阅读说明：本技术 一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料 (Interior wall coating with modified porous particles and air purification effect ) 是由 王保军 拾振洪 李海洋 金传亮 回留柱 王家振 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料,涉及内墙涂料技术领域,具体工艺如下：1)马尾藻进行炭化处理；2)利用炭化马尾藻粉与氢氧化钾制得多孔炭；3)利用氧化锌粉末、多孔碳粉以及硝酸铈,制得预处理多孔碳；4)将去离子水、羧甲基纤维素以及涂料助剂混合,搅拌后加入预处理多孔炭以及填料,研磨后制成白浆,然后将白浆分批慢速加入到涂料乳液中,搅拌均匀,即可得到所需的内墙涂料。本发明通过对具有吸附净化空气作用的多孔碳进行处理,在多孔炭的表面构建由氧化锌纳米线组成的交织网,阻止涂料中小分子组分渗入进多孔炭孔隙中造成孔隙的堵塞,避免其净化空气功效降低的现象出现,从而可以更好的改善空气质量。(The invention discloses an interior wall coating with the air purifying effect of modified porous particles, which relates to the technical field of interior wall coatings and comprises the following specific processes: 1) carbonizing gulfweed; 2) preparing porous carbon by using carbonized sargassum powder and potassium hydroxide; 3) preparing pretreated porous carbon by using zinc oxide powder, porous carbon powder and cerium nitrate; 4) mixing deionized water, carboxymethyl cellulose and a coating auxiliary agent, adding pretreated porous carbon and a filler after stirring, grinding to prepare white slurry, then adding the white slurry into a coating emulsion in batches at a low speed, and stirring uniformly to obtain the required interior wall coating. According to the invention, the porous carbon with the air adsorption and purification function is treated, and the interwoven net consisting of the zinc oxide nanowires is constructed on the surface of the porous carbon, so that small molecular components in the coating are prevented from permeating into pores of the porous carbon to cause pore blockage, and the phenomenon of reduction of the air purification effect is avoided, thereby better improving the air quality.)

一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料

技术领域

本发明属于内墙涂料技术领域，具体涉及一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料。

背景技术

随着生活条件的不断改善，现代装修的要求越来越高，人们日益重视打造环保健康的室内环境，良好的室内环境使人们身体健康的一项重要保障，美化室内环境，突出个性的装修，选择质量好的艺术质感涂料，不但让你的家居环境个性彰显，而且不用担心装修后的脱落、开裂、起皮等后续不良现象。

传统室内的内墙漆，一般只具有装饰功能，适用在普通的房间内。而在我们的日常生活或工作的房间中，如一些特殊的空间如卫生间，吸烟室等，通常异味比较严重，即使及时清理，第二天仍有严重的异味。其中主要的原因是异味物质自产生后长时间漂浮在房间内散发不出去，最后吸附在墙壁或房间的其他家具上，日积月累，又持续的散发出来。例如中国专利CN2015107759525公开了一种具有净化空气功能的银箔涂料粉，具体公开了利用具有优良吸附性能的凹凸棒陶土粉以及沸石，吸附空气中的甲醛、氨和苯等有害物质，从而实现空气净化的技术效果，但是多孔结构的凹凸棒陶土粉以及沸石在涂料中，部分小分子颗粒会渗入到凹凸棒陶土粉以及沸石的孔隙中，造成孔隙堵塞，从而导致凹凸棒陶土粉以及沸石吸附性能的降低，使得在实际应用中，涂料的净化空气效果远低于预期的理论值，无法满足实际需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料，具体工艺如下：

1）称取适量的马尾藻，将其洗净后放置于100-110℃烘箱中干燥23-27h，将干燥后的样品放在粉碎机中磨碎，并筛选出100-200目的粉末，从而得到马尾藻粉，然后将其放入管式炉中，在流量为3-5L/min的氮气气氛下，以4-6℃/min的升温速率加热至600-700℃，并保持120-150min，然后冷却至室温，得到炭化马尾藻粉；

2）称取适量的炭化马尾藻粉与氢氧化钾，按照质量比1:3.0-4.5混合，加入到去离子水中搅拌成浆液，然后将其置于马弗炉中，在纯氮气氛下，以4-6℃/min升温至700-750℃，并保持100-130min，冷却至室温后，得到活化样品，然后将活化样品与去离子水混合形成浆液，用去离子水过滤洗涤浆液，去除杂质并使样品的pH值为中性，置于120-130℃干燥烘箱中干燥20-25h，得到多孔炭；本发明中，利用马尾藻作为原料，经过炭化处理从而获得具有多孔结构的多孔碳，并且采用氢氧化钾对炭化马尾藻进行活化处理，可以使多孔碳不断发生裂解与缩合反应，使得多孔炭中桥键、侧链减少，内部结构逐渐有序化，石墨化程度提高，从而有助于提高多孔碳结构的稳定性；

