CN107011782A - 一种室内防辐射涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内防辐射涂料及制备方法，所述涂料包括如下原料：水溶性蜡、苯丙乳液、水性聚氨酯、石墨烯、铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁、膏状凹凸棒石粘土、硅藻土、消泡剂、颜料。制备方法包括：先将水性聚氨酯和石墨烯进行改性反应，然后加入水溶性蜡和苯丙乳液，搅拌反应得混合物a1；向混合物a1中加入铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁，混合剪切，得混合物a2；向混合物a2中加入膏状凹凸棒石粘土、硅藻土、消泡剂，混合超声，再加入颜料，混合均匀，即得所述防辐射涂料。本发明所述涂料具有较好的防辐射效果，有效降低电磁辐射对人们健康造成的影响，且所述涂料中无铅添加，更加安全。

Description

一种室内防辐射涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种室内防辐射涂料及制备方法。

背景技术

随着现代科技的高速发展，一种看不见、摸不着的污染源日益受到各界的关注，这就是被人们称为“隐形杀手”的电磁辐射。对于人体这一良导体，电磁波不可避免地会构成一定程度的危害。

随着放射线在医疗卫生、国防军工、科研、工业、农业等领域广泛应用，特别是X、γ射线，成为人们应用最多的电离辐射；辐射技术给社会带来了巨大的经济效益，但另一方面，由于其能量高，穿透力强，对人体生理机能有不同程度的损害作用；如长期接触X射线照射的人会出现皮肤烧伤、毛发脱落、眼晶体混浊、白血球减少、性功能减退等症状；重者导致基因缺陷和诱发癌症；为阻挡X、γ射线的辐射，早期人们采用铅板防护，众所周知，铅质软而有毒，时间长易蠕变，防护施工程序复杂，价格昂贵；X、γ射线均有较强的穿透力，它可以穿过普通厚度建筑物墙体、天棚，虽然辐射强度有所减弱，但仍对人体健康构成一定威协。

现有的防辐射涂料、充填式防辐射材料均含有国家标准限制的有毒有害物质铅及其化合物、挥发性有机化合物和游离甲醛；另外充填式防辐射材料，是充填在墙体中间，破坏了墙体完整结构，存在建筑安全隐患，在施工和使用过程中如充填物出现裂缝或孔洞，无法被人们发现，具有潜在危害。

因此，研究开发一种具有较好防辐射作用，又具有安全无毒害的室内用涂料具有重要意义，也符合目前市场的需求，具有较好的应用前景。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种室内防辐射涂料及制备方法，所述涂料具有较好的防辐射效果，一方面能够有效降低外界环境中的电磁辐射穿透建筑物对室内人们健康造成影响，另一方面可以有效吸附室内电视、电脑等电器释放出来的电磁辐射，为人们营造健康的生活环境提供了保障，且所述涂料中无铅添加，更加安全。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明涉及一种室内防辐射涂料，包括如下重量份的各组分：水溶性蜡20~40份、苯丙乳液10~20份、水性聚氨酯50~60份、石墨烯0.7~2.2份、铁氧体粉3~9份、硫酸钡8~16份、硫酸铁3~8份、膏状凹凸棒石粘土10~15份、硅藻土5~12份、消泡剂2~5份、颜料1~4份。

优选地，所述水溶性蜡35份、苯丙乳液15份、水性聚氨酯56份、石墨烯1.3份、铁氧体粉8份、硫酸钡10份、硫酸铁5份、膏状凹凸棒石粘土12份、硅藻土8份、消泡剂3份、颜料3份。

优选地，所述膏状凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经纯化、改性后加水制备成的混合物。

优选地，所述膏状凹凸棒石粘土的含水量为50%~70%。

本发明还涉及一种制备室内防辐射涂料的方法，包括如下步骤：

（1）按照配比分别称取水性聚氨酯和石墨烯加入到反应釜中，加入适量水，于60~80℃条件下，搅拌反应1~2h，然后向混合物中加入水溶性蜡和苯丙乳液，搅拌反应30~60min，得混合物a1；

（2）向混合物a1中加入铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁，混合均匀，然后置于转速为2000~3000转/min的剪切机中剪切10~20min，得混合物a2；

