一種乳液改性的中藥除醛乳膠漆及其制備工藝

侯宇振，孫 浩，紀(jì)思凡，孔超穎，劉 健

(1.青島科技大學(xué) 高分子科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266000；2.青島科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266000)

在當(dāng)前能源短缺的背景下,世界各國(guó)普遍采取了建筑節(jié)能措施。而減少空氣換氣次數(shù),使室內(nèi)空氣質(zhì)量明顯惡化。室內(nèi)裝飾材料和家具釋放的甲醛、苯系物和氨氣等有害氣體嚴(yán)重影響著人們的健康,各種呼吸疾病顯著增加,出現(xiàn)了“病態(tài)建筑綜合癥”。其中針對(duì)室內(nèi)甲醛的污染,人們采取了許多措施試圖解決此問題。現(xiàn)在普遍采用的技術(shù)是利用納米材料的光催化功能對(duì)空氣中的甲醛進(jìn)行降解。納米材料主要包括納米二氧化硅粉體、納米二氧化鈣粉體、納米氧化鋁粉體、納米氧化鋅粉體,其中以納米二氧化鈦粉體活性最高,但是粉體納米材料容易產(chǎn)生二次團(tuán)聚,除醛效率不高。因此,尋找一種高效、安全和環(huán)保可行的吸收甲醛的方法很有前景的。本文中合成的乳膠漆利用改性聚丙烯酸酯乳液協(xié)同除甲醛植物提取液、除重金屬的植物提取液、消毒防霉抗菌中藥提取液、驅(qū)蚊驅(qū)蟲中藥提取液以及負(fù)離子粉，能夠使產(chǎn)品具有長(zhǎng)效吸收甲醛、無重金屬以及殺菌抗霉的作用[10]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

(1)研制出改性聚丙烯酸酯乳液協(xié)同植物活性水提液并應(yīng)用于該乳膠漆中,使該乳膠漆能夠從化學(xué)反應(yīng)和物理吸附兩個(gè)角度實(shí)現(xiàn)甲醛吸收功能，具有長(zhǎng)效吸收甲醛的功效，同時(shí)不會(huì)引入重金屬離子造成二次污染[1]。

(2)將有機(jī)硅結(jié)構(gòu)引入到丙烯酸酯中(由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸等單體經(jīng)過聚合后加入有機(jī)硅基團(tuán)而制得有機(jī)硅改性丙烯酸酯)，不僅使該乳膠漆的滲透性、流平性、耐污性和耐磨性有了大幅度提升，而且增強(qiáng)了涂膜表面的光澤度，且易清潔[8]。

(3)確定負(fù)離子粉配方配比為m(稀土)∶m(電氣石)=6∶4,該配方所釋放的負(fù)離子可達(dá)800個(gè)/cm3,極大的降低了環(huán)境中的VOC。

(4)超細(xì)有機(jī)膨潤(rùn)土與雞冠花和紫菀屬相互協(xié)調(diào),使得該乳膠漆中的重金屬含量幾乎為零[2]。

(5)添加深海硅藻土,調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度,吸收有害物質(zhì),降低VOC含量,使空氣更潔凈。

1.2 乳膠漆配方

見表1。

表1 乳膠漆配方

表1(續(xù))

1.3 制備工藝

(1)除甲醛植物提取液的制備：取7.5質(zhì)量份的綠蘿、秋海棠、鴨跖草和龍舌蘭(質(zhì)量比為0.8～0.9∶0.2～0.25∶1～1.2∶0.3～0.4)混合，放入壓力設(shè)備中，加入2～3倍質(zhì)量的水加熱提取60～80min，過濾得到植物提取液。

(2)消毒防霉抗菌中藥提取液的制備：取5質(zhì)量份的份的丁香、苦參、郁金香、野菊花、大黃、防風(fēng)、杜仲、土槿皮、黃柏、桂皮和山蒼子油，按照質(zhì)量比1∶0.8～1.2∶0.8～1∶0.5～0.8∶0.1～0.2∶0.3～0.5∶0.2∶0.3～0.5∶0.3～0.5∶0.05∶2～2.5混合；放入壓力設(shè)備中，加入2～3倍質(zhì)量的水加熱提取40～60min，過濾得到中藥提取液。

(3)驅(qū)蚊驅(qū)蟲中藥提取液的制備：取5質(zhì)量份的佩蘭、七里香、吳茱萸、菖蒲、野菊花和白芷，按照質(zhì)量比0.3∶0.5～0.8∶0.1～0.2∶0.3～0.6∶0.6～0.8∶1混合，放入壓力設(shè)備中，加入2～3倍質(zhì)量的水加熱提取40～60min，過濾得到中藥提取液。

(4)除重金屬的植物提取液的制備：取7.5質(zhì)量份的雞冠花和紫菀屬(質(zhì)量比為0.3∶0.7)，放入壓力設(shè)備中，加入2～3倍質(zhì)量的水加熱提取60～80min，過濾得到植物提取液。

(5)在攪拌器中加入205質(zhì)量份的水和3質(zhì)量份的纖維素羥乙基纖維素醚進(jìn)行攪拌，攪拌速度為1000 r/min，攪拌分散時(shí)間為10 min，加入1質(zhì)量份的多功能助劑2-氨基-2-甲基-1-丙醇，攪拌速度為1000 r/min攪拌分散時(shí)間為5 min。

(6)在攪拌器中依次加入6質(zhì)量份的分散劑聚丙烯酸鈉鹽，1質(zhì)量份的潤(rùn)濕劑辛基酚聚氧乙烯醚，1.5質(zhì)量份的消泡劑礦物油和蠟，10質(zhì)量份的丙二醇，5質(zhì)量份的成膜助劑2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯，攪拌速度為500～1000 r/min，分散30 min[9]。