3）按照质量比为1:1-1.5，称取氧化锌粉末和多孔碳粉，加入适量的硝酸铈，混合于无水乙醇溶液中，300-400W超声分散10-20min，烘干后研磨均匀得到硝酸铈含量为3-6%的400-600目源料，置于石英舟中，然后放入管式炉中，将升温时间控制在40-50min，在900-950℃下沉积20-25min，保持管式炉内压强为100-200Pa，在沉积过程中同时向管式炉中通入流量为50-60ml/min的氩气和流量为1-5ml/min氧气，待反应结束后，冷却至室温，从管式炉中取出产物，得到预处理多孔碳；本发明中，利用多孔炭作为基体，在多孔炭表面生长形成掺杂有稀土元素铈的氧化锌纳米线，形成的氧化锌纳米线之间相互交错堆叠从而在多孔炭表面形成交织网，形成的纳米线交织网可以阻止涂料中小分子组分渗入进多孔炭孔隙中造成孔隙的堵塞，从而使其净化空气的效果降低的现象出现；通过在氧化锌纳米线中掺杂稀土元素，能够起到抑制纳米氧化锌晶粒的增长，从而获得小粒径的细长纳米线，从而可以避免因纳米线粗大导致多孔碳表面孔隙被纳米线交织网封堵，造成多孔碳部分孔隙变成封闭孔隙的现象出现；

4）按重量份计，将30-40份去离子水、10-13份羧甲基纤维素以及3-6份涂料助剂混合，并进行低速搅拌，然后加入1-3份预处理多孔炭以及2-5份填料，经高速分散后用研磨机进行研磨制成细度为50-60um的白浆，然后再将得到的白浆分批慢速加入到15-25份涂料乳液中，搅拌均匀后在加入后一批的白浆料，如此重复操作直至白浆加完，并搅拌均匀，即可得到所需的内墙涂料。

进一步，所述涂料乳液选自苯丙乳液、丙烯酸乳液中任意一种；所述填料选自碳酸钙、纳米二氧化钛、滑石粉中至少一种；所述涂料助剂包括分散剂、pH调节剂、硅烷偶联剂、消泡剂、增稠剂或其任意组合。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的内墙涂料，通过对具有吸附净化空气作用的多孔碳进行处理，在多孔炭的表面构建由氧化锌纳米线组成的交织网，形成的纳米线交织网分布均匀、排列疏松有致，增大了多孔碳的比表面积，有利于多孔碳与外界气体环境的接触交互，对提升空气的净化效率具有促进作用，同时形成的纳米线交织网可以阻止涂料中小分子组分渗入进多孔炭孔隙中造成孔隙的堵塞，避免其净化空气功效降低的现象出现，从而可以更好的改善空气质量。

具体实施方式

下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料，具体工艺如下：

1）称取适量的马尾藻，将其洗净后放置于100℃烘箱中干燥23h，将干燥后的样品放在粉碎机中磨碎，并筛选出100目的粉末，从而得到马尾藻粉，然后将其放入管式炉中，在流量为3L/min的氮气气氛下，以4℃/min的升温速率加热至600℃，并保持120min，然后冷却至室温，得到炭化马尾藻粉；

2）称取适量的炭化马尾藻粉与氢氧化钾，按照质量比1:3.0混合，加入到去离子水中搅拌成浆液，然后将其置于马弗炉中，在纯氮气氛下，以4℃/min升温至700℃，并保持100min，冷却至室温后，得到活化样品，然后将活化样品与去离子水混合形成浆液，用去离子水过滤洗涤浆液，去除杂质并使样品的pH值为中性，置于120℃干燥烘箱中干燥20h，得到多孔炭；

3）按照质量比为1:1，称取氧化锌粉末和多孔碳粉，加入适量的硝酸铈，混合于无水乙醇溶液中，300W超声分散10min，烘干后研磨均匀得到硝酸铈含量为3%的400目源料，置于石英舟中，然后放入管式炉中，将升温时间控制在40min，在900℃下沉积20min，保持管式炉内压强为100Pa，在沉积过程中同时向管式炉中通入流量为50ml/min的氩气和流量为1ml/min氧气，待反应结束后，冷却至室温，从管式炉中取出产物，得到预处理多孔碳；

