一种防火-光催化协同性能功能涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开的一种防火‑光催化协同性能功能涂料，由基料、阻燃填料、光催化颜料、成膜物质、分散剂、成炭剂、润湿剂、发泡剂、流平剂、增稠剂、催干剂、助干剂、碱激发剂等原料经催化颜料红土镍矿渣改性TiO2的制备、防火‑光催化协同性能功能涂料白浆的制备及防火‑光催化协同性能功能涂料的制备三个步骤制得。采用上述方法制备的涂料工艺简单、操作便利、对环境友好、制造成本低、不仅防火性能高而且光催化降解甲醛效率高。

A Fire-retardant-Photocatalytic Collaborative Functional Coating and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种防火-光催化协同性能功能涂料及其制备方法
本专利技术属于光催化涂料领域，具体涉及防火-光催化协同性能功能涂料及其制备方法。
技术介绍
铬铁渣是火法冶炼含铬铁合金时所产生的含铬废渣，主要是矿热炉法冶炼高碳铬铁时产生，其主要化学成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、Cr2O3、SO3、P2O5等。硅藻土是一种硅质岩石，其主要化学成分为SiO2，由于杂质含量高，不能直接利用，需要进行深度加工。目前大量铬铁渣与硅藻土的堆存，不仅占用宝贵土地，而且还会对周围环境和地下水造成污染。因此，如何大规模、高附加值的利用铬铁渣与硅藻土，实现环境减负，企业增效，是一个迫切需要解决的问题。涂料行业中普遍采用金属元素和稀土元素对热稳定性较好的无机颜料TiO2进行改性，以达到改善TiO2量子效率很低、光催化活性低、可见光利用率低的目的，实现提高改性TiO2对可见光的吸收能力。目前利用金属元素和稀土元素对TiO2进行改性存在成本高且工艺复杂的问题。
技术实现思路
为了解决利用金属元素和稀土元素对TiO2进行改性存在成本高且工艺复杂的问题，以及涂料填料无阻燃性能的缺点，本专利技术利用铬铁渣对TiO2进行改性作为光催化颜料、硅藻土微粉作为阻燃填料制备功能涂料，并且对搅拌速度、搅拌时间、搅拌温度、升温速度、煅烧温度等进行控制，以期实现冶金固废的高附加值循环利用，获得具有光催化性能与防火性能的功能涂料。为实现上述目的，本专利技术所述的防火-光催化协同性能功能涂料，该涂料的组成及各组分物质的质量百分比如下：其中，基料为磷酸二氢铝；阻燃填料为硅粉微粉；光催化颜料为红土镍矿渣改性TiO2；成膜物质为丙烯酸乳液；分散剂为三聚磷酸钠；成炭剂为山梨醇；润湿剂为丙烯酸钠盐；发泡剂为三聚氰胺；流平剂为聚醚改性聚硅氧烷；增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液；催干剂为氧化铅；助干剂为锌粉；碱激发剂为氢氧化钠；水为去离子水。上述防火-光催化协同性能功能涂料的制备方法，采用如下技术方案：步骤一，光催化颜料红土镍矿渣改性TiO2的制备：首先，按钛酸四丁酯与无水乙醇体积比1∶3配比，用恒温磁力搅拌器在600r/min～800r/min的条件下搅拌30min～45min后得到均匀透明溶液，再将溶有红土镍矿渣微粉的稀硝酸溶液在800r/min～1000r/min的条件下缓慢加入上述溶液，在800r/min～1000r/min条件下搅拌45min～60min后得到液体溶胶，于室温下陈化形成干凝胶，然后将所得的干凝胶放入中温实验炉中以1.5℃/min～2.5℃/min升到600℃～800℃，恒温2h，自然冷却至室温，得到光催化颜料红土镍矿渣改性TiO2；步骤二，防火-光催化协同性能功能涂料白浆的制备：将分散剂与水在1000r/min～1500r/min条件下搅拌5min～10min后，依次加入基料与阻燃填料于1000r/min～1500r/min条件下搅拌5min～10min后，加入步骤一所制备的光催化颜料红土镍矿渣改性TiO2，并在1000r/min～1500r/min条件下搅拌5min～10min后，依次加入成膜物质、成炭剂、润湿剂和发泡剂在800r/min～1000r/min条件下搅拌15min～45min后，得到防火-光催化协同性能功能涂料白浆；步骤三，防火-光催化协同性能功能涂料的制备：将步骤二所得的防火-光催化协同性能功能涂料白浆倒入调漆缸中于500r/min～800r/min条件下搅拌10min～20min后，依次加入流平剂、增稠剂、催干剂、助干剂和碱激发剂在500r/min～800r/min条件下搅拌15min～45min后，得到防火-光催化协同性能功能涂料。采用上述技术方案，一方面，利用稀硝酸溶液对红土镍矿渣中含有的SiO2、FeO、Al2O3、CaO、MgO、Cr2O3、MnO等进行部分溶解后对TiO2进行改性，实现红土镍矿渣改性TiO2在可见光源下光催化降解甲醛的目的；另一方面，硅粉微粉中含有大量的硅元素，在碱激发剂的作用下硅粉微粉形成致密的无定型硅质层，从而提高阻燃效果。进一步的，在所述步骤一中所制得的光催化颜料红土镍矿渣改性TiO2中红土镍矿渣微粉的质量含量为40％～60％。