一种具有珠光效果的石墨烯无机涂料及配置方法与流程

1.本发明属于建筑材料涂料领域，具体涉及一种具有珠光效果的石墨烯无机涂料及配置方法。


背景技术：

2.甲醛，是一种无色刺激性气体，对人眼、鼻等有刺激作用，人体长期接触甲醛有可能引起慢性呼吸道疾病，并对肝脏、神经系统和免疫系统等造成伤害，严重情况下导致癌症。据央视报道，我国新装住宅甲醛平均超标率近80％，而68％的人体疾病又与室内空气(甲醛)有关，每年更是有480万人因甲醛身亡，其中210万是儿童，甲醛超标防控可谓迫在眉睫。
3.家具板材如家具、地板、木制作中藏有甲醛；化工产品如油漆、粘合剂、塑料制品中藏有甲醛；装修材料如墙纸、化纤地毯中藏有甲醛；就连我们日常的书和玩具中都可能藏有甲醛；积水成河，积少成多，甲醛也是如此。单一材料板块都是环保合格的，但是这么多的建材叠加到一起，甲醛超标似乎成了必然；这也是为什么我国近80％的家装甲醛超标的根本原因。
4.目前现有技术中的几种所谓的除醛方法：
5.1.装修完了家里摆上几盆绿萝，除醛效率极低。
6.2.家中堆上活性炭可有效吸附甲醛。(性炭在吸附了甲醛之后，当屋内温度升高，活性炭还会将吸附的甲醛再悉数释放出来，造成瞬间室内甲醛飙升。)
7.3.硅藻泥墙面也是可以有效吸附甲醛。(实际上此物与活性炭的原理相似，只不过面积更大，但是在温度升高或者达到自身吸附的最大量后依然会重新对外释放甲醛。)
8.4.二氧化钛光触媒催化除醛。传统的光触媒只在紫外光照射条件下产生能级跃迁，分解有害物质。而室内空间日光直射时间短，紫外线含量低，很难达到有效的除醛效果。
9.专利申请201310158609.7公开了一种云母和石墨烯共改性无机涂料及其使用方法，提高了无机涂料的附着力和耐高温性能，但是只涉及添加较低含量的云母和石墨烯，当提高这两者的含量时，涂料的性能不稳定，且仍存在涂膜脆易开裂，附着力差缺陷。专利申请201710403471.0公开了一种建筑内墙涂料及其制备方法，具备除甲醛、耐老化性能，但甲醛净化效果持久性和附着力等性能方面有待提高。基于目前现状，如何提供一种具有除甲醛且甲醛净化效果持久、附着力性能提升的内墙涂料将是本领域所亟待研究的重点。


技术实现要素：

10.本发明所要解决的技术问题是：提出一种具有珠光效果的石墨烯无机涂料及其制备方法，该涂料可除甲醛且甲醛净化效果持久，性能稳定不易褪色，其在附着力和耐洗刷性方面也性能显著，同时不含有游离甲醛，可以达到更安全环保的功效，同时珠光效果具有较强的装饰性。
11.为了解决上述技术问题，发明人经过实践和总结得出本发明的技术方案，本发明
公开了一种具有珠光效果的石墨烯无机涂料，按质量份数计，包括以下组分：无机树脂10
‑
30份、石墨烯改性抗甲醛助剂0.05
‑
1份、多功能助剂0.05
‑
0.5份、去离子水10
‑
40份、聚合物乳液5
‑
8份、消泡剂0.05
‑
0.5份、分散剂0.05
‑
1份、流变助剂0.05
‑
1份、增稠助剂0.1
‑
0.5份、颜填料30
‑
50份、珠光粉浆10
‑
20份；
12.石墨烯改性抗甲醛助剂制备为：将单层率大于75％的片层石墨烯，经过超声分散于去离子水中，再添加表面活性剂和偶联剂后，石墨烯与二氧化钛的比例为1
‑
5：1000，加入纳米二氧化钛混合，搅拌30
‑
50min,在105℃脱水干燥8h后，研磨至细度20
‑
30微米；
13.颜填料包括钛白粉、重质碳酸钙、高岭土、滑石粉、超细方解石粉、硅藻土、硫酸钡中的一种或几种；
14.珠光粉浆制备为：将珠光粉添加到去离子水中，加入总重量5％的定向排列剂，在转速100
‑
200r/min下搅拌10
‑