4）按重量份计，将30份去离子水、10份羧甲基纤维素以及0.4份聚丙烯酸盐分散剂、0.4份氢氧化钠、0.3份硅烷偶联剂（购自北京安特纳普公司的WD60）1.5份有机硅氧烷类消泡剂（购自日本诺普科的SN154）、0.4份甲基羟乙基纤维素醚类增稠剂（购自美国AqualonCompany的HMHEC Plus330）混合，并进行低速搅拌，然后加入1份预处理多孔炭以及2份碳酸钙，经高速分散后用研磨机进行研磨制成细度为50um的白浆，然后再将得到的白浆分批慢速加入到15份苯丙乳液中，搅拌均匀后在加入后一批的白浆料，如此重复操作直至白浆加完，并搅拌均匀，即可得到所需的内墙涂料。

对照组1：

一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料，具体工艺如下：

1）称取适量的马尾藻，将其洗净后放置于100℃烘箱中干燥23h，将干燥后的样品放在粉碎机中磨碎，并筛选出100目的粉末，从而得到马尾藻粉，然后将其放入管式炉中，在流量为3L/min的氮气气氛下，以4℃/min的升温速率加热至600℃，并保持120min，然后冷却至室温，得到炭化马尾藻粉；

2）称取适量的炭化马尾藻粉与氢氧化钾，按照质量比1:3.0混合，加入到去离子水中搅拌成浆液，然后将其置于马弗炉中，在纯氮气氛下，以4℃/min升温至700℃，并保持100min，冷却至室温后，得到活化样品，然后将活化样品与去离子水混合形成浆液，用去离子水过滤洗涤浆液，去除杂质并使样品的pH值为中性，置于120℃干燥烘箱中干燥20h，得到多孔炭；

3）按重量份计，将30份去离子水、10份羧甲基纤维素以及0.4份聚丙烯酸盐分散剂、0.4份氢氧化钠、0.3份硅烷偶联剂（购自北京安特纳普公司的WD60）1.5份有机硅氧烷类消泡剂（购自日本诺普科的SN154）、0.4份甲基羟乙基纤维素醚类增稠剂（购自美国AqualonCompany的HMHEC Plus330）混合，并进行低速搅拌，然后加入1份多孔炭以及2份碳酸钙，经高速分散后用研磨机进行研磨制成细度为50um的白浆，然后再将得到的白浆分批慢速加入到15份苯丙乳液（选自市售的巴斯夫的296DS）中，搅拌均匀后在加入后一批的白浆料，如此重复操作直至白浆加完，并搅拌均匀，即可得到所需的内墙涂料。

涂料的性能测试：按照GB18582-2001的测试标准，对实施例1和对照组1提供的涂料进行性能测试，测试结果如下：

实施例2

一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料，具体工艺如下：

1）称取适量的马尾藻，将其洗净后放置于105℃烘箱中干燥25h，将干燥后的样品放在粉碎机中磨碎，并筛选出200目的粉末，从而得到马尾藻粉，然后将其放入管式炉中，在流量为4L/min的氮气气氛下，以5℃/min的升温速率加热至650℃，并保持130min，然后冷却至室温，得到炭化马尾藻粉；

2）称取适量的炭化马尾藻粉与氢氧化钾，按照质量比1:4.0混合，加入到去离子水中搅拌成浆液，然后将其置于马弗炉中，在纯氮气氛下，以5℃/min升温至730℃，并保持120min，冷却至室温后，得到活化样品，然后将活化样品与去离子水混合形成浆液，用去离子水过滤洗涤浆液，去除杂质并使样品的pH值为中性，置于125℃干燥烘箱中干燥23h，得到多孔炭；

3）按照质量比为1:1.2，称取氧化锌粉末和多孔碳粉，加入适量的硝酸铈，混合于无水乙醇溶液中，350W超声分散15min，烘干后研磨均匀得到硝酸铈含量为5%的500目源料，置于石英舟中，然后放入管式炉中，将升温时间控制在45min，在930℃下沉积23min，保持管式炉内压强为150Pa，在沉积过程中同时向管式炉中通入流量为55ml/min的氩气和流量为3ml/min氧气，待反应结束后，冷却至室温，从管式炉中取出产物，得到预处理多孔碳；

4）按重量份计，将35份去离子水、12份羧甲基纤维素以及0.8份聚丙烯酸盐分散剂、0.8份氢氧化钠、0.5份硅烷偶联剂（购自北京安特纳普公司的WD60）2.0份有机硅氧烷类消泡剂（购自日本诺普科的SN154）、0.9份甲基羟乙基纤维素醚类增稠剂（购自美国AqualonCompany的HMHEC Plus330）混合，并进行低速搅拌，然后加入2份预处理多孔炭以及4份纳米二氧化钛，经高速分散后用研磨机进行研磨制成细度为50um的白浆，然后再将得到的白浆分批慢速加入到20份苯丙乳液（选自市售的日本昭和的polyso-ap-5085）中，搅拌均匀后在加入后一批的白浆料，如此重复操作直至白浆加完，并搅拌均匀，即可得到所需的内墙涂料。