（3）向混合物a2中加入膏状凹凸棒石粘土、硅藻土、消泡剂，搅拌5~10min，混合均匀后置于超声波中超声10~20min，再向混合物加入颜料，混合均匀，即得所述防辐射涂料。

优选地，所述步骤（1）中加入的石墨烯为石墨烯水溶液，其中石墨烯水溶液的浓度为0.3~0.5g/L。

优选地，所述步骤（1）中加入水的质量为聚氨酯质量的10~20倍。

优选地，所述步骤（2）中加入铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁前先将三者分别粉碎至粒径小于300目。

优选地，所述步骤（3）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法包括：

取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量10~20倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于2000~3000转/min的离心机中离心处理8~15min，真空抽滤；将滤饼烘干，然后置于马弗炉中于800~900℃条件焙烧2~4h，冷却后，加水混合制备得到含水量为50~70%的膏状凹凸棒石粘土。

优选地，所述焙烧之前马弗炉通过程序升温至800~900℃，升温速度为20℃/min。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明所述的室内防辐射涂料，应用于室内装饰，具有较好的防辐射效果，一方面能够有效降低外界环境中的电磁辐射穿透建筑物对室内人们健康造成影响，另一方面可以有效吸附室内电视、电脑等电器释放出来的电磁辐射，为人们营造健康的生活环境提供了保障，且所述涂料中无铅添加，更加安全，不会对环境造成污染，具有较好的应用价值。

（2）本发明所述的室内防辐射涂料添加有石墨烯，先将石墨烯与水性聚氨酯进行改性反应，由于石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加形成致密的防腐层，能够有效抑制水对材料的浸润与渗透，从而使得石墨烯改性后的聚合物应用于涂料中大大增加了涂膜的耐水耐腐蚀性能；此外，由于石墨烯优异的力学性能及化学稳定性，使得涂料具有较好的耐磨、耐刮擦的力学性能及化学稳定性，提高了涂料的使用寿命，降低了使用成本。

（3）本发明所述室内防辐射涂料添加的石墨烯，由于其原子重量大，性质稳定，能起到阻止放射线的作用，再加上铁氧体和硫酸钡、硫酸铁的存在，使得涂料具有优异的电磁屏蔽作用，对电磁辐射起到较好的阻挡作用。

（4）本发明所述的室内防辐射涂料添加有膏状凹凸棒石粘土，具有较好的粘性和可塑性，乳化率较高，节省了乳化生产过程，降低了生产成本，有利于原料之间的乳化和粘结，使得制备得到的涂料具有较高的粘结性能、抗剥落性能和较好的防水效果，此外，凹凸棒石粘土独特的链层状结构及较大的比表面积，对电磁辐射具有一定的屏蔽和吸附作用。

（5）本发明所述室内防辐射涂料的制备工艺简单、条件温和，制备过程无污染物产生，安全环保，适合工业化推广生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如Sambrook等分子克隆：实验室手册（New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989）中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1：

本发明优选实施例的一种室内防辐射涂料及制备方法；

所述室内防辐射涂料，由如下重量份的各组分制备而成：

水溶性蜡35份、苯丙乳液15份、水性聚氨酯56份、石墨烯1.3份、铁氧体粉8份、硫酸钡10份、硫酸铁5份、膏状凹凸棒石粘土12份、硅藻土8份、消泡剂3份、颜料3份。

所述膏状凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经纯化、改性后加水制备成的混合物，其中膏状凹凸棒石粘土的含水量为60%。

选用膏状凹凸棒石粘土是由于其具有较好的粘性和可塑性，乳化率较高，节省了乳化生产过程，降低了生产成本，有利于原料之间的乳化和粘结，使得制备得到的涂料具有较高的粘结性能、抗剥落性能和较好的防水效果，此外，凹凸棒石粘土独特的链层状结构及较大的比表面积，对电磁辐射具有一定的屏蔽和吸附作用。

本发明所述制备室内防辐射涂料的方法，包括如下步骤：

（1）按照配比分别称取水性聚氨酯和石墨烯加入到反应釜中，加入适量水，于78~80℃条件下，搅拌反应2h，然后向混合物中加入水溶性蜡和苯丙乳液，搅拌反应40min，得混合物a1；

