(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 1084576 A(43)申请公布日 2018.08.28
(21)申请号 201810443815.5(22)申请日 2018.05.10
(71)申请人 合肥昂诺新材料有限公司
地址 230000 安徽省合肥市经济开发区桃
花工业园青龙潭路与丹霞路交口A1号楼4-3层(72)发明人 杜菊荣
(74)专利代理机构 合肥道正企智知识产权代理
有限公司 34130
代理人 张浩(51)Int.Cl.
C09D 133/04(2006.01)C09D 5/14(2006.01)C09D 5/08(2006.01)C09D 7/61(2018.01)
权利要求书2页 说明书8页
(54)发明名称
一种光催化空气杀菌净化环保内墙涂料及其制备方法
(57)摘要
本发明公开了一种光催化空气杀菌净化环保内墙涂料及其制备方法，由以下重量份的原料制成：光催化纳米二氧化钛38-55%、硅丙乳液10-30%、超细硅藻土2-5%、氢氧化镁粉体1.5-3.5%、负离子粉体1-3%、功能助剂1.4-5.0%、硅烷偶联剂2-4%、润湿分散剂0.4-0.8%，余量为去离子水。本发明的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料具有净化空气、杀灭细菌等功效，绿色环保，并且所用原料无有机成分，避免了有机成分挥发或老化分解而缓慢释放有毒有害气体，可直接取代腻子粉和乳胶漆，和水泥砂浆墙面直接结合，牢固，不起皮，不脱落，不裂纹。
CN 1084576 ACN 1084576 A
权 利 要 求 书
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1.一种光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：光催化纳米二氧化钛 38-55%硅丙乳液 10-30%超细硅藻土 2-5%氢氧化镁粉体 1.5-3.5%负离子粉体 1-3%功能助剂 1.4-5.0%硅烷偶联剂 2-4%润湿分散剂 0.4-0.8%余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，其特征在于，所述光催化纳米二氧化钛的制备方法为：（1）溶液的配置：NaOH溶液浓度为10mol/L，盐酸溶液的浓度为1moL/L；（2）水热反应：将市售二氧化钛粉末加入高浓度NaOH溶液中，超声混合15-25分钟或者是磁力搅拌2-3小时使二者充分混合均匀，将混合液转移到反应釜中移至烘箱中，于120-140℃温度下，水热反应32-36h；（3）中间体的分离洗涤：经过步骤2)的水热反应后将反应釜自然冷却至常温，取出中间体，用配制好的1mol/L的盐酸溶液进行酸化，使pH保持为1.5，搅拌22-26小时，之后进行抽滤洗涤，反复操作直至抽滤液为中性即可；（4）产物的制备：将步骤3)中洗涤成中性的产物在70-90℃条件下干燥去水24-30小时，得到光催化纳米二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，其特征在于，所述氢氧化镁粉体为天然纳米级氢氧化镁颗粒。
4.根据权利要求1所述的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，其特征在于，所述负离子粉体为具有释放负离子功能的粉体，优选以电气石为主要组份，负离子释放量在5000个/cm3以上的负离子粉体。
5.根据权利要求1所述的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，其特征在于，所述润湿分散剂为EFKA4560。
6.根据权利要求1所述的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，其特征在于，所述功能助剂包括增稠剂、消泡剂、成膜助剂、防霉剂、流平剂和流平助剂。
7.根据权利要求6所述的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，其特征在于，所述增稠剂为羟乙基纤维素；所述消泡剂为有机硅氧烷；所述成膜助剂为二丙二醇丁醚；所述防霉剂为硫代氨基酸酯；所述流平剂为BYK-333；所述流平助剂为RM2020。
8.根据权利要求7所述的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，其特征在于，所述增稠剂在所述涂料中的质量含量为0.1-0.5%；所述消泡剂在所述涂料中的质量含量为0.2-0.7%；所述成膜助剂在所述涂料中的质量含量为0.5-1.5%；所述防霉剂在所述涂料中的质量含量为0.2-0.8%；所述流平剂在所述涂料中的质量含量为0.1-0.3%；所述流平助剂在所述涂料中的质量含量为0.3-1.2%。
9.根据权利要求1-8任一项所述的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料的制备方法，其
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权 利 要 求 书
