一种触媒涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种触媒涂料及其制备方法，通过在涂料中加入改性的触媒ZnO，很好的利用了触媒ZnO催化降解有机有害物质的机理。本发明彻底解决了涂料生产中的有害物添加问题，清除涂料安全隐患；实验结果表明:触媒ZnO粉体及改性ZnO分散液，其净化降解、清除甲醛、抗菌防霉等功能特别优秀，添加在涂料生产中，借用墙面装饰形式，是一种能真正具备高效清除游离甲醛、甲苯等有害物质的功能性新涂料，并且长期有效。
【专利说明】一种触媒涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新材料【技术领域】，尤其涉及一种触媒涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会的不断发展以及人们环保意识的提高，环境空气质量问题逐渐受到人们 的广泛关注，大量装修材料的使用在提高视觉美观豪华的同时，也造成室内外空气质量的 不断恶化。市场上有着五花八门净化、祛有害物质涂料产品，主要技术是添加硅藻土、竹炭 等物质，这些物质为多孔性结构，从原理上分析只是吸附作用，并非真正反应型分解，添加 这类物质对甲醛、苯、甲苯、二甲苯等有害物质的去除效果不理想也不持久，并且会造成二 次污染。
[0003] 在涂料工业上，技术人员也在不断探索，试图用一些危害性更小或者无危害性的 原料来取代含有害物质的原料，取得了不错的成就。但目前仍然没有一种能彻底祛除环境 甲醛、苯、甲苯、二甲苯等有害物质的涂料产品，更没有在祛除有害物质的同时能达到净化、 抗菌等一系列多功能兼营性涂料。
[0004] 现有涂料的生产工艺主要包括： ① 将水、分散剂、消泡剂、杀菌剂、防腐剂、钛白粉、填充料等依次投入分散调漆罐中， 搅拌均匀后，并加速分散60-150分钟，再吸进沙磨机进行沙磨分散，沙磨完成后导入分散 调漆罐； ② 在分散调漆罐中再加入乳液，增稠剂、PH调节剂、防冻剂、成膜助剂、消泡剂等助剂， 搅拌30-60分钟左右，至完全均匀后，检测合格出料； ③ 涂料过滤及计量包装：在涂料的生产过程中，由于少部分颜填料尚未被分散，或因 破乳化成颗粒，或有杂质存在于涂料中，因此此时的涂料需经过滤除去粗颗粒和杂质才能 获得质量好的产品，可根据产品的要求不同，选用不同规格的筛网及不同容器包装，并做好 计量，得到最终的产品。
[0005] 另外，目前已有部分单位通过研究将纳米无机材料添加至涂料中，例如在涂料中 加入纳米二氧化钛，虽然也具有一定的除甲醛、除有害物质以及抗菌防霉的效果，但是必须 在紫外光作用下才可达到效果。
[0006] 现有技术缺点： ① 涂料配方中需加入杀菌剂、防腐剂，无形中给涂料添加了有害物质；不加杀菌剂、防 腐剂，涂料又很容易发霉、变质、发臭； ② 添加杀菌剂、防腐剂，因毒性大，存在着生产与使用过程中安全隐患； ③ 添加有机抗菌防霉剂，其耐热性、防霉稳定性和长效性差； ④ 部分研究机构及生产企业用纳米二氧化钛生产功能性涂料，则必须是在紫外光作 用下才能达到有限的净化效果； ⑤ 也有部分研究机构及生产企业用竹炭、活性炭、硅藻泥、贝壳类等产品生产功能涂 料，但只具一定的吸附性，更没有降解功能，所以净化性能和净化持久性更有限。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种触媒涂料及其制备方法，旨在解决现有涂料配方中需 加入杀菌剂、防腐剂，添加了有害物质，存在着生产与使用过程中安全隐患；添加有机抗菌 防霉剂，其耐热性、防霉稳定性和长效性差的问题。
