CN102093791A - 纳米负离子复合功能性涂料配方工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明纳米负离子复合功能性涂料配方工艺是属于纳米材料改性涂料配制工艺生产技术领域。为了提升传统建筑涂料的各种性能,在配制生产过程中添加具有强力杀菌灭菌、防毒防霉,消毒杀虫防藻作用的纳米银系长效抗菌剂,有效地分解甲醛、净化空气、不断地释放微量元素、吸附有毒有害的重金属元素,持续不断地自发产生负离子,促进人体血液循环,改善心肌功能,增强心肌营养和细胞代谢,提高人体免疫能力,净化周围空气,促进人体健康长寿。
Description
技术领域:
本发明纳米负离子复合功能性涂料配方工艺,是属于纳米材料改性涂料配制工艺生产技术领域。
背景技术:
纳米复合材料技术应用于涂料领域,可以改进涂料的许多性能,如物理机械性能、防腐性能、电学性能、光学性能、阻燃性、防霉灭菌性、耐磨性能、耐候性能等。目前国内外已积极开展了纳米材料在建筑涂料、工业涂料、特种功能性涂料等领域应用的研究,并已陆续有许多的纳米改性涂料的优秀产品实现了产业化和商品化,将纳米材料或纳米结构组分引入有机涂料中,实现有机/无机相的复合(杂化),综合有机聚合物和无机结构组分二者的优点,使涂料性能得到明显的改进。一般采取物理共混法,插层和原位聚合法以及溶胶——凝胶法是制备有机/无机杂化纳米复合涂料最好的技术,在成膜过程中原位实行无机纳米相和有机聚合物基体的复合,其结构易控制。纳米二氧化钛和金属银既具有抗菌作用,又能屏蔽紫外线辐射,提高了涂料的耐候性,扩大了抗菌涂料的抗菌作用范围,使该涂料达到了工业化应用的水准。纳米金属氧化物引入防火涂料中,可以使超薄型钢结构阻燃与防火的时间大为延长,达到工业化应用的程度。麦饭石纳米微粉体中SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、ZnO、FeO、CuO,它们中既具有远红外抗电磁波污染屏蔽作用,经空气中的水分子浸泡能溶出人体所必需的多种宏微量元素,净化水质,吸附重金属元素及电气石纳米粉体所产生的负离子,不断净化空气。
发明内容:
为了提升传统建筑涂料的各种性能,可用的纳米材料有很多的品种,但最主要的是纳米金属(如Ag等)、纳米金属氧化物(MgO、Al2O3、TiO2、SiO2、Cr2O3、Fe2O3、CaCO3、ZnO)。纳米材料的粒径在1~100nm之间,应该注意的是同一种纳米材料由于其粒径大小不同,材料性能也有很大差别,所以纳米材料对改进涂料性能各有特色,如纳米银在建筑涂料中具有长效杀菌、防霉、防藻的作用,银可以杀死细菌、病毒、真菌等微生物,但对人体正常细胞无害,作为来自土壤的天然抗菌剂,银的作用十分广泛,称得上是人体天生免疫***之外的第二免疫屏障,银的出现是现代医学的奇迹。一种抗生素仅能杀死6种致病生物菌,而银能杀死650种致病生物菌,并能有效地控制顽固菌株菌群,极小量的银就能消灭大量的致病生物体。在实验室里尚没有发现哪一种微生物在6min内能不被银杀死。由郴州市金贵有色金属有限公司生产的载银纳米二氧化钛(AT)抗菌剂经国家权威机构检测,对大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌这两种在生活中严重威胁人类健康的病菌杀灭率高达99.99%。
