一种超低气味净醛乳胶漆组合物及制备方法和应用与流程

1.本发明属于涂料技术领域，涉及一种乳胶漆组合物，具体涉及一种超低气味净醛乳胶漆 组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.在室内装饰装修材料中，一些材料的使用往往会造成室内空气的污染。其中，尤其以关 于甲醛、voc污染释放对人体造成伤害的报道屡见不鲜。甲醛往往来自于建材和家具
–
如， 装修中常用的人造板材，部分低成本产品使用了劣质含醛胶水；劣质家具使用的胶水及人造 板；地板、地毯甚至窗帘等均是甲醛污染的来源。而在日常生活中，部分日用品也会释放少 量的甲醛。
3.当然，人们也越来越意识到甲醛的危害，试图通过各种方法来消除甲醛。其中常见的是 通风换气，使用活性炭吸附，植物吸附等。在涂料行业，也出现了多种的方法来赋予涂料空 气净化功能。如在涂料配方中添加竹碳，或使用多空类填料来吸附空气中的甲醛；在涂料配 方中使用光催化的材料催化分解甲醛；利用化学物质来反应消除甲醛；以及使用带有消解甲 醛的聚合物配制涂料。
4.以上这些方法，或多或少存在一些缺点：
5.1.物理吸附类，饱和后不能继续吸附，并且吸附饱和后还会解吸附释放出来。此外，如 竹碳有良好的吸附能力，但涂料中添加比例有限造成吸附量不足。
6.2.光催化类产品，没有光照或弱光照下的低效率，以及光催化产生的自由基对涂料中聚 合物的破坏，以及对人体的影响不明确。
7.3.化学方法直接、有效，但是涉及使用的化学物质可能导致其它负面作用，如颜色、气 味及voc释放。
8.4.带有消解甲醛功能的聚合物乳液可以安全、持久消解甲醛，但难以做到快速除醛。这 是由于受到了空气在涂层表面扩散和接触的面积与速度影响，以及反应速度还受到甲 醛浓度的影响。
9.综上所述，本领域缺乏超低气味、具有快速持久降低室内甲醛含量的净醛乳胶漆组合物， 以满足市场步伐。
10.因此，本领域迫切需要开发一种超低气味净乳胶漆组合物，其对室内空气中的甲醛具有 持久吸附和净化作用；同时，在乳胶漆持久净醛效果显著的前提下，具有超低voc超低释放的 特征，并且仍然具有很好的涂料常规性能,保持着优异的耐水性、耐碱性、和耐洗刷性，满足 消费者的需求。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于公开一种超低气味净醛乳胶漆组合物及其制备方法和应用，其所使用 的聚合物乳液上带有的双丙酮活性官能团能够和甲醛反应，对室内空气中的甲醛具有持久吸 附和净化作用；同时，在乳胶漆持久净醛效果显著的前提下，具有超低气味、超
低voc、超低 释放的特征，并且仍然具有很好的涂料常规性能,保持着优异的耐水性、耐碱性、和耐洗刷能。
12.本发明第一方面提供一种超低气味净醛乳胶漆组合物，所述组合物包含：
[0013][0014]
所述的成膜物质为共聚有双丙酮活性官能基团单体的聚合物乳液；
[0015]
所述的成膜物质为共聚有双丙酮活性官能基团的水性丙烯酸酯聚合物乳液；该聚合物乳 液所用主单体为选自甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的至少2种单体， 以及含有双丙酮活性官能基团的可聚合单体作为功能单体，通过乳液聚合方法制得。
[0016]
所述颜、填料选自：钛白粉、高岭土、碳酸钙粉、滑石粉或其组合；
[0017]
所述功能性填料为经控温煅烧的多孔性硅藻土；
[0018]
所述涂料助剂包括增稠剂、ph调节剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、防腐剂、防霉剂等。
[0019]
所述成膜物质的乳液粒径分布在100～200nm，玻璃化温度tg在10～25℃之间，最低成膜 温度mfft在在8～22℃之间。这样设计的聚合物乳液只需要少量添加抗冻剂及成膜助剂就可以 实现低温稳定性和成膜性，从而减少配方中助剂使用，实现超低voc、超低释放及超低气味。 且经过物理的气味脱除处理。
[0020]