(7)向(6)制備的分散液中依次加入鈦白粉，高嶺土，膨潤(rùn)土、硅酸鋁，硅藻土，負(fù)離子粉以及納米鈣，分散40 min后磨砂待用。

(8)向(7)制備的分散液中依次加入250質(zhì)量份的改性聚丙烯酸酯乳液，2質(zhì)量份的消泡劑礦物油和蠟，7.5質(zhì)量份的除甲醛植物提取液，7.5質(zhì)量份的除重金屬植物提取液，6質(zhì)量份的分散劑聚丙烯酸鈉鹽，5質(zhì)量份的消毒防霉抗菌中藥提取液和5質(zhì)量份的驅(qū)蚊驅(qū)蟲中藥提取液，混合液稀釋。

(9)稀釋后加入5～7.5質(zhì)量份的丙烯酸型乳液堿增稠劑T-117A，7.5質(zhì)量份的水，稀釋后加入7.5質(zhì)量份的流變助劑聚醚聚氨酯和8質(zhì)量份的丙二醇，再加入2.5～3.0質(zhì)量份的流平劑有機(jī)硅丙烯酸酯，以攪拌速度500 r/min分散20 min，抽真空20 min后過濾得到成品乳膠漆。

2 討論

2.1 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

實(shí)施例1：按照表1中的配方配比制得,應(yīng)用于以下實(shí)驗(yàn)中做對(duì)比。

按照實(shí)施例1中的工藝制備乳膠漆，區(qū)別在于去掉配方中的“除甲醛植物提取液”，制得乳膠漆為乳膠漆1號(hào)。

按照實(shí)施例1的工藝制備乳膠漆，區(qū)別在于“將改性聚丙烯酸酯乳液改為苯丙乳液”，制得乳膠漆為乳膠漆2號(hào)。

按照實(shí)施例1的工藝制備乳膠漆，區(qū)別在于去掉配方中的“負(fù)離子粉”，制得的乳膠漆為乳膠漆3號(hào)。

按照實(shí)施例1的工藝制備乳膠漆，區(qū)別在于去掉配方中的“膨潤(rùn)土和除重金屬植物提取液”，制得的乳膠漆為乳膠漆4號(hào)。

對(duì)乳膠漆1、2、3、4號(hào)及實(shí)施例1制得的乳膠漆進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表2，檢測(cè)方法按照GB/T9756-2009。

2.2 測(cè)試結(jié)果

見表2。

表2 成品乳膠漆除甲醛和重金屬效果的檢測(cè)數(shù)據(jù)[3]

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

表2中數(shù)據(jù)顯示，該乳膠漆成品除甲醛效果較佳，成品乳膠漆的甲醛和重金屬含量極低。甲醛，苯等揮發(fā)性有機(jī)物和可溶性重金屬的殘留量很少，汞的檢測(cè)量幾乎為0，植物提取液和中藥提取液的各個(gè)成分之間并未對(duì)彼此之間的除甲醛和重金屬效果起到拮抗作用[7]；因此，此款乳膠漆配方中的改性聚丙烯酸酯乳液協(xié)同除甲醛和重金屬植物提取液以及負(fù)離子粉，使乳膠漆具有較佳的吸收甲醛和重金屬性能；膨潤(rùn)土、雞冠花和紫菀屬相互作用，使乳膠漆的除重金屬性能達(dá)到最佳[4]。

3 技術(shù)性能

性能測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 性能測(cè)試結(jié)果[5]

4 結(jié)論

本文中合成的乳膠漆是一種高效、安全和環(huán)保的綠色水性涂料。采用化學(xué)和物理方法協(xié)同吸收甲醛，除醛效果明顯；加入有機(jī)膨潤(rùn)土、雞冠花和紫菀屬，使涂料中重金屬含量幾乎為零；加入負(fù)離子粉，使涂料可長(zhǎng)久釋放負(fù)離子，降低環(huán)境中的VOC等有害氣體；植物提取液除起到除醛作用之外，還使乳膠漆擁有抗菌防霉、驅(qū)蚊殺蟲的功效；加入有機(jī)硅結(jié)構(gòu)，乳膠漆的滲透性、流平性、耐污性和耐磨性有大幅度提升，表面光澤度高，易清潔；該涂料的硬度、抗裂性、耐酸堿性、耐水性、穩(wěn)定性等均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 全國(guó)涂料和顏料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 9756-2009合成樹脂乳液內(nèi)墻涂料[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010．

[2] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局科技標(biāo)準(zhǔn)司.HJ/T201-2005環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料[S]．北京：中國(guó)科學(xué)環(huán)境出版社, 2006．

[3] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50325-2010民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范[S]．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2002．

[4] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50210-2001建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002．

[5] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GBJ301-1988建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1988．

[6] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.JGJ/T29-2003 建筑涂飾工程施工及驗(yàn)收規(guī)程[S/M]． 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.

[7] 全國(guó)涂料和顏料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB18582-2008室內(nèi)裝修裝飾材料 內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008．

[8] Tengsuthiwat J.Mechanical, thermal, and water absorption properties of melamine-formaldehyde-treated sisal fiber containing poly(lactic acid) composites[J].Journal of Applied Polymer Science,2107,135(2):45681.

[9] Feng Y W.Self-powered electrostatic filter with enhanced photocatalytic degradation of formaldehyde based on built-in triboelectric nanogenerators[J].Acs Nano,2017,11(12):12411.

[10] Sarwar N.Development of water and energy efficient environment friendly easy care finishing by foam coating on stretch denim fabric[J].Journal of Cleaner Production,2017,154:159-166.