本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，具體涉及一種光催化凈醛納米質(zhì)感漆的制備方法。

背景技術(shù)：

涂料在中國(guó)傳統(tǒng)名稱為油漆，是一種常用的表面裝飾材料。所謂涂料是涂覆在被保護(hù)或被裝飾的物體表面，并能與被涂物形成牢固附著的連續(xù)薄膜，又稱漆膜或者涂層。在車輛、裝飾、軍事、交通、建筑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其中建筑涂料是最常用的建材，在整個(gè)涂料市場(chǎng)中占據(jù)了大部分市場(chǎng)份額。傳統(tǒng)的油漆通常由成膜物質(zhì)、顏填料、溶劑、助劑等組成。

中國(guó)涂料產(chǎn)業(yè)在建筑行業(yè)的推動(dòng)下日益壯大。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2011年中國(guó)建筑涂料總計(jì)產(chǎn)量約351.82萬噸，同比增長(zhǎng)30％以上。由此可知，中國(guó)建筑涂料產(chǎn)業(yè)雖然經(jīng)歷了2008年全球性金融危機(jī)的影響、原材料價(jià)格上漲帶來的壓力，但其發(fā)展勢(shì)頭依然不減，且還保持著較高的增長(zhǎng)率。

內(nèi)墻涂料是家庭裝修的必備材料，目前隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)裝修用的內(nèi)墻乳膠涂料的要求越來越高，甲醛釋放比較高的聚乙烯醇縮甲醛類涂料已經(jīng)逐漸淘汰，各種釋放負(fù)離子、低VOC的環(huán)保型內(nèi)墻涂料使用越來越多，在健康型和環(huán)保方面進(jìn)了一大步，如何發(fā)展健康環(huán)保的涂料成為了人們?nèi)找骊P(guān)注的問題。特別是近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，居住條件的不斷改善，對(duì)涂料的要求也不僅僅是達(dá)到裝飾美觀的效果，還需要具有特殊的功能，以提高自身的生活環(huán)境質(zhì)量。二氧化鈦納米粉，具有極低的毒性和價(jià)格被廣泛的使用。常用的內(nèi)墻涂料只是直接在涂料中添加二氧化鈦納米粉，利用二氧化鈦納米粉的光催化效應(yīng)達(dá)到凈化甲醛的目的，但是，普通的二氧化鈦納米粉的光催化光波長(zhǎng)都在紫外光范圍，室內(nèi)的照明通常都是可見光，因此，凈化甲醛的效果并不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種光催化凈醛納米質(zhì)感漆的制備方法，其目的在于解決居室內(nèi)墻面在可見光范圍內(nèi)進(jìn)行光催化凈化室內(nèi)甲醛的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)技術(shù)方案為：一種光催化凈醛納米質(zhì)感漆的制備方法，該涂料按重量份數(shù)配比，具體步驟如下：

步驟1，A溶液，將10份鈦酸四丁酯溶解在攪拌條件下溶解于5～10份乙醇和5～8份乙酸的混合溶液中，然后加入0.8～2.16份的聚乙烯吡咯烷酮和0.1～1.5份氯金酸，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

B溶液，在攪拌條件下將2～6份乙酰丙酮、5～10份乙醇和5～7份乙酸混合，并將2.4～6.48份礦物油加入上述混合溶液中，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

步驟2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)得到制備金/二氧化鈦納米管的前驅(qū)膠體溶液；

步驟3，將步驟2制得的前驅(qū)體溶液放入內(nèi)徑為1～1.2mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉(zhuǎn)動(dòng)Φ＝100mm的鋁輥，接收距離為18～20cm，紡絲電壓為15～20kV，進(jìn)行靜電紡絲；

步驟4，將經(jīng)過步驟3處理得到的前驅(qū)體產(chǎn)物立即進(jìn)行冷卻，然后置于馬弗爐中，以1～2.5℃每分鐘的升溫速率升至450～550℃并保溫?zé)Y(jié)1～3小時(shí)，得到螺旋型金/二氧化鈦納米管；

步驟5，取步驟4制得的螺旋型金/二氧化鈦納米管10～15份攪拌超聲分散于200～300份水中，配成懸濁液；

步驟6，以1℃/分鐘的速率提高懸濁液的溫度至50～60℃并保溫，以4～5ml/分鐘的速度加入檸檬酸飽和溶液0.2～0.6份，攪拌1～3小時(shí)；

步驟7，在步驟6制得的懸濁液中加入適量氨水調(diào)整pH值至8～9，得到穩(wěn)定分散的介孔金/二氧化鈦納米管添加劑；

步驟8，在步驟7制得的添加劑中加入丙二醇8～15份，成膜助劑10～20份，潤(rùn)濕劑1～3份，防腐劑1～3份，羥乙基纖維素1～3份，分散劑4～8份，在研磨機(jī)中以400～600轉(zhuǎn)/分鐘攪拌3小時(shí)混合均勻；