（2）向混合物a1中加入铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁，混合均匀，然后置于转速为3000转/min的剪切机中剪切15min，得混合物a2；

（3）向混合物a2中加入膏状凹凸棒石粘土、硅藻土、消泡剂，搅拌10min，混合均匀后置于超声波中超声15min，再向混合物加入颜料，混合均匀，即得所述防辐射涂料。

步骤（1）中加入的石墨烯为石墨烯水溶液，其中石墨烯水溶液的浓度为0.4g/L。

步骤（1）中加入水的质量为聚氨酯质量的18倍。

步骤（2）中加入铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁前先将三者分别粉碎至粒径小于300目。

步骤（3）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法包括：

取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量18倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤；将滤饼烘干，然后置于马弗炉中，程序升温至800~900℃，其中升温速度为20℃/min，然后恒温焙烧3h，冷却后，加水混合制备得到含水量为60%的膏状凹凸棒石粘土。

实施例2：

本发明优选实施例的一种室内防辐射涂料及制备方法；

所述室内防辐射涂料，由如下重量份的各组分制备而成：

水溶性蜡20份、苯丙乳液10份、水性聚氨酯50份、石墨烯0.7份、铁氧体粉3份、硫酸钡8份、硫酸铁3份、膏状凹凸棒石粘土10份、硅藻土5份、消泡剂2份、颜料1份。

所述膏状凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经纯化、改性后加水制备成的混合物，其中膏状凹凸棒石粘土的含水量为50%。

本发明所述制备室内防辐射涂料的方法，包括如下步骤：

（1）按照配比分别称取水性聚氨酯和石墨烯加入到反应釜中，加入适量水，于60~78℃条件下，搅拌反应2h，然后向混合物中加入水溶性蜡和苯丙乳液，搅拌反应30min，得混合物a1；

（2）向混合物a1中加入铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁，混合均匀，然后置于转速为2000转/min的剪切机中剪切20min，得混合物a2；

（3）向混合物a2中加入膏状凹凸棒石粘土、硅藻土、消泡剂，搅拌5min，混合均匀后置于超声波中超声10min，再向混合物加入颜料，混合均匀，即得所述防辐射涂料。

步骤（1）中加入的石墨烯为石墨烯水溶液，其中石墨烯水溶液的浓度为0.3g/L。

步骤（1）中加入水的质量为聚氨酯质量的10倍。

步骤（2）中加入铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁前先将三者分别粉碎至粒径小于300目。

步骤（3）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法包括：

取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量10倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于2000转/min的离心机中离心处理15min，真空抽滤；将滤饼烘干，然后置于马弗炉中，程序升温至800~900℃，其中升温速度为20℃/min，然后恒温焙烧2h，冷却后，加水混合制备得到含水量为50%的膏状凹凸棒石粘土。

实施例3：

本发明优选实施例的一种室内防辐射涂料及制备方法；

所述室内防辐射涂料，由如下重量份的各组分制备而成：

水溶性蜡40份、苯丙乳液20份、水性聚氨酯60份、石墨烯2.2份、铁氧体粉9份、硫酸钡16份、硫酸铁8份、膏状凹凸棒石粘土15份、硅藻土12份、消泡剂5份、颜料4份。

所述膏状凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经纯化、改性后加水制备成的混合物，其中膏状凹凸棒石粘土的含水量为70%。

本发明所述制备室内防辐射涂料的方法，包括如下步骤：

（1）按照配比分别称取水性聚氨酯和石墨烯加入到反应釜中，加入适量水，于80℃条件下，搅拌反应1h，然后向混合物中加入水溶性蜡和苯丙乳液，搅拌反应60min，得混合物a1；

（2）向混合物a1中加入铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁，混合均匀，然后置于转速为3000转/min的剪切机中剪切10min，得混合物a2；

（3）向混合物a2中加入膏状凹凸棒石粘土、硅藻土、消泡剂，搅拌10min，混合均匀后置于超声波中超声20min，再向混合物加入颜料，混合均匀，即得所述防辐射涂料。

