛酸酯分散剂 1克聚丙烯酸醇胺盐分散剂 2克聚丙烯酸钠盐分散剂 3克分散剂 6克水性聚氨酯树脂 20克水性氨基树脂 2克增稠剂 3克在250ml分散釜中，先加入6克分散剂和44克水，低速搅拌均匀，再加入75克负离子粉，球磨分散5小时，再超声分散10分钟，加入20克水性聚氨酯树脂、2克水性氨基树脂、3克增稠剂在1000rpm低速分散20分钟，制备稳定的、可恒久自动释放负离子的纳米负离子粉浆料2。
长效稳定空气净化涂料配方2如下纳米负离子粉浆料2 40克丙二醇 15克助剂 12克有机硅-丙烯酸酯乳液150克水性聚氨酯树脂 300克颜填料 200克成膜助剂 10克增稠剂 2克水 270克在1500ml分散釜中，将270克水、200克颜填料、15克丙二醇、12克助剂加入分散釜中，在1500rpm的剪切速度下搅拌1小时，再加入40克纳米负离子粉浆料2、150克有机硅-丙烯酸酯乳液、300克水性聚氨酯树脂、10克成膜助剂，在500-1000rpm的剪切速度下混合均匀，最后用2克增稠剂调节粘度即可得到长效稳定空气净化涂料。
实例3纳米负离子粉浆料配方3如下二氧化钛粉 70克沸石 30克乙二醇 4克乙二醇丁醚 5克水 30克脂肪胺分散剂 4克钛酸酯分散剂 1克有机硅-丙烯酸酯乳液5克增稠剂 1克在250ml分散釜中，先加入4克乙二醇、5克乙二醇丁醚、5克分散剂和30克水，低速搅拌均匀，再加入100克负离子粉，球磨分散5小时，再超声分散60分钟，加入5克有机硅-丙烯酸酯乳液、1克增稠剂在1000rpm低速分散20分钟，制备稳定的、可恒久自动释放负离子的纳米负离子粉浆料3。
长效稳定空气净化涂料配方3如下纳米负离子粉浆料3 130克丙二醇 25克助剂 24克水性醇酸树脂 50克水性聚氨酯树脂 400克丙烯酸酯乳液 80克颜填料 170克成膜助剂 1克增稠剂 10克水 120克在1500ml分散釜中，将120克水、170克颜填料、25克丙二醇、24克助剂加入分散釜中，在2500rpm的剪切速度下搅拌0.5小时，再加入130克纳米负离子粉浆料3、50克水性醇酸树脂、400克水性聚氨酯树脂、80克丙烯酸酯乳液、1克成膜助剂，在800rpm的剪切速度下混合均匀，最后用10克增稠剂调节粘度即可得到长效稳定空气净化涂料。
实例4纳米负离子粉浆料配方4如下电气石粉 45克丙二醇丁醚 7克水 72克聚丙烯酸醇胺分散剂 2克水性聚酯树脂 5克丙烯酸酯乳液 5克水性聚氨酯树脂 10克增稠剂 4克在250ml分散釜中，先加入7克丙二醇丁醚、2克分散剂和72克水，低速搅拌均匀，再加45克负离子粉，球磨分散3小时，加入5克水性聚酯树脂、5克丙烯酸酯乳液、10克水性聚氨酯树脂、4克增稠剂在600rpm低速分散20分钟，制备稳定的、可恒久自动释放负离子的纳米负离子粉浆料4。
长效稳定空气净化涂料配方4如下纳米负离子粉浆料4 80克丙二醇丁醚 25克助剂 4克丙烯酸酯乳液 150克有机硅-丙烯酸酯乳液250克颜填料 250克成膜助剂 5克增稠剂 6克水 260克在1500ml分散釜中，将260克水、250克颜填料、25克丙二醇、4克助剂加入分散釜中，在2000rpm的剪切速度下搅拌1小时，再加入80克纳米负离子粉浆料4、150克丙烯酸酯乳液、250克有机硅-丙烯酸酯乳液、5克成膜助剂，在1000rpm的剪切速度下混合均匀，最后用6克增稠剂调节粘度即可得到长效稳定空气净化涂料。
权利要求
1.一种能长效稳定净化空气的涂料，其特征在于是净化空气涂料，是水性化的、含有具有压电效应和光催化效应的超细晶体粉末的纳米负离子粉浆料，纳米负离子粉的含量为1-10wt％，涂料固含量20-70wt％，负离子粉是电气石、硅酸盐晶体、陶瓷粉体或二氧化钛的纳米粉浆。