20min,配成20
‑
30％固含的珠光粉浆料。在低速下搅拌，搅拌速度过高会破坏珠光粉表面结构，导致珠光效果降低。定向排列剂为现有常见材料。
15.进一步的，所述无机树脂包括硅酸钾、硅酸锂和硅溶胶中的任一种或按照一定比例复配。
16.进一步的，所述多功能助剂包括多功能胺类助剂。
17.进一步的，所述消泡剂包括矿物油类消泡剂和/或有机硅类消泡剂。
18.进一步的，所述分散剂包括铵盐分散剂。
19.进一步的，所述流变助剂包括改性有机膨润土、凹凸棒土、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素和甲基羟乙基纤维素中的一种或几种，经过与去离子水混合，在高速800
‑
1000r/min转动下搅拌30
‑
40min，配置成2
‑
3％的水溶液。
20.进一步的，所述增稠助剂包括缔合型碱溶胀增稠剂。
21.一种具有珠光效果的石墨烯无机涂料的配置方法，包括以下步骤：
22.步骤一、按照配方量称取配方内各组分，然后将无机树脂、部分去离子水加入调漆缸中，依次加入分散剂、石墨烯改性抗甲醛助剂和颜填料，在高速1200
‑
1500r/min下转动分散50
‑
60min,测试细度不大于30微米；
23.步骤二、降低转速至500
‑
800r/min，加入消泡剂、流变助剂、聚合物乳液和多功能助剂并搅拌10
‑
15min，测试ph值不小于9；
24.步骤三、降低转速至200
‑
300r/min，加入珠光粉浆并搅拌10
‑
15min，测量初始粘度，并根据初始粘度，利用增稠助剂调节粘度至25℃下通过斯托默粘度计数值在85
‑
95ku内完成，既而得到一种具有珠光效果的石墨烯无机涂料
25.与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：
26.1、配方中大量使用了无机树脂替换了常规使用的聚合物乳液，无机树脂粒径小于5微米，渗透性强，可有效的进入墙面底材中，有效提高涂料与粉刷面之间的附着力，从而使其在耐水性和耐洗刷性方面也效果显著。
27.2、本发明提供的无机涂料有机成分低、无游离甲醛等挥发性有害气体，同时，石墨烯改性抗甲醛助剂的加入可除甲醛且甲醛净化效果持久性良好。
28.3、无机涂料不形成交联网状结构，漆膜的透气性好，墙体中与室内的空气可自由流通，墙皮遇潮不起皮不脱落，漆膜耐老化和持久性较好，较好的空气透过性，提高了漆料中石墨烯改性抗甲醛助剂与空气的接触机会，使得除醛效果优于有机涂料。
29.4、珠光粉的加入提高了室内墙面的装饰效果，珠光粉的基础材料为云母粉，其片层多孔结构可以吸附锁定大量的甲醛于墙体内，提高石墨烯改性抗甲醛助剂对甲醛的捕捉能力。
30.5、定向剂的加入解决了片层珠光粉体的排列问题，使其按相同的方向一致排列，不仅增加美观度，还可以形成稳定的层间结构，为除醛反应的发生提供更多的场所，提高石墨烯改性抗甲醛助剂的除醛效率。现有的除醛材料微观反应在粒状粉体表面进行，如钛白粉、重钙、滑石粉等，比表面积小，反应空间小；在片状粉体表面进行，如云母粉、高岭土、硅藻土等，这些片状粉体无法规整排列，彼此穿插堆积，浪费除醛反应空间，导致反应效率较低；
31.定向剂的加入促使片层珠光粉沿相同的方向定向排列，片层之间通过层插作用沉积纳米级石墨烯改性抗甲醛助剂，对甲醛形成稳定的吸附捕捉—富集锁定—分解去除统一体，有效提高除醛效果。测试标明，相同添加量的石墨烯改性抗甲醛助剂在该配方中的除醛效果提高8
‑
15％。
具体实施方式
32.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。
