CN108485415A - 一种高性能多功能防氡辐射涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于防辐射涂料技术领域，具体涉及一种高性能多功能防氡辐射涂料及制备方法。本发明中的高性能多功能防氡防辐射涂料的配方组合、制备方法和生产条件控制都围绕着“纳米”、“室温交联固化”、“聚合物树脂改性”和“多功能化”等四大技术基础进行巧妙的运用，通过室温交联固化、树脂改性和纳米技术相结合，在特定的工艺条件下按一定比例混合制成了纳米级复合聚合物乳液。本发明的涂料能有效地屏蔽墙体和各类板材中的有毒有害物质，特别对氡和a、β射线，具有超强的屏蔽作用，还能净化环境空气，具有多重功能的作用。

Description

一种高性能多功能防氡辐射涂料及制备方法

技术领域

本发明属于防辐射涂料技术领域，具体涉及一种高性能多功能防氡辐射涂料及制备方法。

背景技术

随着核技术的不断发展和应用，对于具有特殊性能的涂料的需求也就更加迫切。氡是一种无色无味的放射性气体，是由天然放射性元素铀和钍释放出来的，而铀和钍又广泛存在于自然界的岩石、土壤、水和植物中，因此放射性氡与人类终生相伴，并在不知不觉中侵害人身体健康，关于氡的问题已经在世界范围内引起广泛关注。

为了治理室内的氡污染，除了从源头杜绝氡，在砌筑体表面刷涂防氡辐射涂料也是一种重要手段。浙江大学余利民等研制了一种环保型防氡涂料，涂料包括吸附层和隔离层，吸附层是具有特殊结构的无机材料，隔离层是具有阻挡、隔离作用的无机材料。中国专利公开了一种具有防水、防氡功能的涂料，其是利用配方中的偏氯乳液在涂覆过程中形成透气性差、不透水的薄膜，从而阻止氡气向外逸出。上述现有的防氡涂料存在的问题是对于氡气的屏蔽功能还有加强的空间，涂料的抗裂、抗酸碱、耐盐雾、防腐等功能相对于普通涂料还存在不足，特别是随着室内装修环保要求的提高，对于涂料的功能提出了更进一步的要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高性能多功能防氡辐射涂料及其制备方法，目的是制备出既有效屏蔽墙体和各类板材中的有毒有害放射性物质，又兼具净化环境空气等多重功能的涂料。

本发明的高性能多功能防氡辐射涂料，其各组分配比按照1000重量份计为：

其中，所述的纳米级改性复合聚合物乳液是由纳米级丙烯酸树脂、环氧树脂和聚氨酯按照重量比6：3：1配制的。

所述的成膜助剂是醇酯12。

所述的防腐剂包括防锈剂、防霉剂和防藻剂。

所述的防冻剂是乙二醇。

所述的增稠剂是碱溶胀增稠剂ASE60。

所述的流平剂是聚氨酯流平剂。

所述的溶剂是洁净水。

所述的杀菌剂是竹炭银离子剂或中草药杀菌剂。

上述高性能多功能防氡辐射涂料的制备方法按照以下步骤进行：

(1)配料：在高速分散机运行1100转/分钟搅拌条件下，按照成分配比依次向洁净水溶剂中加入分散剂、润湿剂、一部分防腐剂和消泡剂、防冻剂、钛白粉、重钙、滑石粉和负离子粉；

(2)砂磨：对上述物料进行砂磨，砂磨两次，每次30分钟，使物料粒径≤100nm，将转速降至800转/分钟，将纳米级丙烯酸脂、环氧树脂和聚氨酯乳液按6:3:1的重量比例依次加入到物料中，于60-80℃继续搅拌10-15分钟，

(3)分散调漆灌装：将搅拌速度降至600转/分钟，依次加入成膜助剂、剩余的防腐剂和消泡剂、PH调节剂或抗酸碱剂、疏水剂、杀菌剂搅拌5-10分钟，加入羟乙基纤维素、增稠剂和流平剂搅拌3-5分钟，停机过滤后得到的产品灌装，得到的高性能多功能防氡辐射涂料。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

从配方的角度来说，本发明的高性能多功能防氡辐射涂料采用丙烯酸树脂聚合物乳液作为主要成分，并按一定比例配以环氧树脂和聚氨酯二种聚合物乳液，在室温下形成高度交联的膜，即通过室温交联固化技术提升涂料的耐候性、耐水性、抗污性、耐老化性，并使涂料具有良好的附着牢度和机械强度，无毒、无污染和施工方便；

本发明的高性能多功能防氡辐射涂料利用环氧树脂对丙烯酸树脂进行改性，增强了涂膜的硬度和耐磨度，同时，将聚氨酯引入复合聚合物乳液中，利用聚氨酯良好的亲水特性，改善了复合聚合物乳液的水溶性能，从而克服了原丙烯酸树脂聚合物乳液在漆膜硬度、耐磨度和耐水度等方面的不足；