[0008] 本发明是这样实现的，一种触媒涂料的制备方法，该触媒涂料的制备方法包括以 下步骤： 步骤一，预混合：按照触媒涂料的组分按照重量百分比：水8-11%，分散剂0. 3-0. 7%， 消泡剂0. 1-0. 2%，润湿剂0. 1-0. 5%，增稠剂0. 2-0. 4%混合，搅拌转速控制为300 RPM -600RPM，搅拌60-80分钟，生成胶体状的物质，备用； 步骤二，研磨分散：在制成的胶体状物质中，加入改性触媒ZnO粉体1-10%原料和颜 填料30-40%，在高速分散设备下，打浆，高速搅拌的转速控制为1200 RPM -1500RPM，转移到 砂磨机中，继续研磨分散，制得细度小于30um的白浆物质； 步骤三，调漆：制成细度要求的白浆物质中，加入水4-15%、触媒ZnO分散液3-15%、 调节PH值，然后，再加入乳液25-40%，混合均匀；依次加入消泡剂0. 1-0. 2%、流变助剂 0. 3-0. 9%、增稠剂0. 1-0. 3、多功能助剂0. 1-0. 5%，低速充分搅拌均匀，转速控制为600 RPM -800 RPM之间，搅拌30-60分钟，以制得所需的触媒除醛抗菌净化涂料； 步骤四，包装：将上述除醛涂料计量装入罐桶中。
[0009] 进一步，颜填料由以下一种、两种或三种成分组成：金红石型钛白粉、重钙和滑石 粉；如：颜料系金红石型钛白粉，填料系重钙和滑石粉两种成分组成。
[0010] 进一步，分散剂由以下一种或两种成分组成：聚丙烯酸铵盐和聚丙烯酸钠盐，乳 液为纯丙乳液。
[0011] 进一步，增稠剂是碱溶胀型增稠剂和羧乙基纤维素或两者单独使用，消泡剂系矿 物油改性硅酮。
[0012] 进一步，多功能助剂为调节剂，流变助剂为聚氨酯型流变助剂。
[0013] 本发明实施例的另一目的在于提供一种触媒涂料，该触媒涂料的组分按照重量百 分比包括：水12-17%，分散剂0. 3-0. 7%，消泡剂0. 1-0. 3%，润湿剂0. 1-0. 5%，多功能助剂 0. 1-0. 5%，触媒ZnO粉体1-10%，颜填料30-40%，触媒ZnO分散液3-15%，乳液25-40%，流变 助剂 0. 3-0. 9%，增稠剂 0. 3-0. 7%。
[0014] 进一步，触媒ZnO的改性方法： 触媒ZnO表面处理的方法，将触媒ZnO分散于含有2%的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸 酯的异丙醇中，通过砂磨处理达到单颗粒分散状态，在分散液中加入四乙氧基硅烷，保持体 系温度高于60°C且不会沸腾，滴加入水，搅拌陈化5?20min，冷却至室温，过滤，去离子水 淋洗至滤液的电导率小于8 y S/cm，得到滤饼后，通过异丙醇淋洗，干燥粉碎煅烧而得触媒 ZnO表面无机处理的粉体。
[0015] 本发明提供的触媒涂料及其制备方法，通过在涂料中加入改性的触媒ZnO,很好的 利用了触媒ZnO催化降解有机有害物质的机理； 与现有技术相比，本发明的优点： ①涂料配方中无需添加杀菌剂、防腐剂，涂料不会变质，可减少涂料有害物质的加 入； ②触媒氧化锌是一种新型的无机新材料，无味、无毒，安全，性能稳定。
[0016] ③添加触媒氧化锌生产的涂料，在任何环境下都具有极强的净化性能，抗菌防霉 功能和抗老化功能； ④添加触媒氧化锌生产的涂料，它的净化原理是吸附并分解甲醛等有害物质，而净化 效果与持久性很强，抗菌能力也好。
