一种净化甲醛的墙体涂料及制备方法、使用方法与流程

1.本发明属于功能涂料的技术领域，提供了一种净化甲醛的墙体涂料及制备方法、使用方法。


背景技术：

2.目前，室内空气污染成为影响人们身体健康的重要因素，甲醛污染是一种常见的室内空气污染。甲醛为较高毒性物质，具有强烈的致癌和促癌作用，可引起嗅觉异常、刺激、过敏、肝肺功能异常、免疫功能异常等。相比于居住环境的甲醛污染，各种车间、厂房、仓库内的甲醛污染更为严重。
3.在涂料中添加除甲醛填料是去除甲醛的一个途径。活性炭因孔隙结构对甲醛具有良好的物理吸附能力，但会达到吸附饱和，出现解吸现象而重新释放甲醛。纳米二氧化钛可通过光催化作用降解甲醛，实现永久去除，无饱和现象。现有技术通过采用活性炭负载纳米二氧化钛，利用活性炭的孔隙吸附甲醛，并在纳米二氧化钛的作用下使甲醛降解而永久除去，在二者的共同作用下可明显提高对甲醛的去除效果。
4.但是，当活性炭负载纳米二氧化钛作为涂料的除甲醛填料时，在涂料的制备及施工过程中，活性炭负载纳米二氧化钛的孔隙会被涂料中的其他组分堵塞，降低活性炭对甲醛的吸附能力，不利于二氧化钛与甲醛的有效接触，从而明显降低对甲醛的去除效果。