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特征在于，包括以下步骤：（1）将光催化纳米二氧化钛、1/3去离子水和硅烷偶联剂混合均匀后在50℃水浴回流反应3h，然后降温至室温，产物经过离心分离和洗涤，得到硅烷偶联剂改性的纳米光催化纳米二氧化钛；（2）将氢氧化镁粉体、负离子粉体依次加入到硅丙乳液中，在700rpm的转速下，搅拌15min，再加入步骤（1）中的改性的光催化纳米二氧化钛、超细硅藻土、润湿分散剂，在1200rpm的转速下打浆，当浆体的细度≤50μm时，将转速下调至500rpm进行冷却；（3）冷却后加入功能助剂和剩余的的去离子水，最后调节涂料的粘度，静置即得光催化空气杀菌净化环保内墙涂料。
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说 明 书
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一种光催化空气杀菌净化环保内墙涂料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种光催化空气杀菌净化环保内墙涂料及其制备方法。
背景技术
[0002]涂料是一种涂覆在被保护和被装饰基体表面并能形成牢固附着的连续薄膜的新型高分子材料和配套工程材料，应用领域极其广泛。目前建筑涂料主要起到装饰和保护作用，很少涉及到抗菌和空气净化功能。
[0003]目前室内空气污染严重而且日益加剧。据最近几年的调查发现，室内空气污染程度比室外还严重。室内空气污染受多种因素影响，除了大气污染进入室内之外，还有室内污染源发生。现代建筑材料、装饰材料、地毯、家具、办公用品等都会释放出甲醛、苯系物、四氯乙烯等对人体有害的挥发性有机物(VOCs)。此外，家居室内还有来自地毯、卧具、家具等的细菌、真菌、螨虫等生物污染，它们可以引起过敏性肺炎、鼻炎、皮肤过敏等疾病。现在空调机日益普及，导致室内外空气对流少，室内空气反复循环很少进入空气交换系统，不仅挥发性污染物日积月累不断增多，而且还便于微生物感染性疾病的传播。现代人一天之中有80％的时间是在室内度过，室内空气质量对人体健康的影响更为直接，随着生活水平的不断提高，室内空气污染及其所带来的危害越来越显著，提高室内空气质量，改善人们生活空间、工作环境，对人体健康十分重要。[0004]因此，急需一种既能杀菌又能净化空气的涂料。[0005]在中国专利(申请号：CN201310073600.6)中一种可见光光催化纳米二氧化钛光催化杀菌净化固体粉末涂料，包括下述重量比的原料：具有可见光活性的光催化纳米二氧化钛1-20％，硅酸盐20-70％，石膏粉3-5％，钛白粉5-10％，粉末抗结剂0.1-5％，固化调理剂1-10％，无机颜料1-10％，填料1-20％。该涂料不会产生污染物，且具有在可见光下净化空气、杀灭细菌等功效，绿色环保。可直接取代腻子粉和乳胶漆，和水泥砂浆墙面直接结合，牢固，不起皮，不脱落，不裂纹。但是其净化空气、杀灭细菌能力有限，并且使用的光催化纳米二氧化钛对细菌的选择杀灭性以及抗菌作用仍较弱，无法满足日益严格的人居环境的要求。
[0006]基于此，有必要提供一种光催化空气杀菌净化环保内墙涂料及其制备方法，在满足净化空气、杀灭细菌作用的同时，不会产生污染物，绿色环保，可直接取代腻子粉和乳胶漆，和水泥砂浆内墙面直接结合，牢固，不起皮，不脱落，不裂纹。发明内容
[0007]鉴于上述对现有技术的分析，本发明提供了一种光催化空气杀菌净化环保内墙涂料及其制备方法，具有净化空气、杀灭细菌等功效，绿色环保，可直接取代腻子粉和乳胶漆，和水泥砂浆内墙面直接结合，牢固，不起皮，不脱落，不裂纹。[0008]为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
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CN 1084576 A[0009]
说 明 书
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一种光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，由以下重量份的原料制成：
[0010]
优选的，所述光催化纳米二氧化钛的制备方法为：
[0012](1)溶液的配置：NaOH溶液浓度为10mol/L，盐酸溶液的浓度为1moL/L；[0013](2)水热反应：将市售二氧化钛粉末加入高浓度NaOH溶液中，超声混合15-25分钟或者是磁力搅拌2-3小时使二者充分混合均匀，将混合液转移到反应釜中移至烘箱中，于120-140℃温度下，水热反应32-36h；[0014](3)中间体的分离洗涤：经过步骤2)的水热反应后将反应釜自然冷却至常温，取出中间体，用配制好的1mol/L的盐酸溶液进行酸化，使pH保持为1.5，搅拌22-26小时，之后进行抽滤洗涤，反复操作直至抽滤液为中性即可；[0015](4)产物的制备：将步骤3)中洗涤成中性的产物在70-90℃条件下干燥去水24-30小时，得到光催化纳米二氧化钛。[0016]优选的，所述氢氧化镁粉体为天然纳米级氢氧化镁颗粒。[0017]优选的，所述负离子粉体为具有释放负离子功能的粉体，优选以电气石为主要组份，负离子释放量在5000个/cm3以上的负离子粉体。[0018]优选的，所述润湿分散剂为EFKA4560。[0019]优选的，所述功能助剂包括增稠剂、消泡剂、成膜助剂、防霉剂、流平剂和流平助剂。
[0020]优选的，所述增稠剂为羟乙基纤维素；所述消泡剂为有机硅氧烷；所述成膜助剂为二丙二醇丁醚；所述防霉剂为硫代氨基酸酯；所述流平剂为BYK-333；所述流平助剂为RM2020。