进一步，所述的涂料助剂具有以下一个或多个特征：
[0021]
所述的增稠剂选自：无机粘土类，纤维素类增稠剂，hase增稠剂，heur增稠剂或其组合；
[0022]
所述的ph调节剂为无机碱中和剂。
[0023]
所述的分散剂为聚丙烯酸盐类分散剂；
[0024]
所述的消泡剂选自：有机硅类消泡剂、矿物油类消泡剂或其组合；
[0025]
所述的成膜助剂选自：标准大气压下沸点大于287℃的有机酯类成膜助剂；
[0026]
所述的涂料助剂具有以下重量比例：
[0027]
增稠剂：ph调节剂：分散剂：消泡剂：成膜助剂：防腐剂：防霉剂的重量比例为：
[0028]
(0.8～1.8):(0.1～0.15):(0.4～0.6):(0.4～0.8):(0.5～1.5):(0.3～0.5):(0.2～0.5)。
[0029]
所述一种超低气味净醛乳胶漆组合物，进一步优选包含：
[0030]
所述成膜物质为净醛聚合物乳液；
[0031]
所述颜填料为钛白粉、高岭土、碳酸钙粉，钛白粉、高岭土、碳酸钙粉的重量比例为：(15～ 25):(5～15):(0～15)；
[0032]
所述功能性填料为celite499；
[0033]
所述分散剂为聚丙烯酸钠盐类分散剂dispexaa4140；
[0034]
所述消泡剂为foamstarst2410星形聚合物类和foamaster mo nxz矿物油类，重量比例为 1:1或2:1；
[0035]
所述的增稠剂为纤维素类增稠剂natrosol 250hbr，无机流变剂attagel 40；聚醚增稠剂 rheovis pe1331，聚丙烯酸类增稠剂rheovis hs1212；重量比例为(0.25～0.4)：(0.3～0.5)：(0.4～ 0.8)：(0.0～0.4)；
[0036]
所述ph调节剂为koh溶液(可为浓度10％)；
[0037]
所述成膜助剂选用高沸点有机酯类溶剂loxanolca5290；
[0038]
防腐剂，防霉剂和水；
[0039]
所述增稠剂：ph调节剂：分散剂：消泡剂：成膜助剂：防腐剂：防霉剂的重量比例为：
[0040]
(0.8～1.8):(0.1～0.15):(0.4～0.6):(0.4～0.8):(0.5～1.5):(0.3～0.5):(0.2～0.5)。
[0041]
本发明第二方面提供一种内墙用的乳胶漆，所述的乳胶漆由本发明第一所述的组合物制 得。
[0042]
本发明第三方面提供一种如本发明第二方面所述乳胶漆的制备方法，所述的制备方法包 括如下步骤：将成膜物质18～30重量份；颜填料30～45重量份；功能性填料3～5重量份；涂 料助剂2～5重量份；稀释用水混合，得到所述乳胶漆。
[0043]
本发明第四方面提供一种本发明第一方面所述组合物或本发明第二方面所述乳胶漆的用 途其用于高环境要求场所(如学校、医院)以及家庭涂装，持久快速净化室内空气中甲醛， 防止对人体造成伤害。
[0044]
所述的超低气味净醛乳胶漆组合物是具有超低气味、超低voc、超低释放、能有效降低室 内空气中甲醛含量。-室内甲醛净化效果达到jc/t 1074-2008标准《室内空气净化功能涂覆 材料净化功能》规定的i类要求。
[0045]
发明详述：
[0046]
本发明的超低气味净醛乳胶漆组合物主要由以下重量组分组成：
[0047]
成膜物质18～30重量份；
[0048]
颜填料30～45重量份；
[0049]
功能性填料3～5重量份；
[0050]
涂料助剂2～5重量份；
[0051]
以及分散介质用水。
[0052]
成膜物质：
[0053]
本发明的所述成膜物质为共聚具有双丙酮活性官能基团单体的水性聚合物乳液。
[0054]
在本发明的一个具体实施方式中，所述成膜物质的乳液玻璃化温度tg在10～25℃之间。
[0055]
在本发发明中，具体地，所述成膜物质的固体含量在48％左右，voc含量≦200ppm，玻璃 化温度tg在10～15℃之间。
[0056]
最优选地，水性聚合物乳液为一款商品化净醛乳液。该水性聚合物乳液本身没有任何遮 盖力，不能直接作为涂覆材料使用，在组成中提供净醛的功能和粘结颜填料的作