进一步的，所述步骤一中的钛酸四丁酯、无水乙醇与硝酸均为分析纯。综上所述本专利技术的有益效果：利用红土镍矿渣对TiO2进行改性作为光催化颜料、硅粉微粉作为阻燃填料制备防火-光催化协同性能功能涂料，不仅开拓了冶金固废利用的新途径，而且实现了冶金固废的高附加值的应用，达到“以废增效”的目的；不仅解决了利用金属元素和稀土元素对TiO2进行改性存在成本高且工艺复杂的问题，以及涂料填料无阻燃性能的缺点，赋予防火涂料全新的功能，开拓了新型功能涂料的途径，而且降低了光催化防火涂料生产成本30％左右，提高了其市场竞争力；采用此种方法制备的涂料工艺简单、操作便利、对环境友好、制造成本低、不仅防火性能高而且光催化降解甲醛效率高。附图说明图1为HJC-1型环境测试舱模拟可见光源下室内环境示意图；图2为耐火性实验示意图；图中：1、温湿度传感器；2、采样口；3、风扇；4、可见光源；5、酒精喷灯；6、支撑物；7、带铁夹的铁架台；8、测试板；a、甲醛气体；b、防火-光催化协同性能功能涂料。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明：实施例1以制备本专利技术产品100g为例所用的组分及其质量配比为：其中，基料为磷酸二氢铝；阻燃填料为硅粉微粉；光催化颜料为红土镍矿渣改性TiO2；成膜物质为丙烯酸乳液；分散剂为三聚磷酸钠；成炭剂为山梨醇；润湿剂为丙烯酸钠盐；发泡剂为三聚氰胺；流平剂为聚醚改性聚硅氧烷；增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液；催干剂为氧化铅；助干剂为锌粉；碱激发剂为氢氧化钠；水为去离子水。步骤一，光催化颜料红土镍矿渣改性TiO2的制备：首先，按钛酸四丁酯与无水乙醇体积比1∶3配比，用恒温磁力搅拌器在800r/min条件下搅拌35min后得到均匀透明溶液，再将溶有红土镍矿渣微粉的稀硝酸溶液在900r/min条件下缓慢加入上述溶液，在800r/min条件下搅拌60min后得到液体溶胶，并在室内陈化形成干凝胶，然后将干凝胶放入中温实验炉中以1.5℃/min升到700℃，恒温2h，自然冷却至室温，得到红土镍矿渣改性TiO2。所述红土镍矿渣改性TiO2中红土镍矿渣微粉质量百分数为45％；所述钛酸四丁酯、无水乙醇与硝酸均为分析纯。步骤二，防火-光催化协同性能功能涂料白浆的制备：将分散剂与水在1500r/min条件下搅拌7min后，依次加入基料与阻燃填料在1300r/min条件下搅拌10min后，加入光催化颜料在1000r/min条件下搅拌5min后，依次加入成膜物质、成炭剂、润湿剂和发泡剂在900r/min条件下搅拌45min后，得到防火-光催化协同性能功能涂料白浆。步骤三，防火-光催化协同性能功能涂料的制备：将防火-光催化协同性能功能涂料白浆倒入调漆缸中在500r/min条件下搅拌20min后，依次加入流平剂、增稠剂、催干剂、助干剂和碱激发剂在600r/min条件下搅拌15min后，得到防火-光催化协同性能功能涂料。实施例2以制备本专利技术产品100g为例所用的组分及其质量配比为：其中，基料为磷酸二氢铝；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防火‑光催化协同性能功能涂料，其特征在于，该涂料的组成及各组分物质的质量百分比如下：

【技术特征摘要】
1.一种防火-光催化协同性能功能涂料，其特征在于，该涂料的组成及各组分物质的质量百分比如下：所述基料为磷酸二氢铝；所述阻燃填料为硅粉微粉；所述光催化颜料为红土镍矿渣改性TiO2；所述成膜物质为丙烯酸乳液；所述分散剂为三聚磷酸钠；所述成炭剂为山梨醇；所述润湿剂为丙烯酸钠盐；所述发泡剂为三聚氰胺；所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷；所述增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液；所述催干剂为氧化铅；所述助干剂为锌粉；所述碱激发剂为氢氧化钠；所述水为去离子水。2.根据权利要求1所述的防火-光催化协同性能功能涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，光催化颜料红土镍矿渣改性TiO2的制备：首先，按钛酸四丁酯与无水乙醇体积比1∶3配比，用恒温磁力搅拌器在600r/min～800r/min的条件下搅拌30min～45min后得到均匀透明溶液，再将溶有红土镍矿渣微粉的稀硝酸溶液在800r/min～1000r/min的条件下缓慢加入上述溶液，在800r/min～1000r/min条件下搅拌45min～60min后得到液体溶胶，于室温下陈化形成干凝胶，然后将所得的干凝胶放入中温实验炉中以1.5℃/min～2.5℃/min升到600℃～800℃，恒温2h，自然冷却至室温，得到光催化颜料红土镍矿渣改性TiO2；步骤二，防火-光催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智懿，刘亚沁，张浩，
申请(专利权)人：榆林学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61