本发明的高性能多功能防氡辐射涂料通过对乳化剂种类和用量、反应条件的控制，使得乳胶粒分布均匀，粒径达到纳米级别，数均粒径可在50-100nm之间调节，以适用不同使用环境的要求；另外，我们还选用了纳米级的颜填料及助剂，不仅提升了涂料产品的环保性能，而且还改善了涂料产品的耐候性、耐水性、抗污性、耐老化性等理化性能指标；

本发明的高性能多功能防氡辐射涂料通过精选羟乙基纤维素、防霉剂、防藻剂、防腐剂、防锈剂、抗酸碱剂、乙二醇、负离子粉、银离子杀菌剂等作为助剂，优化其配方及添加条件，赋予涂料抗裂、抗碱、抗酸、抗盐、防氡辐射、防水、防腐、防锈、防霉、防藻、清新空气、杀菌抑菌等多种功能；

本发明的高性能多功能防氡辐射涂料在改性后的复合聚合物乳液基础上，通过采用纳米级颜料和填料优化配比、控制添加条件，使得颜料、填料在纳米复合聚合物乳液中有更好的分散效果，进一步增强了涂料产品的漆膜硬度，有效解决了“水性涂料产品漆膜硬度”这个世界难题；

本发明的高性能多功能防氡辐射涂料配方中防冻剂的添加量根据产品所适应的环境不同而增减；其他各种助剂，如杀菌剂、疏水剂、负离子粉等添加的种类和数量根据涂料的功能和档次以及应用地域、地理环境的不同来进行调整。

从制备方法的角度，本发明中高性能多功能防氡辐射涂料助剂的添加次序和数量、设备的转速和物料的搅拌温度都会影响涂料的性能，本发明通过电脑配料、自动进料、自动灌装、自动清洗、回收利用等新的加工工艺，提高了生产效率、减少了劳动者的劳动度，增加日产量、提高产值，节约大量能源。

从施工工艺的角度，本发明的高性能多功能防氡辐射涂料与现在仍然占据主导市场的传统涂料施工工艺相比，本发明产品为水性环保涂料，本身无毒无异味，并用水为稀释剂，无任何污染，解决了生产和施工过程中的二次污染问题，改善了施工环境，杜绝了空气污染，使现场劳动者得到了良好的劳动保护；同时，由于本配方产品具有室温交联固化特性，使用过程无须加热，简化了施工工艺。与市场上同类产品比较，更容易被普通劳动者所接受。

本发明的高性能多功能防氡辐射涂料通过室温交联固化、树脂改性和纳米技术相结合，在特定的工艺条件下按一定比例混合制成了纳米级复合聚合物乳液，该乳液的使用，增加了涂料分子的交联度，使涂料产品施工应用后的涂膜形成一种致密的网状或蜂窝状晶体结构，在分子组装和生产工艺方面自创了一套成熟而独特的技术来改变物质的分子和原子晶体排列，使其成为既能阻隔，又能呼吸的有机屏障，使得涂膜更加牢固、致密，能有效地屏蔽墙体和各类板材中的有毒有害物质，特别对氡和a、β射线，具有超强的屏蔽作用，利用物质原子核外电子层最外层的带电离子，并通过诸多离子键的相互间作用，产生强大的吸引力将空气中含有甲醛、苯及细菌等有毒有害物质微粒或尘埃吸附到预先添加了各种助剂的涂料涂层上，亦把相应的细菌杀死或抑制，或把相应的放射性核素固定并屏蔽起来，能吸附空气中(特别是室内空气中)含有甲醛、苯及苯系物、氨等成分的尘埃微粒，具有净化环境空气的作用，实现了对甲醛、苯、氡气等有毒有害物质的有效降解和屏蔽，从而达到净化空气的目的。利用“荷叶双疏”和“树脂改性”原理，通过添加某些功能性助剂，使涂料涂层能抗(杀)菌、抑菌、耐(防)水、耐(抗)酸碱、抗裂、抗盐和防霉、防藻、防腐、防锈等，具有多重功能的作用，能阻隔空气，又具有独特的呼吸作用。

附图说明

图1是本发明的高性能多功能防氡辐射涂料产品成膜结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例中对涂料产品的性能参数的检测结果来自中国湖南环科工程环境质量检测有限公司“湘环科产检字【2011】001号检测报告”、中国广东省微生物分析检测中心“分析检测报告粤微检(2011)FM0120-1号、FM0120-2号、FM0121号、FM0123号”以及中国广州分析测试中心“检测报告2011000822b”和中国湖南省产商品质量监督检验院“检测报告湘检B2011-W10195”等，其成膜结构如图1所示。