该技术大规模应用对人类生活将产生“不可估量”的影响,将其添加在制备的抗菌涂料,不仅可以防止涂层表面长霉,也可以分解甲醛而净化室内空气。纳米二氧化钛(TiO2锐钛型)具有光催化紫外吸收,稳定杀菌作用;纳米二氧化硅(SiO2)具有疏水性、抗污增强作用;纳米氧化锌(ZnO)具有杀菌、耐磨、紫外吸收作用;还有三氧化二铝Al2O3、氧化铁FeO、氧化镁MgO、氧化钙CaO都是麦饭石的各有效成分。麦饭石是以硅酸氧化铝为主要成分。经检测泰山麦饭石含镓Ga、锗Ge、硒Se、锶Sr、钒V、锌Zn、铜Cu、钼Mo、铬Cr、镍Ni、铌Nb、钽Ta、钴Co、锡Sn、铕Fu、锆Zr、钨W等19种元素,其中多种是人体必需的元素,其有害元素砷As、汞Hg、铅Pb和铀U、钍Th等对人体有害的重金属和放射元素,含量均在地壳同类岩石丰度值以下,不会对人体构成危害,同时它的溶出性能好,给水浸泡即可溶出钙Ga、镁Mg、钾K、钠Na、锶Sr、硒Se、锌Zn、碘I、偏硅酸等元素和矿物质,并能吸附水中对动植物有害的镉Cd、汞Hg、铅Pb、砷Ag等重金属离子,以及硫化氢等臭味气体,同时还可吸附大肠杆菌等微生物、病毒或其他有机物,排除动物体内有毒物质。麦饭石具有很强的吸附能力,将麦饭石制成325目以下的细微粉末,取其一粒在电子显微镜下观察,还能清楚地发现这一颗粒完全像珊瑚礁海绵状呈多孔形,325目的粗细是什么概念,仍然能看到许多的细孔,纳米微粒麦饭石的比表面积就更大,所以它的吸附作用力就会特别强,在含有1ppm镉的溶液中加入10%的麦饭石,3h后测定可吸附去43.2%,24h后可吸附去61.4%,48h后可吸附去84%。用麦饭石调配的涂料霉菌不易繁殖,并能对涂料中游离的氯和杂质有机物和杂菌吸附和分解,使各种细菌的活动被抑制,起到停止细菌增值的作用,对大肠菌群的吸附和抑制试验是在10ml使用菌液中放入2g麦饭石,吸附5min,第一次是1ml菌液中由76000个菌激减到8000个,第二次是1ml菌液中由、61000个菌激减到13000个。试验表明,麦饭石对一般菌吸附都在63%以上,麦饭石的化学成分主要是二氧化钛TiO2、二氧化硅SiO2、三氧化二铝Al2O3、三氧化二铁Fe2O3、氧化铁FeO、氧化亚铁、氧化钙CaO、氧化镁、氧化钛、氧化锰,经过麦饭石浸泡的水可使水矿化、纯化、活化,进入人体内的水是细胞清洁剂,所以被麦饭石浸泡过的水能吸进人体内,可使体内细胞被农药残留毒物和有害食物添加剂被污染的细胞得以洗涤清洁,配制成涂料的麦饭石纳米微粉粒释放在空中所含有的水分子被人体吸收也可以使人体组织65%的水、血液80%的水、眼球99%的水得以矿化、纯化和活化,使人体所含有的水分子变成优质的矿化水,补充调节拮抗人体内元素平衡。在涂料中添加一种天然的负离子发生器,电气石纳米微粉体能使涂料随时随地产生对人体极为有益的空气负离子,净化空气,使人随时都能吸收到空气中的维生素和长寿素,有利于人体健康。电气石有两个重要的特征,即热电性和压电性,它是在一定条件下产生热电效应和压电效应,热电效应即称之为焦热点现象,指有些晶体当温度发生变化时,一部分带正电荷,一部分带负电荷的现象,这种现象也称为正压电效应,基于以上两种效应的存在,当温度和压力发生变化时,即使是微小的变化也能引起电气石晶体之间的电热差和电压差,这种静电电压差可以高达1.0×106ev,这个能量足以使空气发生电离,使邻近的空气分子电离转化为空气的负离子。空气负离子是对人体健康非常有益的物质,当人们通过呼吸将空气中的负离子吸进肺泡时,能刺激神经***产生良好的效应,经血液循环把所带的电荷输送到全身各组织细胞中,能改善心肌功能,增强心肌营养和细胞代谢,提高免疫能力,促进健康。当人吸进一定浓度的空气负离子还能调节人的神经***功能,促进血液循环,使人精神充沛,健康长寿。如果一个人能吸入相当于800~2000个/cm3的负离子,人就等于在绿色公园里活动;如果一个人能吸入相当于5000~50000个/cm3的负离子,就等于在郊外田野里生活活动;如果一个人能吸入高达50000~200000个/cm3的负离子,就等于在海边、森林、瀑布旁生活活动,还能驱除哮喘、高血压、神经衰弱、肺气肿、冠心病等,由于负离子对人体健康的明显作用,因此本发明在内墙涂料中添加一定量比的天然负离子电气石纳米微粉就显得十分必要和及时。