步驟9，在步驟8混合形成的混合物中加入鈦白粉150～300份，重鈣80～120份，高嶺土60～100份，滑石粉40～60份，在高速研磨機(jī)中以2000～4000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分研磨3小時(shí)；

步驟10，在步驟9混合形成的混合物中加入丙烯酸乳液200～400份，消泡劑1～3份，增稠劑10～15份；最后在研磨機(jī)中以400～600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌3小時(shí)均勻混合，最后過濾裝桶，得到光催化凈醛納米質(zhì)感漆成品。

本方案優(yōu)點(diǎn)在于：內(nèi)墻納米涂料中的納米金顆?？梢栽黾蛹{米二氧化鈦的導(dǎo)帶，降低電子遷移所需要的能量，即產(chǎn)生等離子體共振效應(yīng)，使得螺旋型金/二氧化鈦納米管可吸收的光范圍擴(kuò)大，可以吸收可見光進(jìn)行光催化作用。并且金具有極佳的導(dǎo)電性，能夠促進(jìn)螺旋型二氧化鈦納米管中載流子的傳輸，進(jìn)一步提高光催化氧化甲醛的性能。并且螺旋型二氧化鈦納米管不易發(fā)生團(tuán)聚，同時(shí)，螺旋型的微觀納米結(jié)構(gòu)不僅提高了比表面積，并且使其釘扎在涂料顆粒中，相比于普通的二氧化鈦納米管與涂料顆粒的結(jié)合更加緊密。

進(jìn)一步，所述潤(rùn)濕劑為烷基酚聚氧乙烯醚；成膜助劑為聚氨酯乳液；發(fā)泡劑為聚硅氧烷類消泡劑；防腐劑為道維希爾-75；分散劑為十二烷基苯磺酸鈉；增稠劑為聚氨酯高分子化合物水溶液。

進(jìn)一步：所述二氧化鈦納米管的配方，A溶液：10份鈦酸四丁酯、7.5份乙醇、6.5份乙酸、1.48份聚乙烯吡咯烷酮；B配方：4份乙酰丙酮、7.5份乙醇、6份乙酸、4.44份礦物油；發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用上述配比制備的內(nèi)墻納米涂料凈醛效果好。

進(jìn)一步：所述B溶液為：4份乙酰丙酮、7.5份乙醇、6份乙酸、5份碳量子點(diǎn)、4.44份礦物油，發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入碳量子點(diǎn)可以得到具有介孔結(jié)構(gòu)的螺旋型金/二氧化鈦納米管；

進(jìn)一步：所述金/二氧化鈦納米管的加入量的質(zhì)量份數(shù)為13份，發(fā)明人通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用上述配比制得的內(nèi)墻納米涂料凈醛效果好。

進(jìn)一步：所述馬弗爐的升溫速率為1.5℃/min，發(fā)明人通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用上述參數(shù)金/二氧化鈦納米微觀結(jié)構(gòu)保存完整比表面積大。

進(jìn)一步：所述馬弗爐保溫時(shí)間為1.5小時(shí)，發(fā)明人通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用上述參數(shù)制備的金/二氧化鈦納米微觀結(jié)構(gòu)保存完整，晶體顆粒度小。

進(jìn)一步：所述金/二氧化鈦納米管在所述二氧化鈦納米管在馬弗爐焙燒條件為惰性氣體氣氛下，發(fā)明人通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用上述參數(shù)，可以產(chǎn)生氧空位，降低二氧化鈦電子空穴的復(fù)合率。

進(jìn)一步：所述金/二氧化鈦納米管在馬弗爐焙燒的惰性氣體條件為氬氣氣氛，發(fā)明人通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用上述參數(shù)制備的內(nèi)墻納米涂料凈醛效果好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例5中添加的螺旋型金/二氧化鈦納米管的掃描電子顯微鏡圖；

圖2是本發(fā)明光催化凈醛納米質(zhì)感漆實(shí)施例5紫外可見吸收光譜圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

以下所述“份數(shù)”均為“質(zhì)量份數(shù)”。

實(shí)施例1：

一種光催化凈醛納米質(zhì)感漆的制備方法其具體制備方法如下，

步驟1：A溶液：將10份鈦酸四丁酯溶解在5份無水乙醇和5份乙酸的混合溶液中，然后加入0.8份聚乙烯吡絡(luò)烷酮和0.1份氯金酸，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

