一种环保型内墙涂料及其制备方法与流程

[0001]
本申请涉及涂料的技术领域，更具体地说，它涉及一种环保型内墙涂料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
涂料是涂饰于物体表面，且能与基体材料很好粘结并形成保护膜的物料，随着社会的发展和人类生活水平的提高，利用内墙涂料美化、改善居住或办公环境的需求不断增加，内墙涂料美化人们居住环境的同时，也带来了一系列的室内空气污染问题。目前人们越来越关注居住环境，对内墙涂料的安全性能也要求越高。
[0003]
授权公告号为cn104177874b的中国专利公开一种硅溶胶内墙涂料，其原料按照重量份数配比如下：硅溶胶100份、甲醛20-30份、丙二醇25-45份、盐酸30-40份、水80-100份、氢氧化钠10-20份、着色颜料20-40份、硅酸钙5-10份、膨润土40-50份、硫酸铵5-10份、体质颜料45-55份、硼酸钠15-25份、尿素5-15份以及磷酸铵20-30份。
[0004]
针对上述中的相关技术，发明人认为内墙涂料中的甲醛会加剧室内的甲醛含量，恶化室内的环境，存在环保性差的缺陷。


技术实现要素：

[0005]
为了提高内墙涂料的环保效果，本申请提供一种环保型内墙涂料及其制备方法。
[0006]
第一方面，本申请提供一种环保型内墙涂料，采用如下的技术方案：一种环保型内墙涂料，由包含以下重量份的原料制成：无机硅酸盐30-40份、石英砂10-15份、改性膨润土5-10份、重钙4-7份、钛白粉3-5份、纳米碳化硼2-6份、增稠剂2-4份、氧化硅2-4份、氧化铝1-4份、氧化镁1-3份、助磨剂0.2-0.8份、分散剂0.1-0.5份、消泡剂0.3-0.8份、阻燃剂0.1-0.3份以及水25-35份；所述改性膨润土的制备方法为：1)将重量份数为10份的膨润土分散在80-100份酸溶液中，在80-100℃下搅拌2-4h，得到悬浮液；2)过滤步骤1)得到的悬浮液，并对过滤后的滤饼洗涤2-5次，洗涤结束后，烘干滤饼，再将烘干后的滤饼研磨至100-200目，即得酸化后的膨润土；3)将5份硝酸铁溶于100-120份无水乙醇中，得到硝酸铁溶液，再向硝酸铁溶液中加入50-60份钛酸四丁酯，并加入2-5份质量分数为60-68wt％的硝酸溶液，搅拌均匀得到混合溶液；4)将步骤3)得到的混合溶液中滴加到200-300份水中，搅拌30-60min后，静置12-24h；5)静置结束后，向步骤4)中继续加入25-35份步骤2)中的酸化后的膨润土，搅拌2-3h后，静置20-30h；6)静置结束后，离心分离，得到下层沉淀物，并将下层沉淀物干燥，研磨至100-200目的粉末；7)步骤6)研磨后的粉末在200-350℃下焙烧4-6h，即得改性膨润土。
[0007]
通过采用上述技术方案，无机硅酸盐与水反应生成胶体二氧化硅和氢氧根，随着水分的减少，固含量增加，胶体二氧化硅以硅氧键聚合成多聚硅胶，最终脱水缩合形成硅氧网络结构。
[0008]
膨润土经过酸化、负载二氧化钛并掺杂铁离子，制备出改性膨润土。膨润土分散在
酸溶液中，酸溶液中的h
+
置换膨润土层间的阳离子，膨润土分子结构中的fe
3+
、fe
2+
、al
3+
、mg
2+
等在酸的作用下溶解出来，膨润土中的蒙脱石八面体结构的al
3+
也会溶出，酸溶液加热，al
3+
变得活泼，al
3+
随即置换膨润土层间的h
+
，因为al
3+
半径大于膨润土层间的ca
2+
的半径或na
+