步骤（1）中加入的石墨烯为石墨烯水溶液，其中石墨烯水溶液的浓度为0.5g/L。

步骤（1）中加入水的质量为聚氨酯质量的20倍。

步骤（2）中加入铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁前先将三者分别粉碎至粒径小于300目。

步骤（3）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法包括：

取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量20倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理8min，真空抽滤；将滤饼烘干，然后置于马弗炉中，程序升温至800~900℃，其中升温速度为20℃/min，然后恒温焙烧4h，冷却后，加水混合制备得到含水量为70%的膏状凹凸棒石粘土。

将实施例1~3制备得到的室内防辐射涂料分别按照GJB2604-1996《军用电磁屏蔽涂料通用规范》进行性能检测，具体结果如下表所示：

由上表可知，本发明制备得到的室内防辐射涂料具有较好的防辐射效果、较好的耐刮擦性及较好的防水效果，具有较好的应用价值。

综上所述，本发明所述的室内防辐射涂料，应用于室内装饰，具有较好的防辐射效果，一方面能够有效降低外界环境中的电磁辐射穿透建筑物对室内人们健康造成影响，另一方面可以有效吸附室内电视、电脑等电器释放出来的电磁辐射，为人们营造健康的生活环境提供了保障，且所述涂料中无铅添加，更加安全，不会对环境造成污染，具有较好的应用价值。所述制备工艺简单、条件温和，制备过程无污染物产生，安全环保，适合工业化推广生产。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种室内防辐射涂料，其特征在于：包括如下重量份的各组分：水溶性蜡20~40份、苯丙乳液10~20份、水性聚氨酯50~60份、石墨烯0.7~2.2份、铁氧体粉3~9份、硫酸钡8~16份、硫酸铁3~8份、膏状凹凸棒石粘土10~15份、硅藻土5~12份、消泡剂2~5份、颜料1~4份。

2.根据权利要求1所述的室内防辐射涂料，其特征在于：所述水溶性蜡35份、苯丙乳液15份、水性聚氨酯56份、石墨烯1.3份、铁氧体粉8份、硫酸钡10份、硫酸铁5份、膏状凹凸棒石粘土12份、硅藻土8份、消泡剂3份、颜料3份。

3.根据权利要求1所述的室内防辐射涂料，其特征在于：所述膏状凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经纯化、改性后加水制备成的混合物。

4.根据权利要求3所述的室内防辐射涂料，其特征在于：所述膏状凹凸棒石粘土的含水量为50%~70%。

5.一种制备如权利要求1~4任一项所述的室内防辐射涂料的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）按照配比分别称取水性聚氨酯和石墨烯加入到反应釜中，加入适量水，于60~80℃条件下，搅拌反应1~2h，然后向混合物中加入水溶性蜡和苯丙乳液，搅拌反应30~60min，得混合物a1；

（2）向混合物a1中加入铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁，混合均匀，然后置于转速为2000~3000转/min的剪切机中剪切10~20min，得混合物a2；

（3）向混合物a2中加入膏状凹凸棒石粘土、硅藻土、消泡剂，搅拌5~10min，混合均匀后置于超声波中超声10~20min，再向混合物加入颜料，混合均匀，即得所述防辐射涂料。

6.根据权利要求5所述的室内防辐射涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中加入的石墨烯为石墨烯水溶液，其中石墨烯水溶液的浓度为0.3~0.5g/L。

7.根据权利要求5所述的室内防辐射涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中加入水的质量为聚氨酯质量的10~20倍。

8.根据权利要求5所述的室内防辐射涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中加入铁氧体粉、硫酸钡、硫酸铁前先将三者分别粉碎至粒径小于300目。

9.根据权利要求5所述的室内防辐射涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法包括：

取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量10~20倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于2000~3000转/min的离心机中离心处理8~15min，真空抽滤；将滤饼烘干，然后置于马弗炉中于800~900℃条件焙烧2~4h，冷却后，加水混合制备得到含水量为50~70%的膏状凹凸棒石粘土。

10.根据权利要求9所述的室内防辐射涂料的制备方法，其特征在于：所述焙烧之前马弗炉通过程序升温至800~900℃，升温速度为20℃/min。