CN112063210A - 一种新型内墙环保添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环保型材料化工领域，具体涉及一种新型内墙环保添加剂及其制备方法。该添加剂主要成分按质量份数计为：硅藻土粉30～40份，麦饭石粉20～25份，电气石粉30～40份，二氧化钛粉2～5份。本发明添加剂能有效地吸附并降解室内空气中的苯、甲苯、二甲苯、甲醛等有毒有害物，具有超强的吸附和降解性能，能够持久提供负离子和远红外等。

Description

一种新型内墙环保添加剂及其制备方法

技术领域

本发明属于环保型材料化工领域，具体涉及一种新型内墙环保添加剂及其制备方法。

背景技术

随着人们环保和健康意识的提高，对室内装饰材料的要求越来越高，常用装饰材料在使用期间会逐渐释放出甲醛、苯、甲苯、二甲苯及TVOC等有害物质。空气中的这些有害物质使得正离子增加，正离子的增强，使体内活性氧增多，使血液、体液倾向于酸性，尤其是降低了人体的免疫力，其后果是体内细胞摄取不到营养，蓄积的代谢物、二氧化碳无法得到***，导致毒素在体内堆积，引发各种疾病。对于大多数人来说，无论工作、学习或生活，大部分时间都是在室内度过的。室内空气污染的种类多、污染源广，影响因素比较复杂，对人体健康造成的危害往往比室外更严重。空气负离子可以中和氧化物，具有杀菌、除尘、除臭的作用，负离子对人体健康非常有益，有空气维他命之称。清新空气的标准为每立方厘米空气中负离子不低于1000～1500个。

目前用于空气净化的方法主要有吸附技术、光催化技术、低温等离子体技术及催化氧化技术。

吸附技术采用活性炭和分子筛等高比表面材料来吸附甲醛，以达到净化空气的目的，但由于吸附材料吸附能力有限，需定期再生或更换，易产生二次污染。

光催化技术采用纳米TiO₂为光催化剂，通过活性氢氧自由基和超氧自由基的作用，在室温条件下分解甲醛。光催化氧化技术对有机污染物的去除具有操作简便、能耗低、氧化能力强、反应条件温和、无二次污染等优点。在紫外光照射下，TiO₂能将室内种类繁多的有害物质催化氧化，但存在催化剂失活的问题，并且反应速率有待提高。

低温等离子体技术是通过常压下空气放电产生的低温等离子体，打开污染气体分子的化学键，使很多高活化能的化学反应得以发生，从而达到净化空气的目的。但是对空气放电过程中容易产生氮氧化物及臭氧等二次污染物。

催化氧化技术是在较低的温度下利用催化剂将甲醛分解为无害的H₂O和CO₂。但所用的催化剂催化氧化甲醛的操作温度通常远高于室温，难以满足室内空气净化所需的常温常压、能耗低的要求。

因此，亟需开发一种具有高吸附性、有害气体持续降解性，同时具备释放远红外与负离子的水性添加剂，用以净化室内空气，改善室内环境。过去，人们采用海泡石等作为添加剂，可有效吸附空气中的苯、二甲苯、甲醛等有毒有害物，而海泡石被列入3类致癌物(世界卫生组织国际癌症研究机构于2018年1月26日更新资料显示：3类致癌物是指对人类是否致癌尚无足够证据确定的物质或混合物)清单中。

发明内容

本发明为解决现存问题提供了一种可释放负离子、远红外的添加剂，主要成分为硅藻土粉、麦饭石粉、电气石粉、二氧化钛粉。可用于室内装饰材料中，例如石膏粉、腻子粉、乳胶漆、硅藻泥等装饰材料中，本添加剂能有效地去除室内有害气体、改善室内环境。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种新型内墙环保添加剂，所述添加剂主要成分按质量份数计为：硅藻土粉30～40份，麦饭石粉20～25份，电气石粉30～40份，二氧化钛粉2～5份。利用硅藻土粉和麦饭石粉进行污染物的协同吸附，而后被电气石粉和二氧化钛粉进行降解。铁电气石是黑色的，采用二氧化钛同时是从增白上考虑。成分比例根据实验确定，同时从经济角度考虑，尽可能减少电气石粉和二氧化钛粉的使用量，以确保污染物去除后浓度达标为合适。