的半径，因此经过酸化后的膨润土层间距增大，对甲醛的吸附进一步提高。继续在酸化后的膨润土上负载二氧化钛，并在二氧化钛结构中掺杂fe
3+
，形成fe-o-ti键，使tio2导带与fe
3+
的d轨道发生部分重叠，tio2宽度变窄，在可见光照射下有利于产生电子空穴对，光生电子和空穴不易复合，空气中的氧气吸附在改性膨润土上，被光生电子还原为
·
o
2-，空气中的水分子被空穴氧化为
·
oh，
·
o
2-和
·
oh能够深度氧化甲醛，使甲醛氧化为最终产物二氧化碳。改性膨润土不仅能够吸附甲醛，还能进一步分解甲醛，避免甲醛吸附饱和后，再次释放到环境中造成二次污染。
[0009]
氧化硅、氧化铝、氧化镁的活性高，使无机硅酸盐与其它原料之间的界面结合更加牢固。重钙不仅可以提高涂料的力学性能，还能够增加涂膜的表面光泽和表面平整性，降低涂膜收缩的可能性。纳米碳化硼密度低、强度大，添加到涂料中，能够增加涂料的力学性能。阻燃剂用于提高涂料的阻燃效果，提高内墙的安全性能。
[0010]
优选的，所述无机硅酸盐至少包括硅酸钾、硅酸锂、硅酸铵、硅酸钠中的一种。
[0011]
通过采用上述技术方案，硅酸盐与空气中的二氧化碳反应可以形成硅溶胶，自动地渗入墙体内部，提高涂料与墙体之间的粘结性能。
[0012]
优选的，所述增稠剂至少包括羟甲基纤维素、纤维素醚中的一种。
[0013]
通过采用上述技术方案，羟甲基纤维素和纤维素醚增稠主要是因为羟甲基纤维素主链或纤维素醚主链与周围水分子通过氢键缔合，减少粉料颗粒自由活动的空间，从而提高了体系的粘度；另一方面羟甲基纤维素分子链相互缠绕或纤维素醚分子链相互缠绕也能够实现涂料体系粘度的提高。
[0014]
优选的，所述分散剂为六偏磷酸钠。
[0015]
通过采用上述技术方案，六偏磷酸铵在水中易溶解，能够降低其它固体物料和水之间的界面张力，促进固体物料均匀分散在水中，六偏磷酸钠的水溶液呈碱性，对物料的分散作用更强。
[0016]
优选的，所述助磨剂为玻璃珠。
[0017]
通过采用上述技术方案，球磨过程中，各组分的颗粒逐步细化，比表面积增大，表面因断键而带电，粒子相互吸附并出现团聚，使球磨效率下降，加入助磨剂，可以显著降低粒子表面能，克服颗粒之间的吸引力，减小球磨阻力，从而能够防止粒子团聚，改善物料流动性，从而提高球磨效率，缩短球磨时间。玻璃珠在球磨物料的表面产生选择性吸附和电性中和，消除静电效应，减小微细的、颗粒聚集的能力和机会，从而减少球磨过程粘球的现象，提高细粉物料的分散度。
[0018]
优选的，所述阻燃剂至少包括聚磷酸铵、季戊四醇、三氧化二锑中的一种。
[0019]
通过采用上述技术方案，聚磷酸铵遇热会膨胀，对墙体表面进行覆盖，隔绝空气，从而达到阻燃效果，且聚磷酸铵本身无毒无味，不产生腐蚀性气体。季戊四醇燃烧时膨胀，覆盖在墙体表面，隔绝空气，阻止燃烧，从而达到阻燃的效果。燃烧初期，三氧化二锑熔融，在墙体表面形成保护膜，隔绝空气；高温状态下，三氧化二锑被气化，稀释了空气中氧浓度，从而起到了阻燃作用。
[0020]
优选的，所述消泡剂为干粉消泡剂。
[0021]
通过采用上述技术方案，干粉类消泡剂具有耐碱、耐酸、耐高温的特点。
[0022]
优选的，所述步骤1)中酸溶液为质量分数为10-30wt％的硫酸溶液。
[0023]
通过采用上述技术方案，硫酸中的氢离子置膨润土层间的阳离子，能够提高酸化后膨润土的活性。
[0024]
