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”。其中針對室內(nèi)甲醛的污染,人們采取了許多措施試圖解決此問題?，F(xiàn)在普遍采用的技術(shù)是利用納米材料的光催化功能對空氣中的甲醛進行降解。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離子粉，能夠使產(chǎn)品具有長效吸收甲醛、無重金屬以及殺菌抗霉的作用[10]。

1 實驗

1.1 實驗原理

(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)和物理吸附兩個角度實現(xiàn)甲醛吸收功能，具有長效吸收甲醛的功效，同時不會引入重金屬離子造成二次污染[1]。

(2)將有機硅結(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)過聚合后加入有機硅基團而制得有機硅改性丙烯酸酯)，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，而且增強了涂膜表面的光澤度，且易清潔[8]。

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

(4)超細有機膨潤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行攪拌，攪拌速度為1000 r/min，攪拌分散時間為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，膨潤土、硅酸鋁，硅藻土，負離子粉以及納米鈣，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 對比實驗

實施例1：按照表1中的配方配比制得,應(yīng)用于以下實驗中做對比。

按照實施例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。

按照實施例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。

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

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

對乳膠漆1、2、3、4號及實施例1制得的乳膠漆進行檢測，結(jié)果見表2，檢測方法按照GB/T9756-2009。

2.2 測試結(jié)果

見表2。

表2 成品乳膠漆除甲醛和重金屬效果的檢測數(shù)據(jù)[3]

2.3 實驗結(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)性有機物和可溶性重金屬的殘留量很少，汞的檢測量幾乎為0，植物提取液和中藥提取液的各個成分之間并未對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離子粉，使乳膠漆具有較佳的吸收甲醛和重金屬性能；膨潤土、雞冠花和紫菀屬相互作用，使乳膠漆的除重金屬性能達到最佳[4]。

3 技術(shù)性能

性能測試結(jié)果見表3。

表3 性能測試結(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；加入有機膨潤土、雞冠花和紫菀屬，使涂料中重金屬含量幾乎為零；加入負離子粉，使涂料可長久釋放負離子，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)定性等均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

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

[2] 國家環(huán)境保護總局科技標(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：中國科學(xué)環(huán)境出版社, 2006．

[3] 中華人民共和國建設(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：中國計劃出版社,2002．

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

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

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

[7] 全國涂料和顏料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.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.