技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种净化空气的内墙涂料及其制备方法。
背景技术
目前广泛使用的常规装饰材料带来的室内污染越来越引起人们的高度重视，近年来市场上出现了普通的环保涂料，这些涂料是指不污染环境不释放对人体有害物质，但质感差，不具备对室内空气的持久净化效果，不能满足对装饰效果和空气质量的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种净化空气的内墙涂料及其制备方法，具备良好的涂膜性能的基础上，采用吸附和光催化降解双重作用，具有高效抗菌和空气净化功能，环保安全，可以同时满足装饰效果和室内空气质量的要求。
本发明提供了如下的技术方案：一种净化空气的内墙涂料，包括以下份计的原料：
丙烯酸乳液70~80份、填料55~65份、纳米粒子包覆组分45~55份、助剂20~25份、植物萃取香精10~15份、颜料10~15份和去离子水80~90份；
所述填料包括以下份计的原料：膨润土15~20份、凹凸棒土10~15份、云母粉10~12份、电气石粉5~10份和硅藻土2~5份；
所述纳米粒子包覆组分包括以下份计的原料：水溶性纳米级硅溶胶20~30份、纳米抗菌剂15~25份、硼砂5~10份和水10~15份；
所述助剂包括以下份计的原料：抗甲醛剂2~8份、分散剂2~6份、防冻剂2~6份、消泡剂2~4份、润湿剂1~3份和偶联剂1~2份。
其中，丙烯酸乳液为苯丙乳液、硅丙乳液、纯丙乳液和醋丙乳液中的任一种。
其中，膨润土为300~400目膨润土；
凹凸棒土为200~300目凹凸棒土；
云母粉为500~600目云母粉；
电气石粉为400~500目电气石粉；
硅藻土为800~1000目超细硅藻土。
其中，纳米抗菌剂为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铝和纳米氧化锌中的一种或几种，纳米抗菌剂的粒度为60~70nm。
其中，抗甲醛剂为1，3-二甲基-2-咪唑烷酮，分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和聚丙烯酸铵中的一种或几种，防冻剂为氯化钙或乙二醇。
其中，消泡剂为氧化乙烯低聚物或者甲基硅油，润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，偶联剂为硅烷偶联剂。
其中，颜料为钛白粉、氧化铁红、炭黑和氧化铬绿中的任一种。
本发明提供的净化空气的内墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、制备纳米粒子包覆组分
按照配比称取水溶性纳米级硅溶胶、硼砂和纳米抗菌剂，先将水加入到反应器中，然后加入硼砂，边搅拌边加热，加热温度为80～90℃，搅拌25～40min后加入纳米抗菌剂和水溶性纳米级硅溶胶，继续搅拌40～60min得到悬浮液，将悬浮液放入干燥炉中干燥处理得到所述纳米粒子包覆组分，备用；
（2）、向配料釜中加入步骤（1）得到的纳米粒子包覆组分，按照配比依次加入剩余原料，混合均匀得到浆料组分，将浆料组分输送到高速分散釜内，以500~800r/min的转速继续搅拌分散60~80min，分散后的浆料组分输送到砂磨机内进行湿式砂磨，分散，得到所述净化空气的内墙涂料；
其中，步骤（1）中干燥炉的温度控制为100~300℃，所述纳米粒子包覆组分的水分小于0.3％。
本发明的有益效果：具备良好的涂膜性能的基础上，采用吸附和光催化降解双重作用，具有高效抗菌和空气净化功能，环保安全，可以同时满足装饰效果和室内空气质量的要求，具体如下：
（1）、本发明中添加纳米抗菌剂作为光触媒，具有很好的的催化活性，有效分解空气中的甲醛、苯等有害物质，较大程度上提高了空气净化速度；且纳米抗菌剂还有强烈的抑菌抗菌作用，保证长时间内的抑菌效果；
（2）、本发明中制备纳米粒子包覆组分，利用硼砂的水溶性及分子结合力，对纳米抗菌剂表面进行包覆处理，使其处于稳定状态，不易因出现二次团聚而使颗粒增大、效果降低，并且纳米抗菌剂在涂料中的使用量相对较低，生产成本比传统纳米抗菌剂显著降低，由于纳米抗菌剂能够在涂料体系中稳定分散，不易团聚，因此，涂料的涂膜细腻、平滑，可以在最大程度发挥涂料的装饰效果；
（3）、本发明使用的填料，各个原料具有较大的比表面积，不仅可以起到物理吸附的效果，而且还可以改善涂料整体的力学性能；其中，添加的电气石粉，可以产生负离子，具有净化空气和除去异味的作用；添加的凹凸棒土和硅藻土还具有调湿功能，当室内湿度过大，可将空气中多余的水分吸收储备，反之过于干燥时，可将水分释放，从而保持一定的室内温湿度；添加的云母粉抗开裂性能好，可以有效提高涂料耐磨性能；