第二方面，本申请提供一种环保型内墙涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种环保型内墙涂料的制备方法，具体包括如下步骤：s1、按照配方量将无机硅酸盐、石英砂、改性膨润土、重钙、钛白粉、纳米碳化硼、氧化硅、氧化铝、氧化镁、助磨剂在球磨机中研磨10-20min，得到混合料；s2、然后向容器中加入水，并在搅拌条件下加入步骤s1的混合料，搅拌5-10min；s3、最后加入增稠剂、分散剂、消泡剂、阻燃剂搅拌20-30min，即得环保型内墙涂料。
[0025]
通过采用上述技术方案，各原料在球磨机中球磨，能降低原料的粒径，使得制备的涂料更加细腻，涂料喷涂在内墙上时，涂膜更加平滑，无颗粒感；该方法简单，易于操作，制备的涂料性能好。
[0026]
优选的，所述步骤s2中搅拌速度为1500-2500r/min，所述步骤s3中搅拌速度为1000-1500r/min。
[0027]
通过采用上述技术方案，搅拌速度由快至慢，是为了提高增稠剂、分散剂、消泡剂、阻燃剂在涂料中的均匀分散的程度。
[0028]
综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用无机硅酸盐作为成膜物，添加改性膨润土及其它助剂制备成涂料，由于配方中的原材料均为无机物，不会释放甲醛，加入的改性膨润土不仅能够吸附甲醛还能够分解甲醛，因此获得了环保、绿色的效果；2、本申请中优选采用在涂料中加入助磨剂，由于球磨过程中，各组分的颗粒逐步细化，比表面积增大，表面因断键而带电，粒子相互吸附并出现团聚，使球磨效率下降，加入助磨剂，可以显著降低粒子表面能，克服颗粒之间的吸引力，减小球磨阻力，从而能够防止粒子团聚，改善物料流动性，从而提高球磨效率，缩短球磨时间；玻璃珠在球磨物料的表面产生选择性吸附和电性中和，消除静电效应，减小微细的、颗粒聚集的能力和机会，从而减少球磨过程粘球的现象，提高细粉物料的分散度；3、本申请的方法，制备的涂料细腻，涂料喷涂在内墙上时，涂膜平滑，无颗粒感；该方法简单，易于操作，制备的涂料性能好。
具体实施方式
[0029]
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
[0030]
制备例制备例1改性膨润土的制备方法为：1)将10kg膨润土分散在80kg质量分数为10％的硫酸溶液中，在80℃下搅拌4h，得到膨润土悬浮液；2)过滤步骤1)得到的悬浮液，并用蒸馏水对过滤后的滤饼洗涤2次，洗涤结束后，烘干滤饼，再将烘干后的滤饼研磨至100目，即得酸化后的膨润土；3)将5kg硝酸铁溶于100kg无水乙醇中，得到硝酸铁溶液，再向硝酸铁溶液中加入
50kg钛酸四丁酯，并加入2kg份质量分数为60wt％的硝酸溶液，搅拌均匀得到混合溶液；4)将步骤3)得到的混合溶液中滴加到200kg水中，搅拌30min后，静置12h；5)静置结束后，向步骤4)中继续加入25kg步骤2)中的酸化后的膨润土，搅拌2h后，再静置20h；6)静置结束后，离心分离，得到下层沉淀物，并将下层沉淀物干燥，研磨至100目的粉末；7)步骤6)研磨后的粉末在20℃下焙烧6h，即得改性膨润土。
[0031]
制备例2改性膨润土的制备方法为：1)将10kg膨润土分散在90kg质量分数为30％的硫酸溶液中，在90℃下搅拌6h，得到膨润土悬浮液；2)过滤步骤1)得到的悬浮液，并用蒸馏水对过滤后的滤饼洗涤4次，洗涤结束后，烘干滤饼，再将烘干后的滤饼研磨至200目，即得酸化后的膨润土；3)将5kg硝酸铁溶于120kg无水乙醇中，得到硝酸铁溶液，再向硝酸铁溶液中加入60kg钛酸四丁酯，并加入5kg质量分数为68wt％的硝酸溶液，搅拌均匀得到混合溶液；4)将步骤3)得到的混合溶液中滴加到250kg水中，搅拌60min后，静置18h；5)静置结束后，向步骤4)中继续加入35kg步骤2)中的酸化后的膨润土，搅拌3h后，静置30h；6)静置结束后，离心分离，得到下层沉淀物，并将下层沉淀物干燥，研磨至200目的粉末；7)步骤6)研磨后的粉末在350℃下焙烧4h，即得改性膨润土。