下面结合实施例子对本发明进一步说明:
实施例1:单组分水性丙烯酸防腐蚀涂料参考配方
原料名称 | 用量(质量分数)/% | 原料名称 | 用量(质量分数)/% |
水性丙烯酸树脂 | 50 | 填料 | 7.5 |
分散剂 | 7.5 | 缓蚀剂 | 0.4 |
润湿剂 | 0.3 | 防沉剂 | 0.3 |
消泡剂 | 0.2 | PH调节剂 | 0.3 |
流平剂 | 0.2 | 增稠流变剂 | 0.4 |
纳米SiO2 | 0.075 | 成膜助剂 | 4 |
防锈颜料 | 20 | 电气石纳米微粉 | 3 |
纯化水 | 加至100 | 麦饭石纳米微粉 | 4 |
实施例2:双组分水性环氧防腐蚀涂料参考配方
原料名称 | 用量(质量分数)/% | 原料名称 | 用量(质量分数)/% |
A组分 | |||
水性环氧固化剂 | 1 | 水 | 2 |
B组分 | |||
水性环氧树脂 | 38.5 | 防锈颜料 | 16.5 |
分散剂 | 0.3 | 填料 | 7.5 |
润湿剂 | 0.25 | 缓蚀剂 | 0.4 |
消泡剂 | 0.2 | 防沉剂 | 0.25 |
流平剂 | 0.25 | PH调节剂 | 0.25 |
纳米SiO2 | 0.75 | 增稠流变剂 | 0.4 |
纳米电气石粉剂 | 3 | 成膜助剂 | 2 |
纯化水 | 加至100 | 麦饭石纳米微粉 | 4 |
制备工艺:
按配方中的量,在水中加入润湿剂、分散剂,然后加入防锈颜料和填料在高剪切力作用下砂磨分散30min,使细变小于50um,然后加入到水性树脂中(水性丙烯酸树脂或水性环氧树脂),充分混合,再加入消泡剂、流平剂、PH调节剂和增稠流变剂等其他助剂,中低速搅拌,充分混匀,即制得能释放负离子的水性金属防腐蚀涂料。
对于双组分负离子水性环氧树脂、防腐蚀涂料将A组分和B组分充分混合即可使用。
实施例3:颜基比分别为2.0,3.0,4.0,5.0的苯乳胶涂料配方 单位:质量份
颜基比 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 |
水 | 98.8 | 149.5 | 173.2 | 197.5 |
保湿剂 | 1.8 | 2 | 2.2 | 2.3 |
乙二醇 | 19 | 19 | 19 | 19 |
分散剂 | 8.9 | 10 | 10.7 | 11.1 |
防腐剂 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
抑泡剂 | 2 | 2 | 2 | 2 |
成膜助剂 | 20 | 15 | 12 | 9.9 |
金红石型钛白粉 | 220 | 220 | 220 | 220 |
高岭土(1000目) | 40 | 40 | 40 | 40 |
硅灰土(1250目) | 40 | 68 | 80 | 80 |
重钙(1000目) | 45 | 60 | 74.4 | 91.7 |
麦饭石(1000目) | 50 | 50 | 50 | 50 |
电气石(1000目) | 40 | 40 | 40 | 40 |