（4）、本发明采用吸附和光催化降解双重作用，具体地，填料能够促进光催化降解过程，而光催化降解又可进一步促进填料颗粒对有毒气体的进一步吸附，吸附和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，与现有的空气净化涂料相比，空气净化效果将更为高效和长久；
（5）、本发明添加消泡剂，可以消除涂料中的泡沫提高涂料的流动性；添加硅烷偶联剂作为偶联剂，可以提高涂层与基体（涂料所要涂刷的材料）的常温粘接性，阻碍涂层开裂，改善涂料的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种净化空气的内墙涂料，包括以下份计的原料：
丙烯酸乳液 70份；
填料 55份；
纳米粒子包覆组分 45份；
助剂 20份；
植物萃取香精 10份；
颜料 10份；
去离子水 80份；
所述填料包括以下份计的原料：膨润土15份、凹凸棒土10份、云母粉10份、电气石粉5份和硅藻土2份；
所述纳米粒子包覆组分包括以下份计的原料：水溶性纳米级硅溶胶20份、纳米抗菌剂15份、硼砂5份和水10份；
所述助剂包括以下份计的原料：抗甲醛剂2份、分散剂2份、防冻剂2份、消泡剂2份、润湿剂1~份和偶联剂1份。
其中，
丙烯酸乳液为苯丙乳液。
膨润土为美国伊斯伍德公司提供的300目膨润土；
凹凸棒土为滁州市国星凹土有限公司提供的200目凹凸棒土；
云母粉为滁州志锐科技有限公司提供的500目云母粉；
电气石粉为奥麒化工有限公司提供的400目电气石粉；
硅藻土为南京海泰纳米材料有限公司提供的800目超细硅藻土；
纳米抗菌剂为纳米二氧化钛，纳米抗菌剂的粒度为60nm；
抗甲醛剂为南通生达化工有限公司生产的1，3-二甲基-2-咪唑烷酮；
分散剂为奥麒化工有限公司生产的三聚磷酸钠；
防冻剂为广州市晨丰化工生产的乙二醇；
消泡剂为毕克化学公司生产的氧化乙烯低聚物；
润湿剂为科莱恩化工有限公司生产的烷基酚聚氧乙烯醚；
偶联剂为陶氏化学公司生产的硅烷偶联剂；
颜料为广州市晨丰化工生产的钛白粉；
植物萃取香精为广东江门振鹏天然香料厂生产的植物萃取香精。
一种净化空气的内墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、制备纳米粒子包覆组分
按照配比称取水溶性纳米级硅溶胶、硼砂和纳米抗菌剂，先将水加入到反应器中，然后加入硼砂，边搅拌边加热，加热温度为80℃，搅拌25min后加入纳米抗菌剂和水溶性纳米级硅溶胶，继续搅拌40min得到悬浮液，将悬浮液放入干燥炉中干燥处理得到所述纳米粒子包覆组分，备用；
（2）、向配料釜中加入步骤（1）得到的纳米粒子包覆组分，按照配比依次加入剩余原料，混合均匀得到浆料组分，将浆料组分输送到高速分散釜内，以500r/min的转速继续搅拌分散60min，分散后的浆料组分输送到砂磨机内进行湿式砂磨，分散，得到所述净化空气的内墙涂料；
其中，步骤（1）中干燥炉的温度控制为100℃，所述纳米粒子包覆组分的水分为0.2％。
实施例2
一种净化空气的内墙涂料，包括以下份计的原料：
丙烯酸乳液 80份；
填料 65份；
纳米粒子包覆组分 45份；
助剂 25份；
植物萃取香精 15份；
颜料 15份；
去离子水 90份；
所述填料包括以下份计的原料：膨润土20份、凹凸棒土15份、云母粉12份、电气石粉10份和硅藻土5份；
所述纳米粒子包覆组分包括以下份计的原料：水溶性纳米级硅溶胶30份、纳米抗菌剂25份、硼砂10份和水15份；
所述助剂包括以下份计的原料：抗甲醛剂8份、分散剂6份、防冻剂6份、消泡剂4份、润湿剂3份和偶联剂2份。
其中，
丙烯酸乳液为硅丙乳液。
膨润土为美国伊斯伍德公司提供的400目膨润土；
凹凸棒土为滁州市国星凹土有限公司提供的300目凹凸棒土；
云母粉为滁州志锐科技有限公司提供的600目云母粉；
电气石粉为奥麒化工有限公司提供的500目电气石粉；
硅藻土为南京海泰纳米材料有限公司提供的1000目超细硅藻土；
纳米抗菌剂为纳米二氧化硅，纳米抗菌剂的粒度为70nm；
抗甲醛剂为南通生达化工有限公司生产的1，3-二甲基-2-咪唑烷酮；
分散剂为奥麒化工有限公司生产的六偏磷酸钠；
防冻剂为广州市晨丰化工生产的氯化钙；
消泡剂为毕克化学公司生产的甲基硅油；
润湿剂为科莱恩化工有限公司生产的烷基酚聚氧乙烯醚；
偶联剂为南通生达化工有限公司生产的硅烷偶联剂；
颜料为氧化铁红。
一种净化空气的内墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、制备纳米粒子包覆组分