[0032]
制备例3改性膨润土的制备方法为：1)将10kg膨润土分散在100kg质量分数为20％的硫酸溶液中，在100℃下搅拌5h，得到膨润土悬浮液；2)过滤步骤1)得到的悬浮液，并用蒸馏水对过滤后的滤饼洗涤5次，洗涤结束后，烘干滤饼，再将烘干后的滤饼研磨至150目，即得酸化后的膨润土；3)将5kg硝酸铁溶于110kg无水乙醇中，得到硝酸铁溶液，再向硝酸铁溶液中加入55kg钛酸四丁酯，并加入3.5kg份质量分数为68wt％的硝酸溶液，搅拌均匀得到混合溶液；4)将步骤3)得到的混合溶液中滴加到300kg水中，搅拌45min后，静置24h；5)静置结束后，向步骤4)中继续加入30kg步骤2)中的酸化后的膨润土，搅拌3h后，静置25h；6)静置结束后，离心分离，得到下层沉淀物，并将下层沉淀物干燥，研磨至150目的粉末；7)步骤6)研磨后的粉末在300℃下焙烧5h，即得改性膨润土。实施例
[0033]
实施例1表1为实施例1一种环保型内墙涂料的原料及各原料的重量原料质量(kg)原料质量(kg)硅酸钾15氧化铝1石英砂10氧化镁1改性膨润土5玻璃珠0.2重钙4六偏磷酸钠0.1钛白粉3干粉消泡剂0.3纳米碳化硼6聚磷酸铵0.2羟甲基纤维素2水25氧化硅2
ꢀꢀ
其中改性膨润土为制备例1制备；一种环保型内墙涂料的制备方法，具体包括如下步骤：
s1、按照配方量将无机硅酸盐、石英砂、改性膨润土、重钙、钛白粉、纳米碳化硼、氧化硅、氧化铝、氧化镁、助磨剂在球磨机中研磨10min，得到混合料；s2、向搅拌机中加入水，搅拌机转速为1500r/min,然后加入步骤s1的混合料，搅拌5min；s3、最后加入增稠剂、分散剂、消泡剂、阻燃剂，以1000r/min的转速搅拌20min，即得环保型内墙涂料。
[0034]
实施例2一种环保型内墙涂料，与实施例1的区别之处在于：改性膨润土为制备例2制备，其它同实施例1。
[0035]
实施例3一种环保型内墙涂料，与实施例1的区别之处在于：改性膨润土为制备例3制备，其它同实施例1。
[0036]
实施例4表2为实施例4一种环保型内墙涂料的原料及各原料的重量原料质量(kg)原料质量(kg)硅酸锂20氧化铝2石英砂15氧化镁2改性膨润土8玻璃珠0.4重钙5六偏磷酸钠0.3钛白粉4干粉消泡剂0.5纳米碳化硼2季戊四醇0.2纤维素醚3水30氧化硅3
ꢀꢀ
其中，改性膨润土为制备例3制备；一种环保型内墙涂料的制备方法，具体包括如下步骤：s1、按照配方量将无机硅酸盐、石英砂、改性膨润土、重钙、钛白粉、纳米碳化硼、氧化硅、氧化铝、氧化镁、助磨剂在球磨机中研磨15min，得到混合料；s2、向搅拌机中加入水，搅拌机转速为2000r/min,然后加入步骤s1的混合料，搅拌10min；s3、最后加入增稠剂、分散剂、消泡剂、阻燃剂，以1500r/min的转速搅拌30min，即得环保型内墙涂料。
[0037]
实施例5表3为实施例5一种环保型内墙涂料的原料及各原料的重量
其中，改性膨润土为制备例3制备；一种环保型内墙涂料的制备方法，具体包括如下步骤：s1、按照配方量将无机硅酸盐、石英砂、改性膨润土、重钙、钛白粉、纳米碳化硼、氧化硅、氧化铝、氧化镁、助磨剂在球磨机中研磨5min，得到混合料；s2、向搅拌机中加入水，搅拌机转速为2500r/min,然后加入步骤s1的混合料，搅拌5min；s3、最后加入增稠剂、分散剂、消泡剂、阻燃剂，以1300r/min的转速搅拌25min，即得环保型内墙涂料。
