一种新型纳米空气净化内墙涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型纳米空气净化内墙涂料及其制备方法，是将纳米SiO2‑TiO2气凝胶光催化剂和负离子材料作为涂料中的功能性填料通过将所制备的纳米气凝胶光催化剂/负离子材料分散液与硅丙乳液或苯丙乳液混合，并加入适量分散剂、润湿剂、成膜助剂、消泡剂等助剂而获得。本发明专利技术涂料添加了具有高效吸附性能的气凝胶粒子和具有光催化降解作用的光催化粒子，气凝胶的高效吸附作用能够促进光催化降解过程，负离子材料可以分解光催化降解过程产生的水份，从而进一步促进气凝胶对有毒有害气体的进一步吸附，吸附/光催化降解协同作用并相互促进，能够更为有效地消除空气中的有害气体和细菌，空气净化效果将更为高效和长久。

【技术实现步骤摘要】
一种新型纳米空气净化内墙涂料及其制备方法
本专利技术属于环保型功能涂料及空气净化
，涉及一种新型纳米空气净化内墙涂料及其制备方法。
技术介绍
随着资源节约型和环境友好型社会的不断发展和进步，溶剂型涂料的使用受到一定的限制，涂料的开发开始逐步趋向高性能、高档次、多功能以及绿色环保的方向发展，水性涂料特别是空气净化型涂料应运而生，成为近些年来人们日益关注和研究的热点。例如专利ZL02810799.3中专利技术了一种具有光催化活性和吸附性能的光催化涂料，其中吸附剂以镁或钙的硅酸盐或硅藻土为主，光催化剂则以TiO2或ZnO为主，其涂料本身为溶剂性涂料。专利ZL200510011793.8提供了一种氮掺杂纳米二氧化钛改性光催化涂料，该专利中介绍的是将掺杂氮的纳米加入到水性涂料中，使其具有光催化作用。专利CN1962776A提供了一种复合空气净化涂料，它以水、水性乳液为主要成分，通过添加负离子浆体、抗菌剂、植物清香剂，使其能够持续释放负离子和对空气中的甲醛、苯、氨等有害气体具有较高的去除率。目前，空气净化涂料大多是通过涂料中TiO2等光催化活性粒子的光催化降解作用或负离子作用或利用硅藻土等吸附剂达到空气净化的效果。然而，据报道，涂料中单独添加吸附粒子和光催化粒子，往往由于吸附性粒子和光催化粒子的吸附饱和以及光催化降解极限而使空气净化效果不明显。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种新型纳米空气净化内墙涂料及其制备方法，解决现有技术中空气净化涂料净化效果不佳的问题。本专利技术的技术方案是：一种新型纳米空气净化内墙涂料，所述涂料中含有空气净化因子，所述空气净化因子由气凝胶光催化粒子和负离子材料粒子组成，其中，所述气凝胶光催化粒子为TiO2-SiO2复合气凝胶粒子；所述负离子材料为纳米电气石或蛋白石页岩粉中的至少一种；所述空气净化因子占涂料总质量的5～20％，优选为5～10％，最优选为15％；其中，所述TiO2-SiO2复合气凝胶粒子与负离子材料的质量比为1:10～1:50，优选为1:20。所述TiO2-SiO2复合气凝胶粒子按下述方法制备：首先由正硅酸乙酯或正硅酸甲酯与钛酸四丁酯通过溶胶凝胶法制备复合溶胶，将其陈化成为凝胶后，经过溶剂交换/表面改性处理，最后经二氧化碳超临界干燥处理，获得复合气凝胶，研磨后获得复合气凝胶粒子。所述TiO2-SiO2复合气凝胶粒子是经过硅烷偶联剂KH560表面改性。所述TiO2-SiO2复合气凝胶粒子的粒径范围为0.1-2μm，优选为0.1-1μm。所述负离子材料电气石或蛋白石页岩超微粉的粒径范围为<200nm。所述负离子材料电气石或蛋白石页岩超微粉的粒径范围为为≤100nm。所述涂料，按质量百分比，由下述组分组成：其中，所述乳液为苯丙乳液或硅丙乳液或两者的混合乳液；所述防沉剂为水性锂皂石粉；所述的分散剂为高分子聚电解质型731分散剂或六偏磷酸钠；所述润湿剂为GENAPOLBE2410或P100烷基聚氧乙烯醚；所述消泡剂为迪高FoamexN；所述成膜助剂为乙二醇单丁醚或丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯。本专利技术所述涂料中还包括助剂，本专利技术所用助剂为本领域技术人员所熟知的用于涂料的助剂，包括分散剂、成膜助剂、消泡剂、流平剂、润湿剂、增稠剂等，本领域熟练的技术人员通过现有技术能够确定其选择及用量。本专利技术优选所述助剂由防沉剂、分散剂、润湿剂、成膜助剂、消泡剂组成。一种新型纳米空气净化内墙涂料的制备方法，包括下述工艺步骤：(1)首先按比例将防沉剂、润湿剂和分散剂加入了水中，搅拌均匀，再将纳米气凝胶光催化剂和负离子材料分散到溶液中，充分搅拌至其完全分散，得分散液；高速分散转速为5000r/min，高速分散时间为30min，超声波分散时间为10min时，使分散液的分散性达到最佳状态。(2)向步骤(1)所得分散液中加入水、乳液、消泡剂、成膜助剂等助剂，继续搅拌获得均匀的涂料。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于气凝胶的高效吸附性能、TiO2光催化剂良好的光催化性能以及负离子材料可释放负离子性能，制备了一种新型的纳米复合空气净化涂料。