用。
[0057]
颜填料：在本发明的一个具体实施方式中，所述颜填料选自钛白粉、高岭土、超细碳酸 钙粉、滑石粉或其组合。
[0058]
优选地，所述颜填料选自钛白粉、高岭土、碳酸钙粉，按照需要以(15～25):(5～12.5):(0～15) 的比例进行混合制备乳胶漆，以提供本涂覆材料所要达到的遮盖力、光泽等要求，满足产品 装饰和保护建筑墙体的功能。
[0059]
功能性填料
[0060]
在本发明的一个具体实施方式中，所述功能性填料为经控温煅烧的多孔性硅藻土；
[0061]
具体而言，为imerys公司的商品，品名为celite499；该组合物在本涂覆材料中起到吸附 甲醛、调节光泽及提高遮盖的作用，主要是由于其质轻、颗粒蓬松、多孔性结构原理。
[0062]
涂料助剂
[0063]
在本发明的一个具体实施方式中，所述涂料助剂选自分散剂、消泡剂、增稠剂、ph调节 剂、成膜助剂、防霉剂、防腐剂或其组合。
[0064]
在本发明的一个具体实施方式中，所述的分散剂为聚丙烯酸钠盐类分散剂。具体为，basf 市售品dispexaa4140。
[0065]
由于乳胶漆自身有产生泡沫的倾向，给生产和施工带来问题，因此需要使用消泡剂来抑 制剂消除泡沫。在本发明的一个具体实施方式中，所述的消泡剂为星形聚合物类消泡剂、矿 物油类消泡剂或其组合。更具体地，所述的消泡剂为basf商品foamstarst2410星形聚合物类 和foamaster mo nxz矿物油类消泡剂两者搭配使用，以保证提供快速长久的消泡及消除微泡 的功能，此两类消泡剂搭配的优选比例为1:1或2：1。
[0066]
涂料增稠剂品种很多，主要有纤维素类、聚丙烯酸类增稠剂、非离子缔合型增稠剂和无 机增稠剂四类。
[0067]
在本发明的一个具体实施方式中，所述的增稠剂为纤维素类增稠剂、无机流变助剂及聚 醚增稠剂、聚丙烯酸类增稠剂的组合物。具体地例如，纤维素类增稠剂采用ashland的市售产 品，商品名natrosol 250hbr；无机流变剂采用basf的市售品，商品名attagel40；聚醚增稠剂使 用basf的市售品，商品名rheovis pe1331；聚丙烯酸类增稠剂采用basf的市售品，商品名 rheovis hs1212。
[0068]
本发明的ph调节剂选用无机碱类中和剂，具体为koh溶液，以避免导致气味。
[0069]
本发明成膜助剂选用高沸点有机酯类溶剂，具体为使用basf的市售品，商品名loxanolca5290，以避免导致气味及释放量。
[0070]
本发明的防腐剂没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。具体为使用 thor的市售品，商品名acticidembs。
[0071]
本发明的防霉剂没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。具体为使用 thor的市售品，商品名acticideepw。
[0072]
较佳地，增稠剂：ph调节剂：分散剂：消泡剂：成膜助剂：防腐剂：防霉剂的重量比例 为：(0.3～2.0):(0.05～0.15):(0.3～0.7):(0.3～0.8):(0.3～1.5):(0.1～0.5):(0～0.5)。
[0073]
更佳地，所述涂料助剂具有以下重量比例：
[0074]
增稠剂：ph调节剂：分散剂：消泡剂：成膜助剂：防腐剂：防霉剂的重量比例为：
[0075]
(0.8～1.8):(0.1～0.15):(0.5～0.6):(0.5～0.6):(0.8～1.2):(0.3～0.5):(0.2～0.4)。
[0076]
乳胶漆组合物中还含有一定量的水作为分散介质，水的用量足以使得所述低乳胶漆组合 物正常生产、施工稀释。通常稀释到使得乳胶漆的粘度达到所需要求即可。例如按照gb/t 9756-2008合成树脂乳液内墙涂料国家标准测试95-105ku。通常，所需分散介质用水包括但 不限于在20～30重量份之间。