选用硅藻土粉和麦饭石粉能有效地吸附纳米级分子直径的苯、二甲苯、甲醛、一氧化碳、氨等有毒有害物，具有超强的吸附性能。这里主要是物理吸附起作用，所以具有长久性。

所述硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，由古代硅藻的遗骸组成。我国硅藻土储量3.2亿吨，远景储量达20多亿吨。主要成分是无定形SiO₂，是一种惰性非金属矿物质，也是一种天然的环保功能性纳米级微孔材料。优点：pH值中性、无毒、化学性质稳定，多孔、密度小、比表面积大、吸附性能强。能为涂料提供优异的表面性能，增容、增稠以及提高附着力。硅藻土已被广泛应用于装饰材料中。

所述麦饭石属火山岩类，是一种天然的硅酸盐矿物，无毒，我国麦饭石资源极为丰富。麦饭石之所以具有吸附作用，主要与麦饭石的结构有关。麦饭石属于多孔性的特殊结构类型的岩石，每平方厘米的表面上有2600-2800个微孔。麦饭石的物理吸附能力的大小，与孔隙的多少有直接关系。孔隙越多，吸附能力越强，吸附效果也就越好。此外，麦饭石还有化学吸附作用，这主要与麦饭石所含主要成分铝硅酸盐有关。铝硅酸盐中主要含有铝硅酸钠盐、铝硅酸钾盐、铝硅酸镁盐、铝硅酸钙盐、铝硅酸二价铁盐等。当麦饭石遇到水之后，钠、钾、镁、钙、铁等均属于活性离子，离子化以后，Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Fe²⁺等离开原来的盐类，而使原来的铝硅酸盐类带上负电荷。在麦饭石水溶液中存在着带有负电荷的-SiO-的硅酸基。在水中如果存在铅、汞、镉等有害元素时，这些元素会被麦饭石吸附。麦饭石已被广泛应用于水质净化。

选用电气石是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物，硬度为7～7.5，具有压电性、热电性、导电性、远红外辐射和释放负离子等独特性能。电气石是极性结晶体，具有永久电极，能自动、永久地释放负离子。水分子与能释放负电子的电气石接触发生轻微的电解，水分子分解成带正电的氢离子和带负电的羟基-OH。氢离子与电气石释放的负电子相结合被中和，成为氢原子进入空气中。剩下的-OH与水分子结合成为羟离子H₃O₂ ^-，成为带负电荷的负离子。由于具有压电性和热电性，在温度和压力微小变化的情况下，就可以引起电气石晶体间的电势差，足以使空气发生电离。被击下的电子附着于邻近的氧分子转化为空气负离子，也就是负氧离子O₂ ^-。

空气中的有害污染物大多是带有正电荷的正离子，电气石释放的负离子可与这些正离子进行中和，直至无电荷后沉降，使得空气得到净化。电气石释放的氧化能力极强的-OH可与甲醛等发生化学反应，使有毒物质变成无毒的二氧化碳和水。

选用二氧化钛为白色疏松粉末状纳米锐钛型二氧化钛，是一种白色无机颜料，无毒、不透明性、白度和光亮度好，被认为是性能最好的一种白色颜料。钛白的粘附力强，性质稳定，用作油漆中的白色颜料，具有良好的遮盖能力。二氧化钛中Ti-O键的极性较大，表面吸附的水因极化发生解离，容易形成氧化能力极强的羟基-OH，有效地降解空气中有毒有害物质及杀灭多种微生物，无污染，降解后的生成物是CO₂和H₂O。

进一步，所述硅藻土粉为400目以上；所述麦饭石粉为400目以上；所述电气石粉为1000目以上；所述二氧化钛粉为2000目以上。所选材料微粒大小会影响处理效果。就电气石来说，微粒越小、释放负离子越多；微粒过小、会产生团聚，效果适得其反。各成分的粒径根据实验结果，同时考虑加工过程来确定。