按照配比称取水溶性纳米级硅溶胶、硼砂和纳米抗菌剂，先将水加入到反应器中，然后加入硼砂，边搅拌边加热，加热温度为90℃，搅拌40min后加入纳米抗菌剂和水溶性纳米级硅溶胶，继续搅拌60min得到悬浮液，将悬浮液放入干燥炉中干燥处理得到所述纳米粒子包覆组分，备用；
（2）、向配料釜中加入步骤（1）得到的纳米粒子包覆组分，按照配比依次加入剩余原料，混合均匀得到浆料组分，将浆料组分输送到高速分散釜内，以800r/min的转速继续搅拌分散80min，分散后的浆料组分输送到砂磨机内进行湿式砂磨，分散，得到所述净化空气的内墙涂料；
其中，步骤（1）中干燥炉的温度控制为300℃，所述纳米粒子包覆组分的水分为0.1％。
实施例3
一种净化空气的内墙涂料，包括以下份计的原料：
丙烯酸乳液 75份；
填料 60份；
纳米粒子包覆组分 50份；
助剂 22份；
植物萃取香精 12份；
颜料 12份；
去离子水 85份；
所述填料包括以下份计的原料：膨润土17份、凹凸棒土12份、云母粉11份、电气石粉7份和硅藻土4份；
所述纳米粒子包覆组分包括以下份计的原料：水溶性纳米级硅溶胶25份、纳米抗菌剂20份、硼砂7份和水12份；
所述助剂包括以下份计的原料：抗甲醛剂5份、分散剂4份、防冻剂4份、消泡剂3份、润湿剂2份和偶联剂1.5份。
其中，
丙烯酸乳液为纯丙乳液；
膨润土为350目膨润土；
凹凸棒土为250目凹凸棒土；
云母粉为550目云母粉；
电气石粉为450目电气石粉；
硅藻土为900目超细硅藻土；
纳米抗菌剂为纳米氧化铝，纳米抗菌剂的粒度为65nm；
抗甲醛剂为1，3-二甲基-2-咪唑烷酮；
分散剂为聚丙烯酸铵；
防冻剂为乙二醇；
消泡剂为氧化乙烯低聚物；
润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚；
偶联剂为硅烷偶联剂；
颜料为炭黑。
一种净化空气的内墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、制备纳米粒子包覆组分
按照配比称取水溶性纳米级硅溶胶、硼砂和纳米抗菌剂，先将水加入到反应器中，然后加入硼砂，边搅拌边加热，加热温度为85℃，搅拌35min后加入纳米抗菌剂和水溶性纳米级硅溶胶，继续搅拌50min得到悬浮液，将悬浮液放入干燥炉中干燥处理得到所述纳米粒子包覆组分，备用；
（2）、向配料釜中加入步骤（1）得到的纳米粒子包覆组分，按照配比依次加入剩余原料，混合均匀得到浆料组分，将浆料组分输送到高速分散釜内，以650r/min的转速继续搅拌分散70min，分散后的浆料组分输送到砂磨机内进行湿式砂磨，分散，得到所述净化空气的内墙涂料；
其中，步骤（1）中干燥炉的温度控制为200℃，所述纳米粒子包覆组分的水分为0.2％。
实施例4
涂膜性能测试：
涂膜的基本性能按照JG/T 445-2014 方法测定，实施例1~3的测定结果如下表1所示：
表1 涂膜的常规性能检测结果
由上表1可知，本发明净化空气的内墙涂料，具有良好的施工性能，干燥速度快，耐洗刷性、耐碱性和柔韧性较好。
空气净化性能测试：
根据《室内空气质量标准(GB/T18883/2002)》，采取实施例1~3的净化空气的内墙涂料以及市售的另外两款净化空气的涂料分别作为对照组1和对照组2进行测试，得到如下表2的测试结果：
测试内容：对放射性污染物氡(Rn-222)，化学污染物甲醛、氨、苯(包括甲苯、二甲苯、苯乙烯)及总挥发性有机物(TVOC)进行检测。
测试方法：取喷涂实施例1~3净化空气的内墙涂料的花盆各10个，放置于污染物超标的10m2的房间内10天，密闭环境对各参数进行采样测量，相关标准为：
苯含量测定标准具体为：GB14677-93；游离甲醛测定标准具体为：GB/T15516-1995；氨测定标准具体为：GB/T18204.25-2000；TVOC检测方法为热解吸/毛细管气相色谱法。
表2 环保性能检测结果
污染物 实施例1 实施例2 实施例3 对照组1 对照组2 游离甲醛（mg/m3） 0.012 0.008 0.011 0.15 0.135 苯（mg/m3） 0.006 0.004 0.005 0.25 0.23 氨（mg/m3） 0.008 0.005 0.006 0.68 0.66 TVOC（mg/m3） 0.16 0.12 0.14 0.8 0.72
由上表2可知，本发明净化空气的内墙涂料的各项污染物的去除效果均优于对照组的涂料，且具有良好的空气净化效果，具有实际应用价值。
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。