[0017] 本发明彻底解决了涂料生产中的有害物添加问题，清除涂料安全隐范；实验结果 表明：触媒ZnO粉体及改性ZnO分散液添加在涂料生产中，其24小时甲醛净化率达到95%， 净化效果持久性达94%，抗菌率达99. 99%，防霉等级为0级，还能释放1500个/cm3负离子， 同时涂料的基本性能达到优等品级别（详见附件中检测报告)。添加在涂料生产中，借用墙 面装饰形式，是一种能真正具备高效清除游离甲醛、甲苯等有害物质的功能性新涂料，并且 长期有效。
【具体实施方式】
[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0019] 下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0020] 本发明实施例的触媒涂料的组分按照重量百分比包括：水12-17%，分散剂 0. 3-0. 7%，消泡剂0. 1-0. 3%，润湿剂0. 1-0. 5%，多功能助剂0. 1-0. 5%，触媒ZnO粉体1-10%， 颜填料30-40%，触媒ZnO分散液3-15%，乳液25-40%，流变助剂0. 3-0. 9%，增稠剂0. 3-0. 7% ; 颜填料可以系由以下一种、两种或三种成分构成：金红石型钛白粉、重钙和滑石粉； 如：颜料系金红石型钛白粉，填料系重钙和滑石粉两种成分组成。
[0021] 分散剂可以由以下一种或两种成分构成：聚丙烯酸铵盐和聚丙烯酸钠盐。所述乳 液为除醒乳液。
[0022] 增稠剂可以是碱溶胀型增稠剂和羧乙基纤维素，也可两者单独使用。所述消泡剂 系矿物油改性娃酮。
[0023] 多功能助剂为调节剂，流变助剂为聚氨酯型流变助剂。
[0024] 本发明实施例的触媒涂料的制备方法包括以下步骤： 5101 :预混合：按照触媒涂料的组分按照重量百分比：水8-11%，分散剂0. 3-0. 7%，消泡 剂0. 1-0. 2%，润湿剂0. 1-0. 5%，增稠剂0. 2-0. 4%混合，搅拌转速控制为300 RPM -600RPM， 搅拌60-80分钟，生成胶体状的物质，备用； 5102 :研磨分散：在制成的胶体状物质中，加入改性触媒ZnO粉体1-10%原料和颜填 料30-40%，在高速分散设备下，打浆，高速搅拌的转速控制为1200RPM-1500RPM之间，转移 到砂磨机中，继续研磨分散，制得细度为小于30um的白浆物质； 5103 :调漆：制成细度要求的白浆物质中，加入水4-15%、触媒ZnO分散液3-15%、调节 PH值，然后，再加入乳液25-40%，混合均匀；依次加入消泡剂0. 1-0. 2%、流变助剂0. 3-0. 9%、 增稠剂〇. 1-0. 3、多功能助剂0. 1-0. 5%，低速充分搅拌均匀，转速控制为600RPM-800 RPM， 搅拌30-60分钟，以制得所需的触媒除醛抗菌净化涂料； S104 :包装：将上述除醛涂料计量装入罐桶中。
[0025] 本发明实施案例一的具体步骤： 步骤一，预混合：按照触媒涂料的组分按照重量百分比：水8%，分散剂0. 5%，消泡剂 0. 2%，润湿剂0. 15%，增稠剂0. 3%充分混合，搅拌60-80分钟，制成胶状体物质； 步骤二，研磨分散：在制成的胶体状物质中，加入改性触媒ZnO粉体5%原料和颜填料 35%，在高速分散设备下，打浆一段时间，高速搅拌的转速控制为1200RPM-1500RPM之间，转 移到砂磨机中，继续研磨分散，制得细度为小于30um的白浆物质； 步骤三，调漆：制成细度要求的白浆物质中，加入水5. 7%、触媒ZnO分散液9%、调节PH 值，然后，再加入乳液35%，混合均匀；依次加入消泡剂0. 15%、流变助剂0. 6%、增稠剂0. 2%、 多功能助剂〇. 2%，低速充分搅拌均匀，转速控制为600RPM-800 RPM之间，搅拌30-60分钟， 以制得所需的触媒除醛抗菌净化涂料。