[0038]
实施例6表4为实施例6一种环保型内墙涂料的原料及各原料的重量原料质量(kg)原料质量(kg)硅酸锂5氧化硅2硅酸铵10氧化铝4硅酸钠10氧化镁1石英砂13玻璃珠0.8改性膨润土7六偏磷酸钠0.2重钙4干粉消泡剂0.8钛白粉5聚磷酸铵0.1纳米碳化硼3季戊四醇0.2羟甲基纤维素2水33纤维素醚1
ꢀꢀ
其中，改性膨润土为制备例3制备；一种环保型内墙涂料的制备方法，具体包括如下步骤：s1、按照配方量将无机硅酸盐、石英砂、改性膨润土、重钙、钛白粉、纳米碳化硼、氧化硅、氧化铝、氧化镁、助磨剂在球磨机中研磨5min，得到混合料；s2、向搅拌机中加入水，搅拌机转速为2000r/min,然后加入步骤s1的混合料，搅拌10min；s3、最后加入增稠剂、分散剂、消泡剂、阻燃剂，以1200r/min的转速搅拌30min，即得环保型内墙涂料。
[0039]
实施例7表5为实施例7一种环保型内墙涂料的原料及各原料的重量表5为实施例7一种环保型内墙涂料的原料及各原料的重量其中，改性膨润土为制备例3制备；一种环保型内墙涂料的制备方法，具体包括如下步骤：s1、按照配方量将无机硅酸盐、石英砂、改性膨润土、重钙、钛白粉、纳米碳化硼、氧化硅、氧化铝、氧化镁、助磨剂在球磨机中研磨10min，得到混合料；s2、向搅拌机中加入水，搅拌机转速为2200r/min,然后加入步骤s1的混合料，搅拌5min；s3、最后加入增稠剂、分散剂、消泡剂、阻燃剂，以1200r/min的转速搅拌20min，即得环保型内墙涂料。
[0040]
实施例8表6为实施例8一种环保型内墙涂料的原料及各原料的重量原料质量(kg)原料质量(kg)硅酸钾5氧化硅3硅酸锂8氧化铝2.5硅酸铵6氧化镁2硅酸钠4玻璃珠0.5石英砂13六偏磷酸钠0.3改性膨润土8干粉消泡剂0.6重钙5聚磷酸铵0.1钛白粉4季戊四醇0.1纳米碳化硼4三氧化二锑0.1羟甲基纤维素2水30纤维素醚2
ꢀꢀ
其中，改性膨润土为制备例3制备；一种环保型内墙涂料的制备方法，具体包括如下步骤：s1、按照配方量将无机硅酸盐、石英砂、改性膨润土、重钙、钛白粉、纳米碳化硼、氧化硅、氧化铝、氧化镁、助磨剂在球磨机中研磨10min，得到混合料；
s2、向搅拌机中加入水，搅拌机转速为2000r/min,然后加入步骤s1的混合料，搅拌10min；s3、最后加入增稠剂、分散剂、消泡剂、阻燃剂，以1200r/min的转速搅拌30min，即得环保型内墙涂料。
[0041]
对比例对比例1一种环保型内墙涂料，与实施例8的区别之处在于：不包括改性膨润土，其它同实施例8。
[0042]
对比例2一种环保型内墙涂料，与实施例8的区别之处在于：改性膨润土更换为膨润土，其它同实施例8。
[0043]
对比例3一种环保型内墙涂料，与实施例8的区别之处在于：改性膨润土的制备方法为：1)将10kg膨润土分散在100kg质量分数为20％的硫酸溶液中，在100℃下搅拌5h，得到膨润土悬浮液；2)过滤步骤1)得到的悬浮液，并用蒸馏水对过滤后的滤饼洗涤5次，洗涤结束后，烘干滤饼，再将烘干后的滤饼研磨至150目，即得改性膨润土；其它同实施例8。
[0044]