[0021]优选的，所述增稠剂在所述涂料中的质量含量为0.1-0.5％；所述消泡剂在所述涂料中的质量含量为0.2-0.7％；所述成膜助剂在所述涂料中的质量含量为0.5-1.5％；所述防霉剂在所述涂料中的质量含量为0.2-0.8％；所述流平剂在所述涂料中的质量含量为0.1-0.3％；所述流平助剂在所述涂料中的质量含量为0.3-1.2％。
[0022]本发明还提供了上述光催化空气杀菌净化环保内墙涂料的制备方法，包括以下步骤：[0023](1)将光催化纳米二氧化钛、1/3去离子水和硅烷偶联剂混合均匀后在50℃水浴回
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[0011]
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说 明 书
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流反应3h，然后降温至室温，产物经过离心分离和洗涤，得到硅烷偶联剂改性的纳米光催化纳米二氧化钛；[0024](2)将氢氧化镁粉体、负离子粉体依次加入到硅丙乳液中，在700rpm的转速下，搅拌15min，再加入步骤(1)中的改性的光催化纳米二氧化钛、超细硅藻土、润湿分散剂，在1200rpm的转速下打浆，当浆体的细度≤50μm时，将转速下调至500rpm进行冷却；[0025](3)冷却后加入功能助剂和剩余的的去离子水，最后调节涂料的粘度，静置即得光催化空气杀菌净化环保内墙涂料。[0026]本发明与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：[0027](1)本发明在可见光下即可净化空气，杀菌消毒，防止霉变。[0028](2)本发明通过对光催化纳米二氧化钛进行改性处理，使其不仅在紫外光下起到作用，也可在可见光甚至日光下产生光催化性能，拓展了其应用范围，并且经过改性处理的光催化纳米二氧化钛与其他组份的相容性变强，从而使得涂料的具有更好的净化空气、抗菌防霉效果。[0029](3)本发明采用纳米级二氧化钛，具有优异的光催化性能，但存在着容易吸附而发生团聚，而本发明通过加入润湿分散剂EFKA4560使其分散成有效的纳米级粒子，从而更好地发生光催化纳米二氧化钛的光催化性能。[0030](4)本发明添加的氢氧化镁粉体为碱性物质，具有较好的抗菌性能，氢氧化镁颗粒利用其碱性特征很容易使细菌的蛋白质变性，从而将与涂料接触的细菌(如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)等杀死，具备较好的抗菌杀菌功能。[0031](5)本发明添加的高效吸附性硅藻土，可以增强对有害气体的吸附，增强空气净化的效果。[0032](6)本发明使用性硅丙乳液成膜性好，并具有极好的耐水性、抗渗性、耐候性、柔韧性和与基层的黏结强度，且其粒径小，具有较好的包覆作用，可将光催化纳米二氧化钛、氢氧化镁粉体，负离子粉体牢固黏结在一起，使涂料的使用年限大大延长。[0033](7)本发明所用原料无有机成分，避免了有机成分挥发或老化分解而缓慢释放有毒有害气体。[0034](8)本发明的涂料性能稳定，具有优异的抗老化性、耐洗刷性、粘结性、耐腐蚀性等性能，可直接取代腻子粉和乳胶漆，和水泥砂浆墙面直接结合，牢固，不起皮，不脱落，不裂纹。
具体实施方式
[0035]以下通过实施例形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本发明上述内容所属实现的技术均属于本发明的范围。[0036]实施例1
[0037]本实施光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，包含以下质量百分含量的原料组分见表1所示：
[0038]表1实施例1的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料的原料
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[0039]
[0040]
本实施例的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料具备步骤如下：
[0042](1)将光催化纳米二氧化钛、1/3去离子水和硅烷偶联剂混合均匀后在60℃水浴回流反应5h，然后降温至室温，产物经过离心分离和洗涤，得到硅烷偶联剂改性的纳米光催化纳米二氧化钛；[0043](2)将氢氧化镁粉体、负离子粉体依次加入到硅丙乳液中，在750rpm的转速下，搅拌15min，再加入步骤(1)中的改性的光催化纳米二氧化钛、超细硅藻土、润湿分散剂，在1200rpm的转速下打浆，当浆体的细度≤50μm时，将转速下调至500rpm进行冷却；[0044](3)冷却后加入功能助剂和剩余的的去离子水，最后调节涂料的粘度，静置即得成品。
[0045]实施例2
[0046]本实施光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，包含以下质量百分含量的原料组分见表2所示：
[0047]表2实施例2的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料的原料
[0041]
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[0048]