技术实现要素：

5.针对上述情况，本发明提出一种净化甲醛的墙体涂料及制备方法、使用方法，可防止在涂料的制备及施工过程中其他组分物质对活性炭的孔隙造成堵塞，有利于保证活性炭负载纳米二氧化钛发挥良好的除甲醛作用。
6.为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：其一，本发明提供了一种净化甲醛的墙体涂料的制备方法，具体步骤包括：（1）将稳定剂加入30wt%双氧水中，搅拌均匀，加入尿素，加热使尿素完全溶解，加入活性炭负载纳米二氧化钛，保温反应一定时间，然后用冰水浴降温，抽滤，干燥，生成的过氧化尿素包覆在活性炭负载纳米二氧化钛的表面，即为除甲醛填料；（2）将步骤（1）制得的除甲醛填料与成膜树脂、五氧化二磷、溶剂、分散剂、消泡剂混合均匀，得到净化甲醛的墙体涂料。
7.在除甲醛填料的制备过程中，优选的制备条件为：加热温度30℃，反应时间30min，干燥温度50-55℃。优选的原料配比为：双氧水、尿素、稳定剂、活性炭负载纳米二氧化钛的质量比为61：30：0.5：50。稳定剂优选为柠檬酸、焦磷酸钠、乙二胺四乙酸中的至少一种。
8.过氧化尿素是过氧化氢与尿素通过氢键结合形成的化合物，兼有过氧化氢与尿素的性质，具有较高的活性氧含量，可通过释放羟基自由基引发甲醛降解，因而过氧化尿素可用来去除甲醛。稳定剂的作用在于降低过氧化尿素合成初期的分解率，可防止在涂料制备、贮存、运输及施工期间由于过氧化尿素的分解而降低除甲醛功效。添加上述稳定剂的过氧
化尿素室温贮存30天的分解率低于0.6%，30天后的分解速度逐渐加快，因此，从除甲醛填料制备至涂料涂刷施工宜在30天内完成。
9.本发明的墙体涂料的组分包括除甲醛填料、成膜树脂、五氧化二磷、溶剂、分散剂、消泡剂，其中：成膜树脂优选为丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧树脂中的一种；溶剂包括但不限于乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯中的至少一种；分散剂包括但不限于聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酸铵盐中的至少一种；消泡剂包括但不限于聚二甲基硅氧烷、聚氧丙烯甘油醚中的至少一种。
10.进一步优选的，除甲醛填料、成膜树脂、五氧化二磷、溶剂、分散剂、消泡剂的质量比为5-15：25-30：4-12：50-60：0.1-0.3：0.05-0.1。其中，除甲醛填料、五氧化二磷的质量比为1：0.8。
11.其二，本发明提供了上述制备方法制备得到的净化甲醛的墙体涂料。
12.其三，本发明提供了上述净化甲醛的墙体涂料的使用方法，具体步骤包括：（1）将净化甲醛的墙体涂料刷涂在墙体表面，自然干燥；（2）12-18个月后，将脲酶溶液喷洒于涂层表面，自然干燥。
13.脲酶是一种具有高度专一性的酶，可催化尿素水解成为氨和二氧化碳。优选的，脲酶溶液的浓度为5-15g/l。为保证使用效果并且不造成浪费，当墙体涂料中的除甲醛填料含量较低时，选择浓度较低的脲酶溶液；反之，当墙体涂料中的除甲醛填料含量较高时，选择浓度较高的脲酶溶液。
14.优选的，墙体涂料的刷涂量为200-300g/m2，脲酶溶液的喷洒量为40-60g/m2。
15.本发明采用过氧化尿素包覆活性炭负载纳米二氧化钛作为除甲醛填料，该填料具有核壳结构，核层为活性炭负载纳米二氧化钛，壳层为过氧化尿素。含有该填料的涂料去除甲醛分为两个阶段：第一阶段是在涂料刷涂之后、喷涂脲酶溶液之前，由于此时过氧化尿素包覆在活性炭负载纳米二氧化钛的表面，活性炭的孔隙被掩盖，因此，该阶段主要依靠过氧化尿素起到降解甲醛的作用。在该阶段过氧化尿素重新转变为尿素，活性氧含量越来越低，除甲醛效果也逐渐降低，因此，依靠过氧化尿素难以实现长期持久的除甲醛效果。本发明通过采用过氧化尿素对活性炭负载纳米二氧化钛的表面进行包覆，可防止在涂料的制备及施工过程中其他组分物质对活性炭的孔隙造成堵塞。
16.第二阶段是喷涂脲酶溶液之后，在脲酶的催化作用下，活性炭负载纳米二氧化钛表面包覆的尿素逐渐水解成为氨和二氧化碳，随着包覆层的逐渐消失，活性炭的孔隙逐渐暴露出来，因此，该阶段主要依靠活性炭孔隙吸附、纳米二氧化钛光催化降解起到除甲醛的作用，该阶段的作用是持久的。进一步的，为防止释放的氨气造成不良反应，在涂料组分中加入五氧化二磷，可吸收固定氨气。
17.可见，本发明提供了一种净化甲醛的墙体涂料及制备方法、使用方法，与现有技术相比，其有益效果在于：本发明将现有技术中的两种去除甲醛材料（过氧化尿素、活性炭负载纳米二氧化钛）结合起来，制备得到以活性炭负载纳米二氧化钛为核、以过氧化尿素为壳的除甲醛填料，将该填料添加到涂料中，并在涂料涂刷12-18个月后喷洒脲酶溶液。在喷洒脲酶溶液前通过过氧化尿素起到除甲醛作用，在喷洒脲酶溶液后通过活性炭负载纳米二氧