33.本发明采用本发明的一种实施方案，按质量份数计，包括以下组分：无机树脂10
‑
30份、石墨烯改性抗甲醛助剂0.05
‑
1份、多功能助剂0.05
‑
0.5份、去离子水10
‑
40份、聚合物乳液5
‑
8份、消泡剂0.05
‑
0.5份、分散剂0.05
‑
1份、流变助剂0.05
‑
1份、增稠助剂0.1
‑
0.5份、颜填料30
‑
50份、珠光粉浆10
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20份；
34.其中，针对石墨烯改性抗甲醛助剂使用无机树脂替代了现有常用的聚合物乳液，无机树脂的内径小于5微米，小于常规聚合物乳液颗粒大小，使得无机树脂颗粒可以有效进入墙面底材中，提高了涂料与粉刷面之间的附着力，同时因为附着力的提高，整体的耐水性和耐刷性也提高了。
35.其中，对于无机树脂在复配使用时，常用的复配方式可选用1:1、7:3或3:2的硅酸钾：硅溶胶，1:1、7:3或3:2的硅酸锂：硅溶胶，2:2:1的硅酸钾：硅酸锂：硅溶胶，等等。
36.其中，通过往加入的高透光率的石墨烯可以作为光催化载体，提高了光催化反应的效率。并且，通过石墨烯和纳米级二氧化钛的有效复合，不仅改善了光触媒纳米颗粒在石墨烯表面的分散性，而且通过降低光生电子
‑
空穴的复合，提高了光触媒的光催化活性。
37.与此同时，由于能带结构的调整，石墨烯还将发挥光敏剂的作用，使光触媒的吸收范围延伸至可见光区域，有效提高了光触媒对太阳光的利用率，从而提高了除醛效率和持久性。
38.添加石墨烯改性抗甲醛助剂使得针对不同颗粒大小的粉体，形成稳定的层间结构，可以为除醛反应提供稳定的附着点，对于甲醛的吸收具有稳稳的效果。
39.实施例1
40.本发明的一种实施方案，按质量份数计，包括以下组分：无机树脂10份、石墨烯改性抗甲醛助剂0.3份、多功能助剂0.1份、去离子水27.5份、聚合物乳液5份、消泡剂0.2份、分
散剂0.3份、流变助剂1份、增稠助剂0.3份、颜填料(二氧化钛15份、高岭土15份、硫酸钡15份)共45份、珠光粉浆10份；
41.其中，石墨烯改性抗甲醛助剂制备为：将单层率大于75％的片层石墨烯，经过超声分散于去离子水中，再添加表面活性剂和偶联剂后，石墨烯与二氧化钛的比例为1
‑
5：1000，加入纳米二氧化钛混合，搅拌40min,在105℃脱水干燥8h后，研磨至细度20微米；
42.珠光粉浆制备为：将珠光粉添加到去离子水中，加入总重量5％的定向排列剂，在转速100
‑
200r/min下搅拌10
‑
20min,配成20
‑
30％固含的珠光粉浆料；其中：无机树脂为硅酸钾：硅溶胶为1:1配置；多功能助剂为多功能胺类助剂，具体为美国陶氏多功能助剂amp
‑
95；消泡剂为矿物碳氢化合物类消泡剂为sn
‑
373，具有较好的消泡效果，有机硅类消泡剂为非离子型烷基共聚物消泡剂sn
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345，具有较好的抑泡效果；分散剂为铵盐分散剂为科宁5050或科宁5040。
43.流变助剂为改性有机膨润土、凹凸棒土、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素和甲基羟乙基纤维素中的一种或几种，经过与去离子水混合，在高速800
‑
1000r/min转动下搅拌30
‑
40min，配置成2
‑
3％的水溶液。
44.增稠助剂为缔合型碱溶胀增稠剂，型号为rheolate 150。
45.一种具有珠光效果的石墨烯无机涂料的配置方法，包括以下步骤：