进一步，所述添加剂主要成分按质量份数计为：硅藻土粉35份，麦饭石粉25份，电气石粉35份，二氧化钛粉5份。成分比例根据实验确定，在成分用量可行范围内，通过优化实验，选用比较处理效果好的成分比例作为一种优选添加剂。

进一步，所述添加剂还包括按质量份数计为：二氧化铈粉1～2份。选用二氧化铈，安全可靠，性能稳定，与水及有机物不发生化学反应，利用该稀土元素的辐射能量高，半衰减期限长的特点，促进电气石进一步对空气的电离，经过二氧化铈激活的电气石由于含有过渡金属离子，能产生电子-空穴对，从而促进-OH自由基的产生。实验表明，经过激活的电气石对甲醛具有良好的净化效果，可以使甲醛的浓度降低至0.08mg/m³(国家标准规定的居室内空气中甲醛卫生标准最高容许浓度值)以下。所需量以促进电气石对空气电离有明显作用为合适。采用二氧化铈后，处理效果提高约10％。

进一步，所述添加剂主要成分按质量份数计为：硅藻土粉33份，麦饭石粉25份，电气石粉35份，二氧化钛粉5份，二氧化铈粉2份。成分比例根据实验确定，在成分用量可行范围内，通过优化实验，选用比较处理效果好的成分比例作为一种优选添加剂。

一种新型内墙环保添加剂的制备方法，按配方比例称取相应物质，放入反应器内20～25℃下均匀搅拌10～30min，转速100～150r/min，即得所需添加剂。选用20～25℃是考虑在添加剂在常温下的效果，均匀搅拌时间10～30min、转速100～150r/min是确保搅拌均匀，和通常装饰过程中油漆、涂料等使用方法类似。

所述硅藻土粉主要成分是无定形SiO₂，是一种惰性非金属矿物质，也是一种天然的环保功能性纳米级微孔材料。具有一些独特的性能，如：多孔性、较低的密度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性。硅藻土涂料添加剂产品，具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，能为涂料提供优异的表面性能，增容，增稠以及提高附着力。

所述麦饭石是一种天然的硅酸盐矿物，无毒。麦饭石具有双重的吸附性：一方面是因为它以硅酸盐为主，具有很好的吸附性；另一方面由于麦饭石多含高岭石等黏土矿物，是多孔性海绵状特殊结构，有强烈的静电引力。

所述电气石粉具有压电性、热释电性、导电性、远红外辐射和释放负离子性等独特性能。电气石能够产生永久性微弱电流为0.06mA，与人体的生物电流相匹配，促使血液循环顺畅，远红外线能够渗透到身体深层部位，温暖细胞，促进血液循环，使新陈代谢顺畅。电气石能够释放负离子，输送负电荷给细菌、灰尘、烟雾微粒以及水滴等，电荷与这此微粒相结合聚成球而下沉，从而达到净化空气的目的。电气石能够产生氧化能力极强的-OH，可发生连续的氧化还原反应，有效地降解空气中有毒有害物质及杀灭多种微生物。

所述二氧化钛为白色疏松粉末，2000目以上，纳米二氧化钛的含量为99.8％以上，通过一定能级光的照射后，产生氧化能力极强的-OH，可发生连续的氧化还原反应，具有光化学活性，有效地降解空气中有毒有害物质及杀灭多种微生物，并抑制细菌的生长和病毒的活性，达到空气净化、杀菌、除臭、防霉的目的，由于降解后的生成物是CO₂和H₂O，所以无污染；另外，锐钛型二氧化钛具有遮盖力强、着色力高、耐候性好等特点，添加锐钛型二氧化钛还能增强粘合力、提高白静度、消毒防霉之功效。

所述二氧化铈粉，安全可靠，性能稳定，与水及有机物不发生化学反应，利用该稀土元素的辐射能量高，半衰减期长的特点，促进电气石进一步对空气的电离，所需量以确保促进电气石电离为合适。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