[0026] 步骤四，包装：将上述除醛涂料计量装入罐桶中。
[0027] 本发明实施案例二的具体步骤： 步骤一，预混合：按照触媒涂料的组分按照重量百分比：水9%，分散剂0. 5%，消泡剂 0. 2%，润湿剂0. 15%，增稠剂0. 2%充分混合，搅拌60-80分钟，制成胶状体物质； 步骤二，研磨分散：在制成的胶体状物质中，加入改性触媒ZnO粉体5%原料和颜填料 35%，在高速分散设备下，打浆一段时间，高速搅拌的转速控制为1200RPM-1500RPM，转移到 砂磨机中，继续研磨分散，制得细度为小于30um的白浆物质； 步骤三，调漆：制成细度要求的白浆物质中，加入水5. 1%、触媒ZnO分散液5%、调节PH 值，然后，再加入乳液35%，混合均匀；依次加入消泡剂0. 15%、流变助剂0. 7%、增稠剂0. 2%、 多功能助剂〇. 2%，低速充分搅拌均匀，转速控制为600RPM-800 RPM，搅拌30-60分钟，以制 得所需的触媒除醛抗菌净化涂料。
[0028] 步骤四，包装：将上述除醛涂料计量装入罐桶中。
[0029] 本发明的工作原理： 本发明公开一种触媒涂料的制备方法，所谓触媒涂料是指通过自然光催化降解即可实 现祛除环境挥发的有害物质的目的，同时该涂料还具有抗菌、防霉、除臭、释放负离子等兼 容性功能，其24小时甲醛净化率达到95%，净化效果持久性达94%，抗菌率达99. 99%，防霉等 级为0级，释放负离子1500个/cm3 (详见附件中检测报告)。这一发明的诞生，彻底解决了 室内空气污染问题，为人类更好创造一个自然清新的生活环境提供了解决方案。
[0030] 本发明实施例的触媒材料于2014年7月23日，送至广东省微生物分析检测中心， 样品规格及批号HQFL20140628,检测项目负离子浓度，报告编号2014FM3200,检测方法负 离子仪直读，接样方式及数量，送检1个；样品状态和特性，液体；检测日期2014年8月19 日，签发日期2014年9月15日；分析检测结果：检测项目，负离子浓度（出风口 5cm处)，检 测结果，1. 5X103 个/cm3 ; 本发明实施例的触媒材料于2014年7月7日，送至国家建筑材料测试中心测试，中心 编号：2014J00568 ;样品生产时间2014年6月28日；样品完好，来样编号325-2 ;样品数量 4kg ;检测依据，GB/T9756-2009合成树脂乳液内墙涂料；检测项目：按照GB/T9756-2009标 准全项指标检验；经检验，所送检样品全部检验项目的检验结果符合GB/T9756-2009标准 中内墙面漆优等品的技术指标要求，所送检样品为优等品，签发日期：2014年7月23日； 本发明实施例的触媒材料在国家爱建筑材料测试中心检测报告，中心编号 WT2014B01N01531，检测结果甲醛净化功能95. 0% ;净化效果持久性94. 0% ; 本发明实施例的触媒材料在广东省微生物分析检测中心，检测防霉等级为0级；接样 日期2014年8月4日，检测日期2014年8月4日-2014年9月9日；签发日期2014年9 月10日；报告编号：2014FM3378。
[0031] 本发明实施例的触媒材料在广东省微生物分析检测中心，检测抗细菌功能，报告 编号：2014FM3199,签发日期2014年7月29日，抗菌率大于99. 99%。
[0032] 触媒涂料的完美兼容功能得益于其原料中加入的改性触媒氧化锌（ZnO )粉料及触 媒ZnO改性分散液。触媒氧化锌作为无机功能材料和新型精细化工产品，其制备方法与技 术参数都必须按照国家《触媒氧化锌》行业标准，其才能真正拥有高效催化、净化、抗菌、防 霉、抗紫外线和吸收红外线等一系列性能，该触媒氧化锌的独特功能已得到行业的高度关 注。