实施例1：

本实施例的高性能多功能防氡辐射涂料，其各组分配比按照1000重量份计为：

其中，所述的纳米级改性复合聚合物乳液是由纳米级丙烯酸树脂、环氧树脂和聚氨酯按照重量比6：3：1配制的。

所述的成膜助剂是醇酯12。

所述的防腐剂包括防锈剂、防霉剂和防藻剂。

所述的防冻剂是乙二醇。

所述的增稠剂是碱溶胀增稠剂ASE60。

所述的流平剂是聚氨酯流平剂。

所述的溶剂是洁净水。

所述的杀菌剂是竹炭银离子剂。

上述高性能多功能防氡辐射涂料的制备方法按照以下步骤进行：

(1)配料：在高速分散机运行1100转/分钟搅拌条件下，按照成分配比依次向洁净水溶剂中加入分散剂、润湿剂、一部分防腐剂和消泡剂、防冻剂、钛白粉、重钙、滑石粉和负离子粉；

(2)砂磨：对上述物料进行砂磨，砂磨两次，每次30分钟，使物料粒径≤100nm，将转速降至800转/分钟，将纳米级丙烯酸脂、环氧树脂和聚氨酯乳液按6:3:1的重量比例依次加入到物料中，于80℃继续搅拌10分钟，

(3)分散调漆灌装：将搅拌速度降至600转/分钟，依次加入成膜助剂、剩余的防腐剂和消泡剂、PH调节剂、疏水剂、杀菌剂搅拌5分钟，加入羟乙基纤维素、增稠剂和流平剂搅拌5分钟，停机过滤后得到的产品灌装，得到的高性能多功能防氡辐射涂料。

将本实施例的高性能多功能防氡辐射涂料作为内墙漆，经检测：

游离甲醛：0.06(标准≤0.1)；挥发性有机化合物80(标准≤200)；

可溶性铅：5(标准≤90)；可溶性镉：＜1.0(标准≤75)；

可溶性铬：＜5.0(标准≤60)；可溶性汞：＜0.01(标准≤60)；

抗(细菌)菌性能：＞99.99﹪；防腐功效：0级(无菌生长)；

耐霉菌性能：0级(在放大约50倍下无明显长霉)；

负离子浓度4.69×103氡覆盖率(降氡效果)99.2﹪。

其环保性能指标：

a、系列产品均无毒，无异味，且不含放射性物质，不含TDI等致癌物质，不含苯类等有机溶剂，VOC及重金属含量远优于国家标准；

b、能有效地降解、屏蔽墙体和板材内的有毒有害物质；

c、具有独特的防辐射功能和耐水、耐碱，耐酸、耐磨、耐洗刷、防霉、防藻、防腐、防锈、抗裂、抗盐以及杀菌且能清新空气等多种功能。

理化性能指标：

a、漆膜耐水，耐碱，耐酸、耐磨、耐洗刷，并具有自洁，防霉、防锈、防腐、防藻、抗裂、抗盐和杀菌、抑菌等作用；

b、附着力强，耐候性好。

主要技术指标：

对比率≥0.93；耐洗刷性≥10000次；耐坫污性≤5％；氡覆盖率≥90％；附着力(划格)0级；遮盖力白色80g/㎡,蓝色50g/㎡,红色60g/㎡。

将其与国内同类产品和国外同类产品的主要技术指标进行对比，结果如表所示：

产品主要技术指标对比表

从上表可以看出，本实施例的产品在主要技术指标上全面优于国内外同类型产品。

实施例2：

本实施例的高性能多功能防氡辐射涂料，其各组分配比按照1000重量份计为：

其中，所述的纳米级改性复合聚合物乳液是由纳米级丙烯酸树脂、环氧树脂和聚氨酯按照重量比6：3：1配制的。

所述的成膜助剂是醇酯12。

所述的防腐剂包括防锈剂、防霉剂和防藻剂。

所述的防冻剂是乙二醇。

所述的增稠剂是碱溶胀增稠剂ASE60。

所述的流平剂是聚氨酯流平剂。

所述的溶剂是洁净水。

所述的杀菌剂是竹炭银离子剂。

上述高性能多功能防氡辐射涂料的制备方法按照以下步骤进行：

(1)配料：在高速分散机运行1100转/分钟搅拌条件下，按照成分配比依次向洁净水溶剂中加入分散剂、润湿剂、一部分防腐剂和消泡剂、防冻剂、钛白粉、重钙、滑石粉和负离子粉；

(2)砂磨：对上述物料进行砂磨，砂磨两次，每次30分钟，使物料粒径≤100nm，将转速降至800转/分钟，将纳米级丙烯酸脂、环氧树脂和聚氨酯乳液按6:3:1的重量比例依次加入到物料中，于60℃继续搅拌10分钟，