B溶液：在攪拌條件下將2份乙酰丙酮和5份無水乙醇溶解和5份無水乙酸混合，加入2.4份礦物油混合均勻，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

步驟2：按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)得到制備金/二氧化鈦納米管的前驅(qū)膠體溶液；

步驟3：將上述前驅(qū)體溶液放入內(nèi)徑為1mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉(zhuǎn)動(dòng)直徑為100mm的鋁輥，接收距離為18cm，紡絲電壓為15kV，進(jìn)行靜電紡絲；

步驟4：將經(jīng)過步驟3處理得到的前驅(qū)體產(chǎn)物立即進(jìn)行干冰冷卻，然后置于馬弗爐中，以1℃每分鐘的升溫速率升至450℃并保溫?zé)Y(jié)1小時(shí)，得到螺旋型金/二氧化鈦納米管；

步驟5：取步驟4制得的螺旋型金/二氧化鈦納米管10份在攪拌條件下分散于200份水中，配成懸濁液；

步驟6：以1℃/分鐘的速率提高懸濁液的溫度至50～60℃保溫，以4ml/分鐘的速度加入檸檬酸飽和溶液0.2份，攪拌1小時(shí)；

步驟7：在步驟6制得的懸濁液中加入適當(dāng)氨水調(diào)整pH值至8，得到穩(wěn)定分散的金/二氧化鈦添加劑；

步驟8：在步驟7制得的懸濁液中加入丙二醇8份，聚氨酯乳液10份，烷基酚聚氧乙烯醚1份，道維希爾-751份，羥乙基纖維素1份，十二烷基苯磺酸鈉4份，在研磨機(jī)中以400轉(zhuǎn)/分鐘攪拌3小時(shí)混合均勻；

步驟9：在步驟8混合所得的混合物中加入鈦白粉150份，重鈣80份，高嶺土60份，滑石粉40份，在高速研磨機(jī)中以2000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分研磨3小時(shí)；

步驟10：在步驟9制得的混合物中加入丙烯酸乳液200份，聚硅氧烷類消泡劑1份，聚氨酯高分子化合物水溶液10份；最后在研磨機(jī)中以400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌3小時(shí)均勻混合，最后過濾裝桶，得到光催化凈醛納米質(zhì)感漆。

實(shí)施例2：

一種光催化凈醛納米質(zhì)感漆的制備方法其具體制備方法如下：

步驟1：A溶液：將10份鈦酸四丁酯溶解在10份無水乙醇和8份乙酸的混合溶液中，然后加入1.5份氯金酸和2.16份聚乙烯吡咯烷酮并混合均勻，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

B溶液：在攪拌條件下將6份乙酰丙酮和10份無水乙醇溶解和7份無水乙酸混合，加入2.4份礦物油，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

步驟2：按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)得到制備金/二氧化鈦納米管的前驅(qū)膠體溶液；

步驟3：將步驟2制得的前驅(qū)體溶液放入內(nèi)徑為1.2mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉(zhuǎn)動(dòng)直徑為100mm的鋁輥，接收距離為20cm，紡絲電壓為20kV，進(jìn)行靜電紡絲；

步驟4：將步驟3處理得到的前驅(qū)體產(chǎn)物立即進(jìn)行干冰冷卻，然后置于馬弗爐中，以2.5℃每分鐘的升溫速率升至550℃并保溫?zé)Y(jié)3小時(shí)，得到螺旋型金/二氧化鈦納米管；

步驟5：取步驟4制得的螺旋型金/二氧化鈦納米管15份在攪拌條件下分散于300份水中，制成懸濁液；

步驟6：以1℃/分鐘的速率提高懸濁液的溫度至60℃保溫，以5ml/分鐘的速度加入檸檬酸飽和溶液0.6份，攪拌3小時(shí)；

步驟7：在懸濁液中加入適當(dāng)氨水調(diào)整pH值至9，得到穩(wěn)定分散的金/二氧化鈦添加劑；

步驟8：在步驟7制得的添加劑中加入丙二醇15份，聚氨酯乳液20份，烷基酚聚氧乙烯醚3份，道維希爾-753份，羥乙基纖維素3份，十二烷基苯磺酸鈉8份，在研磨機(jī)中以600轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?小時(shí)混合均勻；

步驟9：在步驟8所得的混合物中加入鈦白粉300份，重鈣120份，高嶺土100份，滑石粉60份，在高速研磨機(jī)中以4000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下充分研磨3小時(shí)；

步驟10：在步驟9所得的混合物中加入丙烯酸乳液200份，聚硅氧烷類消泡劑1份，聚氨酯高分子化合物水溶液10份；最后在研磨機(jī)中以600轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下攪拌3小時(shí)均勻混合，最后過濾裝桶，得到光催化凈醛納米質(zhì)感漆。