2.一种长效稳定净化空气涂料的制备方法，其特征在于先将负离子粉球磨分散和超声分散制得稳定的、可恒久自动释放负离子的纳米负离子粉浆料，将水、颜填料、丙二醇、助剂分散均匀后加入纳米负离子粉浆料、水性树脂、成膜助剂分散，用增稠剂调节粘度即可，按重量百分比计上述各原料用量如下组分 重量百分比wt％纳米负离子粉浆料 1-15助剂 0.2-8丙二醇0.2-3水性树脂 25-55颜填料15-35成膜助剂 0.1-5增稠剂0.05-2水10-40具体制备步骤如下先加入活性助剂、分散剂和水，搅拌均匀，再加入负离子粉，球磨分散0.5-5小时，再超声分散0-60分钟，加入分散树脂、增稠剂在300-1000rpm低速分散5-20分钟制备稳定的、可恒久自动释放负离子的纳米负离子粉浆料；将水、颜填料、丙二醇、助剂加入分散釜中，在1000-2500rpm的剪切速度下搅拌0.5-1小时，再加入纳米负离子粉浆料、水性树脂、成膜助剂，在500-1000rpm的剪切速度下混合均匀，最后用增稠剂调节粘度即可。
3.据权利要求2所述的纳米负离子粉浆料制备方法，其特征在于由负离子粉、活性助剂、分散剂、分散树脂、增稠剂和水组成，其特征是各组分含量如下组分重量份wt％负离子粉 30-70活性助剂 0-10水 15-60分散剂 0.5-5分散树脂1-15增稠剂 0.1-3。
4.据权利要求2所述的制备方法，其特征在于先加入活性助剂、分散剂和水，低速搅拌均匀，再加入负离子粉，球磨分散0.5-5小时，再超声分散0-60分钟，加入分散树脂、增稠剂在300-1000rpm低速分散5-20分钟即可。
5.据权利要求2所述的制备方法，其特征在于负离子粉是粒径为10-300nm的具有压电效应和光催化效应的超细晶体粉末。
6.据权利要求2所述的制备方法，其特征在于活性助剂是醇类或醇醚类，是其中的1-3种。
7.据权利要求2所述的制备方法，其特征在于分散剂是聚丙烯酸醇胺盐、聚丙烯酸钠盐、钛酸酯、改性聚丙烯酸酯或脂肪胺类，是其中的1-3种。
8.据权利要求2所述的制备方法，其特征在于分散树脂是纯丙烯酸酯乳液、有机硅-丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯树脂、水性氨基树脂、水性醇酸树脂、水性聚酯树脂，是其中的1-2种。
9.据权利要求2所述的制备方法，其特征在于增稠剂是聚丙烯酸盐增稠剂、纤维素增稠剂、聚氨酯缔合型增稠剂，是其中的1-3种。
10.据权利要求2所述的制备方法，其特征在于水性树脂是丙烯酸酯乳液、有机硅-丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯树脂、水性醇酸树脂，是其中的1-2种。
11.根据权利要求1或2所述的涂料在各种建筑物的外部装饰和内部装饰上的应用。
全文摘要
本发明涉及一种能长效稳定净化空气的涂料及其制备方法。具有热电效应和光催化功能的可释放负离子材料，在接受周围能量时，能够和周围环境能量交换，电离周围空气，激发空气中电子的放出产生负离子，由于负离子具有很强的氧化性，能够分解空气中的有机物，细菌等。本发明采用特殊分散工艺和纳米化处理工艺，将能释放负离子的材料制备为稳定的、可恒久自动释放负离子的纳米负离子粉浆料，加入涂料中，获得一种长效稳定净化空气涂料，能长期有效分解空气中的有害气体如甲醛、苯、二甲苯、氮氧化物等，有害气体去除率可达到90％以上，并且恒久自动释放负离子，具有高效净化、清新周围空气及抗菌抑菌的功效。涂料固含量20－70wt％，负离子粉的含量为1－10wt％，涂料完全水性化，附着力好，不易开裂、脱落，贮存稳定性好，具有极佳的装饰效果和净化空气效果。本发明制备的长效稳定净化空气涂料可以用于各种建筑物的外部装饰和内部装饰。
文档编号C09D133/04GK1687268SQ20051002566
公开日2005年10月26日 申请日期2005年5月2日 优先权日2005年5月2日
发明者武利民, 顾广新, 游波, 周树学 申请人:复旦大学