(3)分散调漆灌装：将搅拌速度降至600转/分钟，依次加入成膜助剂、剩余的防腐剂和消泡剂、抗酸碱剂、疏水剂、杀菌剂搅拌10分钟，加入羟乙基纤维素、增稠剂和流平剂搅拌3分钟，停机过滤后得到的产品灌装，得到的高性能多功能防氡辐射涂料。

经检测，本实施例的产品技术指标由于国外同类产品。

实施例3：

本实施例的高性能多功能防氡辐射涂料，其各组分配比按照1000重量份计为：

其中，所述的纳米级改性复合聚合物乳液是由纳米级丙烯酸树脂、环氧树脂和聚氨酯按照重量比6：3：1配制的。

所述的成膜助剂是醇酯12。

所述的防腐剂包括防锈剂、防霉剂和防藻剂。

所述的防冻剂是乙二醇。

所述的增稠剂是碱溶胀增稠剂ASE60。

所述的流平剂是聚氨酯流平剂。

所述的溶剂是洁净水。

所述的杀菌剂是中草药杀菌剂。

上述高性能多功能防氡辐射涂料的制备方法按照以下步骤进行：

(1)配料：在高速分散机运行1100转/分钟搅拌条件下，按照成分配比依次向洁净水溶剂中加入分散剂、润湿剂、一部分防腐剂和消泡剂、防冻剂、钛白粉、重钙、滑石粉和负离子粉；

(2)砂磨：对上述物料进行砂磨，砂磨两次，每次30分钟，使物料粒径≤100nm，将转速降至800转/分钟，将纳米级丙烯酸脂、环氧树脂和聚氨酯乳液按6:3:1的重量比例依次加入到物料中，于70℃继续搅拌12分钟，

(3)分散调漆灌装：将搅拌速度降至600转/分钟，依次加入成膜助剂、剩余的防腐剂和消泡剂、PH调节剂、疏水剂、杀菌剂搅拌8分钟，加入羟乙基纤维素、增稠剂和流平剂搅拌4分钟，停机过滤后得到的产品灌装，得到的高性能多功能防氡辐射涂料。

经检测，本实施例的产品技术指标由于国外同类产品。

Claims (10)

1.一种高性能多功能防氡辐射涂料，其特征在于各组分配比按照1000重量份计为：

2.根据权利要求1所述的一种高性能多功能防氡辐射涂料，其特征在于所述的纳米级改性复合聚合物乳液是由纳米级丙烯酸树脂、环氧树脂和聚氨酯按照重量比6：3：1配制的。

3.根据权利要求1所述的一种高性能多功能防氡辐射涂料，其特征在于所述的成膜助剂是醇酯12。

4.根据权利要求1所述的一种高性能多功能防氡辐射涂料，其特征在于所述的防腐剂包括防锈剂、防霉剂和防藻剂。

5.根据权利要求1所述的一种高性能多功能防氡辐射涂料，其特征在于所述的防冻剂是乙二醇。

6.根据权利要求1所述的一种高性能多功能防氡辐射涂料，其特征在于所述的增稠剂是碱溶胀增稠剂ASE60。

7.根据权利要求1所述的一种高性能多功能防氡辐射涂料，其特征在于所述的流平剂是聚氨酯流平剂。

8.根据权利要求1所述的一种高性能多功能防氡辐射涂料，其特征在于所述的溶剂是洁净水。

9.根据权利要求1所述的一种高性能多功能防氡辐射涂料，其特征在于所述的杀菌剂是竹炭银离子剂或中草药杀菌剂。

10.如权利要求1所述的高性能多功能防氡辐射涂料的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：

(1)配料：在高速分散机运行1100转/分钟搅拌条件下，按照成分配比依次向洁净水溶剂中加入分散剂、润湿剂、一部分防腐剂和消泡剂、防冻剂、钛白粉、重钙、滑石粉和负离子粉；

(2)砂磨：对上述物料进行砂磨，砂磨两次，每次30分钟，使物料粒径≤100nm，将转速降至800转/分钟，将纳米级丙烯酸脂、环氧树脂和聚氨酯乳液按6:3:1的重量比例依次加入到物料中，于60-80℃继续搅拌10-15分钟，

(3)分散调漆灌装：将搅拌速度降至600转/分钟，依次加入成膜助剂、剩余的防腐剂和消泡剂、PH调节剂或抗酸碱剂、疏水剂、杀菌剂搅拌5-10分钟，加入羟乙基纤维素、增稠剂和流平剂搅拌3-5分钟，停机过滤后得到的产品灌装，得到的高性能多功能防氡辐射涂料。