化钛起到除甲醛作用。本发明的方法，先利用过氧化尿素对活性炭负载纳米二氧化钛的包覆，防止在涂料的制备及施工过程中其他组分物质对活性炭的孔隙造成堵塞，再通过脲酶溶液催化除去包覆层，使活性炭的孔隙重新暴露出来，利用活性炭负载纳米二氧化钛发挥长期持久的除甲醛作用。
18.由于本发明的除甲醛涂料在使用过程中需要喷涂脲酶溶液，更适合用于工业场合，比如厂房、仓库、车间等。该涂料也可用于居住环境，用于居住环境时，可视情况缩短涂料涂刷与脲酶溶液喷洒之间的间隔时间，在完成脲酶溶液喷洒一定时间后再入住。
具体实施方式
19.以下通过具体实施例进一步说明本发明的涂料的制备过程。以下使用的活性炭负载纳米二氧化钛为市售产品，粒径为300
±
50μm，比表面积为1000
±
200m2/g，活性炭与纳米二氧化钛的质量比为2：1。
20.实施例1（1）将稳定剂加入30wt%双氧水中，搅拌均匀，加入尿素，加热至30℃使尿素完全溶解，加入活性炭负载二氧化钛，保温反应30min，然后用冰水浴降温，抽滤，50℃下干燥，生成的过氧化尿素包覆在活性炭负载二氧化钛的表面，即为除甲醛填料；稳定剂为柠檬酸；双氧水、尿素、稳定剂、活性炭负载二氧化钛的质量比为61：30：0.5：50；（2）将步骤（1）制得的除甲醛填料与成膜树脂、五氧化二磷、溶剂、分散剂、消泡剂混合均匀，得到净化甲醛的墙体涂料；成膜树脂为丙烯酸树脂；溶剂为乙酸乙酯；分散剂为聚丙烯酸钠盐；消泡剂为聚二甲基硅氧烷；除甲醛填料、成膜树脂、五氧化二磷、溶剂、分散剂、消泡剂的质量比为5：30：4：50：0.1：0.1。
21.该涂料涂刷12个月后，采用5g/l脲酶溶液进行喷洒。
22.实施例2（1）将稳定剂加入30wt%双氧水中，搅拌均匀，加入尿素，加热至30℃使尿素完全溶解，加入活性炭负载二氧化钛，保温反应30min，然后用冰水浴降温，抽滤，50℃下干燥，生成的过氧化尿素包覆在活性炭负载二氧化钛的表面，即为除甲醛填料；稳定剂为焦磷酸钠；双氧水、尿素、稳定剂、活性炭负载二氧化钛的质量比为61：30：0.5：50；（2）将步骤（1）制得的除甲醛填料与成膜树脂、五氧化二磷、溶剂、分散剂、消泡剂混合均匀，得到净化甲醛的墙体涂料；成膜树脂为丙烯酸树脂；溶剂为乙酸乙酯；分散剂为聚丙烯酸钠盐；消泡剂为聚二甲基硅氧烷；除甲醛填料、成膜树脂、五氧化二磷、溶剂、分散剂、消泡剂的质量比为10：25：8：60：0.2：0.08。
23.该涂料涂刷12个月后，采用10g/l脲酶溶液进行喷洒。
24.实施例3（1）将稳定剂加入30wt%双氧水中，搅拌均匀，加入尿素，加热至30℃使尿素完全溶解，加入活性炭负载二氧化钛，保温反应30min，然后用冰水浴降温，抽滤，50℃下干燥，生成的过氧化尿素包覆在活性炭负载二氧化钛的表面，即为除甲醛填料；稳定剂为乙二胺四乙酸；双氧水、尿素、稳定剂、活性炭负载二氧化钛的质量比为61：30：0.5：50；（2）将步骤（1）制得的除甲醛填料与成膜树脂、五氧化二磷、溶剂、分散剂、消泡剂混合均匀，得到净化甲醛的墙体涂料；成膜树脂为丙烯酸树脂；溶剂为乙酸乙酯；分散剂为
聚丙烯酸钠盐；消泡剂为聚氧丙烯甘油醚；除甲醛填料、成膜树脂、五氧化二磷、溶剂、分散剂、消泡剂的质量比为15：27：12：55：0.3：0.05。
25.该涂料涂刷12个月后，采用15g/l脲酶溶液进行喷洒。
26.对比例1没有步骤（1）的制备过程，直接将活性炭负载纳米二氧化钛加入涂料组分中，其他与实施例3一致。
27.性能测试：（1）制备4个1m
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1m
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1m的试验箱，在箱壁上分别涂刷实施例1-3及对比例1的涂料，刷涂量为250g/m2，自然干燥，每个箱内放入一块0.5m
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0.5m
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30mm的e2等级密度板，分别在3月、6月、9月、12月后密封箱体1h并测试箱内甲醛浓度，每次测试后更换一块新的密度板；（2）在12月的测试结束后，将脲酶溶液均匀喷洒于箱壁上，实施例1、实施例2、实施例3、对比例1使用的脲酶溶液的浓度分别为5g/l、10g/l、15g/l、15g/l，喷洒量为50g/m2，自然干燥，更换新的密度板，分别在3月、6月、9月、12月后密封箱体1h并测试箱内甲醛浓度，每次测试后更换一块新的密度板。
28.所得数据如表1所示。
29.表1：