[0077]
本发明的超低气味净醛乳胶漆组合物，各组分之间具有增效协同作用，例如功能性填料 会用于吸附富集甲醛，以及增加反应面积从而实现快速净醛功能；利用聚合物乳液带有的双 丙酮活性官能的乳液和甲反应，彻底除去甲醛。吸附和反应的协同作用，快速、彻底消除室 内空气中的甲醛。
[0078]
应理解，在本发明范围内，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的 各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一 一累述。
具体实施方式
[0079]
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明， 以便于同行业技术人员的理解。下面实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可以 通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的 所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似 或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法， 通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按 照制造厂商所建议的条件进行。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语 与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。
[0080]
本发明人经过广泛而深入的研究，通过优选原料、改进配方，制得一种超低气味净醛乳 胶漆组合物，其对室内空气中的甲醛具有持久、快速净化作用；同时，在净醛效果显著的前 提下仍然具有很好的涂料常规性能，满足消费者的需求，为广大消费者提供了能净化室内空 气的乳胶漆组合物，在此基础上完成了本发明。
[0081]
本发明的技术构思如下：
[0082]
本发明采用物理吸附和化学反应相结合的方法来实现甲醛净化功能。挑选功能性填料吸 附空气中游离甲醛，实现快速吸附及富集；同时利用成膜之后能分解甲醛的功能型聚合物， 将吸附富集的甲醛分解生成对人体和环境都无害的水，实现了强大的净化甲醛的能力。同时 流变助剂attagel的静电立体网络结构和多孔填料协同作用，进一步增加了涂膜的微孔吸附结 构并增加了甲醛反应面积，进一步提升了甲醛净化效率。以上协同方案解决的物理吸附的饱 和后的解吸附问题；运用反应性的聚合物解决了光催化的缺点和普通化学反应法可能带来的 副作用伤害。在达到快速、持久净化甲醛的同时，乳胶漆的常规性能也都满足国标优等品的 要求。
[0083]
本文中，所述适量“稀释用水”是指所述水的用量足以使得所述乳胶漆组合物稀
释。通常 稀释到使得乳胶漆的粘度达到所需要求即可。例如95-105ku，根据gb/t9756-2018内墙涂料国 家标准。通常，所需稀释量包括但不限于在25～35％之间。
[0084]
本文中，“低voc可净化室内甲醛乳胶漆”是指乳胶漆中，室内甲醛的气味净化后达到jc/t 1074-2008标准《室内空气净化功能涂覆材料净化功能》规定的i类要求。
[0085]
本文中，“聚合物乳液”是指聚合物链上共聚了含双丙酮活性官能基团单体的聚合物乳液。 而且乳液通过物理方法脱除处理，除去残余单体和气味。
[0086]
本发明提供一种超低气味净醛乳胶漆组合物，其选用具有净醛功能的聚合物乳液，以下 简称乳液，可有效消减室内甲醛。所述组合物主要由以下重量组分组成：乳液18～30重量份； 颜填料30～45重量份；功能性填料3～5重量份；涂料助剂2～5重量份；以及分散介质用水。
[0087]