1.本发明选用硅藻土、麦饭石能有效地吸附室内空气中的苯、二甲苯、甲醛等有毒有害物，具有超强的吸附性能。

2.二氧化钛为白色疏松粉末产生氧化能力极强的-OH，有效地降解空气中有毒有害物质及杀灭多种微生物，无污染，降解后的生成物是CO₂和H₂O。

3.电气石能够释放负离子，输送负电荷给细菌、灰尘、烟雾微粒以及水滴等，电荷与这此微粒相结合聚成球而下沉，从而达到净化空气的目的。电气石能够产生氧化能力极强的-OH，可发生连续的氧化还原反应，有效地降解空气中有毒有害物质及杀灭多种微生物。

4.本发明添加剂能有效地吸附并降解室内空气中的苯、甲苯、二甲苯、甲醛等有毒有害物，具有超强的吸附和降解性能，能够持久提供负离子和远红外等。

具体实施方式

下面通过非限定性的实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

一种新型内墙环保添加剂，主要成分按质量百分数计为：硅藻土粉35份，麦饭石粉25份，电气石粉35份，二氧化钛粉5份。

所述硅藻土粉主要成分是无定形SiO₂，是一种惰性非金属矿物质，也是一种天然的环保功能性纳米级微孔材料。

所述麦饭石是一种天然的硅酸盐矿物，无毒。孔径为纳米级，400目以上。

所述电气石粉是铁电气石，不透明，黑色，是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物，1000目以上。

所述二氧化钛为白色疏松粉末，2000目以上，纳米二氧化钛的含量为99.8％。

其制备方法为：

按上述配方比例称取相应物质，放入反应器内20℃下搅拌30min，用搅拌器搅拌均匀，转速100r/min，即得所需添加剂。

按照实施例1制备的添加剂，24小时甲醛去除率达56.7％，还可持久释放负离子，每立方厘米负离子释放量达2000个以上。

实施例2：

一种可释放空气负离子添加剂，主要成分按质量百分数计为：硅藻土粉33份，麦饭石粉25份，电气石粉35份，二氧化钛粉5份，二氧化铈粉2份。

所述硅藻土粉主要成分是无定形SiO₂，是一种惰性非金属矿物质，也是一种天然的环保功能性纳米级微孔材料。

所述麦饭石是一种天然的硅酸盐矿物，无毒。孔径为纳米级，400目以上。

所述电气石粉是铁电气石，不透明，黑色，是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物，1000目以上。

所述二氧化钛为白色疏松粉末，2000目以上，纳米二氧化钛的含量为99.8％。

其制备方法为：

按上述配方比例称取相应物质，放入反应器内25℃下搅拌10min，用搅拌器搅拌均匀，转速150r/min，即得所需添加剂。

按照实施例2制备的添加剂，24小时甲醛去除率达59.6％，还可持久大量释放负离子，每立方厘米负离子释放量达2000个以上。

Claims (6)

1.一种新型内墙环保添加剂，其特征在于，所述添加剂主要成分按质量份数计为：硅藻土粉30～40份，麦饭石粉20～25份，电气石粉30～40份，二氧化钛粉2～5份。

2.根据权利要求1所述的一种新型内墙环保添加剂，其特征在于，所述硅藻土粉为400目以上；所述麦饭石粉为400目以上；所述电气石粉为1000目以上；所述二氧化钛粉为2000目以上。

3.根据权利要求1所述的一种新型内墙环保添加剂，其特征在于，所述添加剂主要成分按质量份数计为：硅藻土粉35份，麦饭石粉25份，电气石粉35份，二氧化钛粉5份。

4.根据权利要求1所述的一种新型内墙环保添加剂，其特征在于，所述添加剂还包括按质量份数计为：二氧化铈粉1～2份。

5.根据权利要求4所述的一种新型内墙环保添加剂，其特征在于，所述添加剂主要成分按质量份数计为：硅藻土粉33份，麦饭石粉25份，电气石粉35份，二氧化钛粉5份，二氧化铈粉2份。

6.如权利要求1所述的一种新型内墙环保添加剂的制备方法，其特征在于，按配方比例称取相应物质，放入反应器内20～25℃下均匀搅拌10～30min，转速100～150r/min，即得所需添加剂。