[0033] 触媒ZnO催化降解有机有害物质的机理： 触媒ZnO在可见光照射后激发，在触媒ZnO表面生成光生电子（e〇和空穴（h+)，迁移 到固体表面分别与其表面的溶解氧和水发生反应，生成具有高活性的自由基*〇H，羟基自由 基被认为是ZnO光催化反应的主要活性物质，它们为甲醛、甲苯等有机有害物质的降解提 供高活性的催化剂，最终可以将它们催化降解为二氧化碳和水。具体的反应机理如下： ① 触媒ZnO在可见光照射后激发，在触媒ZnO表面生成光生电子（e〇和空穴（h+)。
[0034]
【权利要求】
1. 一种触媒涂料，其特征在于，该触媒涂料的组分按照重量百分比包括：水12-14%， 分散剂0. 3-0. 5%，消泡剂0. 2-0. 4%，润湿剂0. 2-0. 4%，多功能助剂0. 2-0. 4%，触媒ZnO粉 体1-5%，颜填料30-35%，触媒ZnO分散液3-8%，乳液25-35%，流变助剂0. 3-0. 8%，增稠剂 0. 3~0, 5%〇
2. 如权利要求1所述的触媒涂料，其特征在于，所述触媒ZnO是经过改性处理的，触媒 ZnO改性处理的方法为：将触媒ZnO分散于含有2%的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯的异丙 醇中，通过砂磨处理达到单颗粒分散状态，在分散液中加入四乙氧基硅烷，保持体系温度高 于60°C而不沸腾，滴加入水，搅拌陈化5-20min，冷却至室温，过滤，去离子水淋洗至滤液的 电导率小于8 y S/cm，得到滤饼后，通过异丙醇淋洗，干燥粉碎煅烧而得触媒ZnO表面无机 处理的粉体。
3. 权利要求1或2所述触媒涂料的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤： 步骤一，按照触媒涂料的组分按照重量百分比：水12-14%，分散剂0. 3-0. 5%，消泡剂 0. 2-0. 4%，润湿剂0. 2-0. 4%，增稠剂0. 3-0. 5%混合，搅拌转速控制为300 RPM-600RPM，搅 拌60-80分钟，制得胶体状的物质，备用； 步骤二，在制成的胶体状物质中，加入改性触媒ZnO粉体1-10%原料和颜填料30-40%， 在高速分散设备下，打浆，高速搅拌的转速为1200 RPM -1500RPM，转移到砂磨机中继续研 磨分散，制得细度小于30um的白浆物质； 步骤三，在白浆物质中，加入水4-15%、触媒ZnO分散液3-15%、调节PH值，再加入乳液 25-40%，混合均匀；依次加入消泡剂0? 1-0. 2%、流变助剂0? 3-0. 9%、增稠剂0? 1-0. 3%、多功 能助剂〇. 1-0. 5%，低速搅拌均匀，转速为600RPM-800RPM，搅拌30-60分钟，制得触媒除醛抗 菌净化涂料。
4. 如权利要求3所述的触媒涂料的制备方法，其特征在于，步骤二所用颜填料为金红 石型钛白粉、重钙、滑石粉中的任意一种，或任意两种按任意比例的组合，或三种物质按任 意比例的组合。
5. 如权利要求1所述的触媒涂料，其特征在于，增稠剂采用碱溶胀型增稠剂、羧乙基纤 维素中的一种或两种，消泡剂采用矿物油改性硅酮。
6. 如权利要求1所述的触媒涂料，其特征在于，多功能助剂采用调节剂，流变助剂采用 聚氨酯型流变助剂。
【文档编号】C09D5/14GK104449140SQ201410722517
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】严文斌, 黄海成, 卢兴帅, 陈福源, 严高飞 申请人:浙江汇千高飞新材料有限公司