乳胶漆组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0088]
a)将水放入高速搅拌机分散罐内，转速控制在500-800转/分钟；
[0089]
b)然后加入涂料助剂(纤维素类0.2～0.4重量份；和ph调节剂0.1～0.15重量份)搅拌3分钟；
[0090]
c)在分散状态下将涂料助剂(润湿分散剂、部分消泡剂)依次缓慢加入分散罐内；
[0091]
d)将无机流变助剂，颜、填料和功能性填料分别加入分散罐内，逐步提高转速到1800转/ 分钟，分散20-25分钟，期间注意浆温不要超过55℃；
[0092]
e)分散结束后降低转速到600-800转/分钟，加入成膜助剂，搅拌5分钟；
[0093]
f)然后加入聚合物乳液，搅拌5分钟，再依次加入涂料助剂(流变助剂、防腐剂和防霉剂)， 搅拌5分钟；
[0094]
g)然后加入剩余的消泡剂，以消除在后添加过程中产生的小泡；
[0095]
h)最后加入水调节粘度到(95-105)ku，即制成成品。
[0096]
上述各成分的重量组成如下：成膜物质18～30重量份；颜填料30～45重量份；功能性填 料3～5重量份；涂料助剂2～5重量份；以及分散介质用水。
[0097]
下表详细显示了超低气味净醛乳胶漆组合物中各组成原材料的名称、具体作用和优选重 量百分比。
[0098]
[0099][0100]
实施例的配方见表2：
[0101]
[0102][0103]
按照表2中的重量份准备原料，采用以下步骤制成乳胶漆：
[0104]
首先将水放入分散罐内，转速控制在500-800转/分钟；然后加入增稠剂1和ph调节剂搅拌 5分钟；在分散状态下将润湿分散剂、一部分消泡剂依次缓慢加入分散罐内；将颜填料、功能 性填料和增稠剂2加入分散罐内，逐步提高转速到1800转/分钟，分散15-20分钟，期间注意浆 温不要超过55℃；分散结束后降低转速到600-800转/分钟，顺序加入成膜助剂、成膜乳液搅拌 5分钟；然后依次加入防霉剂和防腐剂，增稠剂3，搅拌3分钟；然后加入消泡剂；最后加入水 调节粘度到(95-105)ku，即制成乳胶漆成品。
[0105]
按下列标准测试材料性能：
[0106]
对本发明产品进行耐水、耐碱、附着力、耐污渍、耐洗刷等性能测试，其中主要性能测 试参照gb/t9756-2008《内墙涂料国家标准》，耐黄变性按gb/t23999-2009中6.4.21规定进行， 净化甲醛效率测试方法执行jc/t1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化功能》规定的i类 要求进行。
[0107]
下面给出实施例1，2，3的具体测试结果见表3-表6。
[0108]
实施例制备的乳胶漆在容器中状态、施工性、耐碱性、厚膜抗开裂性、气味等方面，均 符合技术要求。
[0109]
表3
[0110]
[0111][0112]
根据gb18582-2020《建筑墙面涂料中有害物质限量》对本发明的超低气味净醛乳胶漆组 合物测试voc和甲醛含量，结果如表4所示。
[0113]
表4
[0114]
项目单位技术要求实施例1实施例2实施例3游离甲醛含量mg/kg≤50未检出未检出未检出挥发性有机化合物含量g/l≤80未检出未检出未检出
[0115]
根据jg/t481-2015《低挥发性有机化合物(voc)水性内墙涂覆材料》对本发明的超低气 味净醛乳胶漆组合物测试总挥发性有机化合物(tvoc)释放量，结果如表5所示。
[0116]
表5
[0117][0118]
根据jc/t1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化功能》对本发明的超低气味净醛乳 胶漆组合物测试甲醛净化效率，结果如表6所示。结果显示，对比实施例2，实施例3
中所用功 能型填料的协同作用，进一步提升了甲醛的净化性能。
[0119]
表6
[0120]
项目单位技术要求实施例1实施例2实施例3甲醛净化性能％≥75％909195甲醛净化效果持久性％≥60％818388