该种涂料中含有一定量的具有高效吸附性能的气凝胶吸附剂粒子以及具有光催化性能的TiO2光催化剂以及负离子材料可释放负离子性能。本专利技术在涂料中同时添加了具有高效吸附性能的气凝胶粒子和具有光催化降解作用的光催化粒子，气凝胶的高效吸附作用能够促进光催化降解过程，负离子材料可以分解光催化降解过程产生的水份，从而进一步促进气凝胶对有毒有害气体的进一步吸附，吸附/光催化降解协同作用并相互促进，能够更为有效地消除空气中的有害气体和细菌，与当前的空气净化涂料相比，空气净化效果将更为高效和长久。附图说明图1是实施例涂料中分散液的制备工艺图；图2是实施例新型纳米空气净化涂料的制备工艺图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。本专利技术中的空气净化因子为纳米SiO2-TiO2气凝胶光催化剂和负离子材料，气凝胶是一种轻质介孔材料，具有高孔容和高比表面积特点，具有高效的吸附性能。TiO2是具有光催化功能的光半导体材料，在其受光后能生成氢氧自由基，能有效地分解甲醛、苯等有机物，并且还能氧化去除氮氧化物及硫化物等，具有良好地空气净化效果，其强氧化作用还能破坏细菌的细胞壁和凝固病毒的蛋白质，从而具有良好地杀菌效果。同时负离子材料具有天然的永久性自发电极，能够产生具有很强的氧化还原作用的负氧离子，具有优良的抗菌杀菌功能。本专利技术将气凝胶的高效吸附性能、TiO2光催化剂的光催化性能和负离子材料自发产生负氧离子的功能结合在一起，开发出具有优异空气净化性能的涂料。本专利技术涂料能有效净化空气中的甲醛、苯、氨、PM2.5及其它有害物质，解决目前室内空气污染问题，实现绿色人居。本专利技术净化空气的机理：气凝胶极强的的吸附性可以快速的吸附空气中的甲醛等污染物，然后在TiO2光催化剂的作用下，发生反应HCHO+O2→CO2+H2O；电气石微粒周围存在着静电场现象，具有天然的永久性自发电极,可与降解反应所产生的水分和空气中的水分作用，将水分子电离成H+和OH-离子。由于H+移动速度很快(H+的移动速度是OH-的18倍)，迅速移向永久电极的负极，吸收一个电子，变成H2逸散到空气中，而OH-则与另外的水分子形成H3O2-。H3O2-即为空气负离子。负氧离子所带的负离子与有害物质所带的正离子发生凝聚成为较大的凝聚团沉降到地面，起到了去除空气中有害物质的作用。气凝胶、光催化剂和负离子材料三者的协同作用能够更为有效地消除空气中的有害物质，使空气净化效果更为高效和长久。实施例1制备含TiO2-SiO2复合气凝胶和负离子材料的复合空气净化涂料：以TiO2-SiO2复合气凝胶和负离子材料为空气净化因子的复合空气净化涂料的配制：(1)首先采用二氧化碳超临界干燥工艺制备TiO2-SiO2复合气凝胶，具体过程如下：以正硅酸乙酯或正硅酸甲酯为硅源，钛酸四丁酯为钛源，采用溶胶-凝胶法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型纳米空气净化内墙涂料，其特征在于：所述涂料中含有空气净化因子，所述空气净化因子由气凝胶光催化粒子和负离子材料粒子组成，其中，所述气凝胶光催化粒子为TiO2‑SiO2复合气凝胶粒子；所述负离子材料为纳米电气石或蛋白石页岩粉中的至少一种；所述空气净化因子占涂料总质量的5～20％，其中，所述TiO2‑SiO2复合气凝胶粒子与负离子材料的质量比为1:10～1:50。

【技术特征摘要】
1.一种新型纳米空气净化内墙涂料，其特征在于：所述涂料中含有空气净化因子，所述空气净化因子由气凝胶光催化粒子和负离子材料粒子组成，其中，所述气凝胶光催化粒子为TiO2-SiO2复合气凝胶粒子；所述负离子材料为纳米电气石或蛋白石页岩粉中的至少一种；所述空气净化因子占涂料总质量的5～20％，其中，所述TiO2-SiO2复合气凝胶粒子与负离子材料的质量比为1:10～1:50。2.根据要求1所述的新型纳米空气净化内墙涂料，其特征在于：所述TiO2-SiO2复合气凝胶粒子按下述方法制备：首先由正硅酸乙酯或正硅酸甲酯与钛酸四丁酯通过溶胶凝胶法制备复合溶胶，将其陈化成为凝胶后，经过溶剂交换/表面改性处理，最后经二氧化碳超临界干燥处理，获得复合气凝胶，研磨后获得复合气凝胶粒子。3.根据要求2所述的新型纳米空气净化内墙涂料，其特征在于：所述TiO2-SiO2复合气凝胶粒子是经过硅烷偶联剂KH560表面改性。4.根据要求1所述的新型纳米空气净化内墙涂料，其特征在于：所述TiO2-SiO2复合气凝胶粒子的粒径范围为0.1-2μm。5.根据权利要求1所述的新型纳米空气净化内墙涂料，其特征在于：所述负离子材料电气石或蛋白石页岩超微粉的粒径范围为<200nm。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪慧宇，王毅，褚鹏，栗涛，董浩，王建伟，姚宏亮，高亮，
申请(专利权)人：天津市建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12