46.步骤一、按照配方量称取配方内各组分，然后将无机树脂、部分去离子水加入调漆缸中，依次加入分散剂、石墨烯改性抗甲醛助剂和颜填料，在高速1200r/min下转动分散55min,测试细度为30微米；
47.步骤二、降低转速至800r/min，加入消泡剂、流变助剂、聚合物乳液和多功能助剂并搅拌15min，测试ph值为9；
48.步骤三、降低转速至300r/min，加入珠光粉浆并搅拌10min，测量初始粘度80ku，并根据初始粘度，添加增稠助剂0.3，调节粘度至25℃下通过斯托默粘度计数值在86ku内完成，既而得到一种具有珠光效果的石墨烯无机涂料。
49.实施例2
50.本发明的一种实施方案，制备方法同实施例1，区别在于组分为：无机树脂20份、石墨烯改性抗甲醛助剂0.2份、多功能助剂0.3份、去离子水18.4份、聚合物乳液5份、消泡剂0.3份、分散剂0.2份、流变助剂0.1份、增稠助剂0.5份、颜填料(二氧化钛10份、高岭土10份辉瑞重质碳酸钙20份)共40份、珠光粉浆15份；无机树脂为硅酸钾：硅溶胶为1:1配置。
51.实施例3
52.本发明的一种实施方案，制备方法同实施例1，区别在于组分为：无机树脂20份、石墨烯改性抗甲醛助剂1份、多功能助剂0.5份、去离子水18.4份、聚合物乳液8份、消泡剂0.5份、分散剂0.5份、流变助剂1份、增稠助剂0.2份、颜填料(二氧化钛5份、滑石粉15份、硅藻土5份和重质碳酸钙20份)共45份、珠光粉浆15份；无机树脂为硅酸钾：硅溶胶为1:1配置。
53.对照例
54.本发明的一种实施方案，参考传统制备方法，区别在于包括以下组分：无机树脂10
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30份、石墨烯改性抗甲醛助剂1份、多功能助剂0.3份、去离子水10
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40份、聚合物乳液30份、杀菌剂0.2份、消泡剂0.2份、分散剂0.5份、流变助剂0.3份、增稠助剂0.5份、颜填料(二氧化钛22和碳酸钙25份)共47份；
55.性能测试
56.对实施例1至3和对照例提供的内墙涂料以及市售某品牌除醛漆的效果进检测，其中净化甲醛率测试方法执行jc/t1074
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2008《室内空气净化功能涂覆材料净化功能》规定的ι类要求进行测试，gb/t 9756
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2018《合成树脂乳液内墙涂料》规定的面漆优等品要求进行测试，游离甲醛含量按照gb18582
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2020《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》，检测结果见表1。
57.表1根据实施例1
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3和对照例提供的内墙涂料以及市售某品牌除醛漆的检测表
[0058][0059]
由表1结果可看出，相比于对比例所提供的聚合物有机类内墙涂料以及市售的有机类除醛漆而言，本发明实施例提供的一种具有珠光效果的石墨烯无机涂料在耐碱性和耐洗刷性方面显示出了其独特的优越性，同时由于使用了环保无机材料，不含有机合成料，因此，该涂料也不含挥发性有机化合物以及游离甲醛，可以达到更安全环保的功效。