實(shí)施例3：

一種光催化凈醛納米質(zhì)感漆的制備方法其具體制備方法如下：

步驟1：A溶液：將10份鈦酸四丁酯溶解在7.5份無水乙醇和6.5份乙酸的混合溶液中，然后加入1份氯金酸和1.48份聚乙烯吡咯烷酮并混合均勻，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

B溶液：在攪拌條件下將4份乙酰丙酮和7.5份無水乙醇溶解和6份無水乙酸混合，加入4.44份礦物油、1份氯金酸混合均勻，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)；

步驟2：按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)得到制備金/二氧化鈦納米管的前驅(qū)膠體溶液；

步驟3：將上述前驅(qū)體溶液放入內(nèi)徑為1.1mm的噴絲頭，接收裝置為接地轉(zhuǎn)動(dòng)直徑為100mm的鋁輥，接收距離為19cm，紡絲電壓為18kV，進(jìn)行靜電紡絲；

步驟4：將步驟3處理得到的前驅(qū)體產(chǎn)物立即進(jìn)行液氮冷卻，然后置于馬弗爐中，以1.5℃每分鐘的升溫速率升至500℃并保溫?zé)Y(jié)3小時(shí)，得到螺旋型金/二氧化鈦納米管；

步驟5：取上述螺旋型金/二氧化鈦納米管13份攪拌超聲分散于250份水中，制成懸濁液；

步驟6：以1℃/分鐘的速率提高懸濁液的溫度至55℃保溫，以5ml/分鐘的速度加入檸檬酸飽和溶液0.4份，攪拌2小時(shí)；

步驟7：在懸濁液中加入適量氨水調(diào)整pH值至9，得到穩(wěn)定分散的金/二氧化鈦納米管添加劑；

步驟8：在步驟7制得的添加劑中加入丙二醇13份，聚氨酯乳液15份，烷基酚聚氧乙烯醚2份，道維希爾-752份，羥乙基纖維素2份，十二烷基苯磺酸鈉6份，在研磨機(jī)中以500轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?小時(shí)混合均勻；

步驟9：在步驟8制得的混合物中加入鈦白粉225份，重鈣100份，高嶺土80份，滑石粉50份，在高速研磨機(jī)中以3000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下充分研磨3小時(shí)；

步驟10：步驟9制得的加入丙烯酸乳液300份，聚硅氧烷類消泡劑2份，聚氨酯高分子化合物水溶液13份；最后在研磨機(jī)中以500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下攪拌3小時(shí)均勻混合，最后過濾裝桶，得到光催化凈醛納米質(zhì)感漆。

實(shí)施例4：

與實(shí)施例3相同的實(shí)驗(yàn)步驟與參數(shù)，但是制備螺旋型金/二氧化鈦納米管的B配方為4份乙酰丙酮、7.5份乙醇、6份乙酸、5份碳量子點(diǎn)、4.44份礦物油。

實(shí)施例5：

與實(shí)施例4相同的實(shí)驗(yàn)步驟，不同之處在于馬弗爐焙燒部分，本實(shí)施例為在氦氣氣氛下500℃焙燒1.5小時(shí)。

實(shí)施例6：

與實(shí)施例4相同的實(shí)驗(yàn)步驟，不同之處在于馬弗爐焙燒部分，本實(shí)施例為在氬氣氣氛下500℃焙燒1.5小時(shí)。

將以上實(shí)施例制得的納米涂料涂覆于20mm×90mm的玻璃片上，干燥后置于2500ml的密閉容器中。將三聚甲醛加熱至融化制得甲醛氣體，按照30ml/L的濃度用注射器注入到密閉的透明玻璃容器中，每天取樣品，按照GB/T15516～1955測(cè)量甲醛的含量，該實(shí)驗(yàn)總共持續(xù)三天，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表表1所示：

表1

如上表2實(shí)施例1～3可以觀察到，實(shí)施例3的光催化凈醛納米質(zhì)感漆的制備配方得到的涂料凈醛效果最好，通過實(shí)施例4～6的比較可以發(fā)現(xiàn)，在氦氣氣氛下焙燒后制成的光催化甲醛凈化效率最高。

如圖2為實(shí)施例5制備出的添加了螺旋型金/二氧化鈦納米管的光催化凈醛納米質(zhì)感漆以及未添加金的螺旋型二氧化鈦納米管的光催化凈醛納米質(zhì)感漆的紫外-可見吸收光譜圖，從圖2中，我們可以看出，添加了螺旋型金/二氧化鈦納米管的光催化凈醛納米涂料的吸收光譜明顯向可見光區(qū)移動(dòng)，且吸光度明顯增強(qiáng)。