对比例4一种环保型内墙涂料，与实施例8的区别之处在于：改性膨润土的制备方法为：1)将10kg膨润土分散在100kg质量分数为20％的硫酸溶液中，在100℃下搅拌5h，得到膨润土悬浮液；2)过滤步骤1)得到的悬浮液，并用蒸馏水对过滤后的滤饼洗涤5次，洗涤结束后，烘干滤饼，再将烘干后的滤饼研磨至150目，即得酸化后的膨润土；3)将55kg钛酸四丁酯加入到110kg无水乙醇中，再加入3.5kg份质量分数为68wt％的硝酸溶液，搅拌均匀得到混合溶液；4)将步骤3)得到的混合溶液中滴加到300kg水中，搅拌45min后，静置24h；5)静置结束后，向步骤4)中继续加入30kg步骤2)中的酸化后的膨润土，搅拌3h后，静置25h；6)静置结束后，离心分离，得到下层沉淀物，并将下层沉淀物干燥，研磨至150目的粉末；7)步骤6)研磨后的粉末在300℃下焙烧5h，即得改性膨润土。
[0045]
性能检测试验甲醛浓度的测定：(1)甲醛标准溶液的配置：取2.8ml含量为36-38％的甲醛溶液，加入少量水溶解，再倒入1l容量瓶中，定容至容量瓶的刻度线；(2)甲醛标准溶液的标定：参照gb/t18204.26-2000中的方法对甲醛甲醛标准贮备溶液进行标定，得到准确浓度，具体操作为：精确量取20.00ml甲醛标准贮备溶液，置于250ml碘量瓶中，加入20.00ml浓度为0.05mol/l的碘溶液和15ml浓度为lmol/l的氢氧化钠溶液，放置15min；加入20ml浓度为0.50mol/l的硫酸溶液，再放置15min，用0.10mol/l的硫代硫酸钠溶液滴定，至溶液呈现淡黄色时，加入lml0.5％的淀粉溶液，继续滴定至刚使蓝色消失为终点，记录所用硫代硫酸钠溶液体积记为v2，同时用水作试剂空白滴定，所用硫代硫酸钠溶液体积记为v1，甲醛溶液的浓度用下式计算：c＝(v1-v2)
×
0.1
×
15/20＝1.012mg/ml；(3)甲醛测试液：将甲醛标准溶液稀释十倍，作为测试液；(4)将5ml测试液倒入棱长为10cm的正方体容器中，然后密闭容器，静置24h，用甲醛测
试仪测试容器中挥发的甲醛浓度记为c0，(5)将制备好的涂料涂覆在水泥块上，水泥块为棱长为5cm的正方体，涂覆厚度为5mm，将水泥块置于上述正方体容器中，静置30天、60天、90天、120天、180天后，分别检测正方体容器中甲醛的浓度，记为cx，x代表天数；(6)计算甲醛去除率，去除率＝(c0-cx)/c0；(7)正方体容器中，不加入涂覆涂料的水泥块，作为空白对照。表7性能测试结果
[0046]
结合实施例1-3并结合表7可以看出，实施例3制备的环保型内墙涂料对甲醛的去除效果更好，说明制备例2制备的改性膨润土，对甲醛的吸附和分解效果更好。
[0047]
结合实施例3-8并结合表7可以看出，采用实施例8的配方制备的涂料去除甲醛的效果好。
[0048]
结合实施例8以及对比例1-2并结合表7可以看出，改性膨润土不仅能吸附甲醛，还能够分解甲醛；对比例2中加入的是未改性的膨润土，膨润土对甲醛有吸附效果，但是随着膨润土吸附饱和后，甲醛又会逐渐释放，导致甲醛的去除率又再次升高。
[0049]
结合实施例8以及对比例2-3并结合表7可以看出，酸化后的膨润土在膨润土表面增加了酸性位点，能够提高膨润土对甲醛的吸附效果，但是酸化后的膨润土并不能分解甲醛，因此导致甲醛的去除率又继续升高。
[0050]
结合实施例8以及对比例4并结合表7可以看出，仅仅在膨润土表面负载二氧化钛，对甲醛的分解效率低，掺杂fe
3+
能够提高二氧化钛对甲醛的分解。
[0051]
本申请制备的内墙涂料，不仅能够吸附甲醛，还能够进一步分解甲醛，降低室内的
甲醛含量，提高人们的居住环境。
[0052]
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。