载银纳米(AT)抗菌剂 | 20 | 20 | 20 | 20 |
苯丙乳酸(50%) | 300 | 210 | 162 | 122 |
消泡剂 | 2 | 2 | 2 | 2 |
羟乙基纤维素(20%预溶液) | 80 | 80 | 80 | 80 |
增稠剂1 | 8 | 8 | 8 | 8 |
增稠剂2 | 3 | 3 | 3 | 3 |
AMP-95 | 适量 | 适量 | 适量 | 适量 |
实施例4:颜基比分别为2.0,3.0,4.0,5.0的纯丙乳胶涂料配方 单位:质量份
颜基比 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 |
水 | 113.8 | 164.5 | 200.2 | 202.5 |
润湿剂 | 1.8 | 2.0 | 2.2 | 2.3 |
乙二醇 | 19 | 19 | 19 | 19 |
分散剂 | 8.9 | 10 | 10.7 | 11.1 |
防腐剂 | 1 | 1 | 1 | 1 |
抑泡剂 | 2 | 2 | 2 | 2 |
成膜助剂 | 20 | 15 | 12 | 9.9 |
金红石型钛白粉 | 200 | 200 | 200 | 200 |
高岭土(1000目) | 40 | 40 | 40 | 40 |
硅灰土(1250目) | 40 | 68 | 80 | 80 |
重钙(1000目) | 45 | 60 | 74.4 | 91.7 |
麦饭石(1000目) | 60 | 60 | 60 | 60 |
电气石(1000目) | 50 | 50 | 50 | 50 |
载银纳米(AT)抗菌剂 | 20 | 20 | 20 | 20 |
纯丙乳液(50%) | 300 | 210 | 150 | 132 |
消泡剂 | 2 | 2 | 2 | 2 |
羟乙基纤维素(20%预溶液) | 70 | 70 | 70 | 70 |
增稠剂1 | 4 | 4 | 4 | 4 |
增稠剂2 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
AMP-95 | 适量 | 适量 | 适量 | 适量 |
乳胶涂料的制备方法:一般乳胶涂料制备工艺
(1)制色浆:在分散罐中加配方量的水,加入杀菌剂、润湿剂、分散剂、成膜助剂等,低速搅拌均匀,加入钛白粉、麦饭石、电气石纳米粉、填料高速搅拌(线速度15~20m/s)30min;
(2)调漆:低速搅拌加入乳液、羟乙基纤维素(20%预溶液)搅拌30min至无预溶胶块状物,加入PH值调节剂调正PH值7.5~9.5范围,加入增稠剂调节黏度至14000~20000mpa·s。
纳米材料改性涂料的制备工艺:纳米浆料在制色调浆过程或调漆过程中加入。
Claims (4)
1.纳米负离子复合功能性涂料配方工艺,其特征是:单组分水性丙烯酸防腐蚀涂料参考配方由下列配比组成
2.根据权利要求1所述,纳米负离子复合功能性涂料配方工艺,其特征是:双组分水性环氧防腐蚀涂料参考配方由下列配比组成
3.根据权利要求2所述,纳米负离子复合功能性涂料配方工艺,其特征是:颜基比分别为2.0,3.0,4.0,5.0的苯乳胶涂料由下列配方组成(单位:质量份)
4.根据权利要求3所述,纳米负离子复合功能性涂料配方工艺,其特征是:颜基比分别为2.0,3.0,4.0,5.0的纯丙乳胶涂料由下列配方组成(单位:质量份)
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