本实施例的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料具备方法同实施例1。
[0050]实施例3
[0051]本实施光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，包含以下质量百分含量的原料组分见表3所示：
[0052]表3实施例3的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料的原料
[0049]
[0053]
本实施例的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料具备方法同实施例1。
[0055]实施例4
[0056]本实施光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，包含以下质量百分含量的原料组分见表4所示：
[0057]表4实施例4的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料的原料
[0054]
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[0058]
本实施例的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料具备方法同实施例1。
[0060]实施例5
[0061]本实施光催化空气杀菌净化环保内墙涂料，包含以下质量百分含量的原料组分见表5所示：
[0062]表5实施例5的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料的原料
[0059]
[0063]
[00][0065][0066][0067][0068][0069]
本实施例的光催化空气杀菌净化环保内墙涂料具备方法同实施例1。对比例1
参照中国专利(申请号：CN201310073600.6)制得的涂料。对比例2
除硅烷偶联剂处理光催化纳米二氧化钛外，其原料含量及步骤与实施例1一致。对比例3
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CN 1084576 A[0070]
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除无氢氧化镁粉体外，其原料含量及步骤与实施例1一致。
[0071]对比例4
[0072]除无负离子粉体外，其原料含量及步骤与实施例1一致。[0073]实验例1
[0074]将本发明实施例1-5及对比例1-4产品的净化性能检测数据如表6所示。其试验条件为：(1)将约50mg空气净化材料均匀地铺到四块玻璃板上干燥后放入1m3样品舱内，相同条件下将四块空白玻璃板放入对比舱内。(2)净化性能检测时实验室温度21.3℃，湿度54.6％。
[0075]产品净化率％＝[(对比舱所测气体终止浓度-样品舱所测气体终止浓度)÷对比舱所测气体终止浓度]×100％，其中对比舱所测气体终止浓度(48小时)(mg/m3)为甲醛：0.575，氨：0.668，苯：0.230，TVOC：3.84。
[0076]表6实施例1-5及对比例1-4产品的净化性能检测数据
[0077]
由表6可知，本发明的净化性能优于对比例，可对甲醛、氨、苯及TVOC具有极好的净
化作用，并且，本发明通过添加氢氧化镁粉体、负离子粉体可起到协同光催化纳米二氧化钛的作用，从而提高本发明的空气净化性能，同时，光催化纳米二氧化钛改性处理、润湿分散剂加入可有效提高光催化纳米二氧化钛的光催化性能，从而进一步提高本发明的空气净化性能。
[0079]实验例2
[0080]验证本发明实施例1-5及对比例1-4产品的杀菌效果。其试验条件为：将2ml浓度为1.0×107cfu/ml的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌混合菌液滴入培养皿中，再倒入一定量的培养基混合均匀，待到冷却后在培养基上放置本发明实施例1-5及对比例1-4产品压制压制而成的直径约10mm，厚度5mm的圆柱片，然后将培养基置于恒温箱中培养24-48h，取出测其抗菌率，具体结果见表7。[0081]表7
[0082]
[0078]
测试项目实施例1实施例2实施例3金黄色葡萄球菌(％)9798
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大肠杆菌(％)9998
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实施例497实施例598对比例18485对比例29192对比例38886对比例49290[0083]由表7可知，本发明的抗菌率高于对比例，表现出很好的灭菌性能。[0084]综上所述，本发明提供了一种光催化空气杀菌净化环保内墙涂料及其制备方法，具有净化空气、杀灭细菌等功效，绿色环保，并且所用原料无有机成分，避免了有机成分挥发或老化分解而缓慢释放有毒有害气体，可直接取代腻子粉和乳胶漆，和水泥砂浆墙面直接结合，牢固，不起皮，不脱落，不裂纹。
[0085]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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