对照组2：

一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料，具体工艺如下：

1）称取适量的马尾藻，将其洗净后放置于105℃烘箱中干燥25h，将干燥后的样品放在粉碎机中磨碎，并筛选出200目的粉末，从而得到马尾藻粉，然后将其放入管式炉中，在流量为4L/min的氮气气氛下，以5℃/min的升温速率加热至650℃，并保持130min，然后冷却至室温，得到炭化马尾藻粉；

2）称取适量的炭化马尾藻粉与氢氧化钾，按照质量比1:4.0混合，加入到去离子水中搅拌成浆液，然后将其置于马弗炉中，在纯氮气氛下，以5℃/min升温至730℃，并保持120min，冷却至室温后，得到活化样品，然后将活化样品与去离子水混合形成浆液，用去离子水过滤洗涤浆液，去除杂质并使样品的pH值为中性，置于125℃干燥烘箱中干燥23h，得到多孔炭；

3）按重量份计，将35份去离子水、12份羧甲基纤维素以及0.8份聚丙烯酸盐分散剂、0.8份氢氧化钠、0.5份硅烷偶联剂（购自北京安特纳普公司的WD60）2.0份有机硅氧烷类消泡剂（购自日本诺普科的SN154）、0.9份甲基羟乙基纤维素醚类增稠剂（购自美国AqualonCompany的HMHEC Plus330）混合，并进行低速搅拌，然后加入2份多孔炭以及4份纳米二氧化钛，经高速分散后用研磨机进行研磨制成细度为50um的白浆，然后再将得到的白浆分批慢速加入到20份苯丙乳液（选自市售的日本昭和的polyso-ap-5085）中，搅拌均匀后在加入后一批的白浆料，如此重复操作直至白浆加完，并搅拌均匀，即可得到所需的内墙涂料。

涂料的性能测试：按照GB18582-2001的测试标准，对实施例2和对照组2提供的涂料进行性能测试，测试结果如下：

实施例3

一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料，具体工艺如下：

1）称取适量的马尾藻，将其洗净后放置于110℃烘箱中干燥27h，将干燥后的样品放在粉碎机中磨碎，并筛选出200目的粉末，从而得到马尾藻粉，然后将其放入管式炉中，在流量为5L/min的氮气气氛下，以6℃/min的升温速率加热至700℃，并保持150min，然后冷却至室温，得到炭化马尾藻粉；

2）称取适量的炭化马尾藻粉与氢氧化钾，按照质量比1:4.5混合，加入到去离子水中搅拌成浆液，然后将其置于马弗炉中，在纯氮气氛下，以6℃/min升温至750℃，并保持130min，冷却至室温后，得到活化样品，然后将活化样品与去离子水混合形成浆液，用去离子水过滤洗涤浆液，去除杂质并使样品的pH值为中性，置于130℃干燥烘箱中干燥25h，得到多孔炭；

3）按照质量比为1:1.5，称取氧化锌粉末和多孔碳粉，加入适量的硝酸铈，混合于无水乙醇溶液中，400W超声分散20min，烘干后研磨均匀得到硝酸铈含量为6%的600目源料，置于石英舟中，然后放入管式炉中，将升温时间控制在50min，在950℃下沉积25min，保持管式炉内压强为200Pa，在沉积过程中同时向管式炉中通入流量为60ml/min的氩气和流量为5ml/min氧气，待反应结束后，冷却至室温，从管式炉中取出产物，得到预处理多孔碳；

4）按重量份计，将40份去离子水、13份羧甲基纤维素以及1.2份聚丙烯酸盐分散剂、1.3份氢氧化钠、1.0份硅烷偶联剂（购自北京安特纳普公司的WD60）1.5份有机硅氧烷类消泡剂（购自日本诺普科的SN154）、1.0份甲基羟乙基纤维素醚类增稠剂（购自美国AqualonCompany的HMHEC Plus330）混合，并进行低速搅拌，然后加入3份预处理多孔炭以及5份滑石粉，经高速分散后用研磨机进行研磨制成细度为60um的白浆，然后再将得到的白浆分批慢速加入到25份苯丙乳液（选自市售的巴斯夫的296DS）中，搅拌均匀后在加入后一批的白浆料，如此重复操作直至白浆加完，并搅拌均匀，即可得到所需的内墙涂料。

对照组3：

一种改性多孔微粒净化空气功效的内墙涂料，具体工艺如下：

1）称取适量的马尾藻，将其洗净后放置于110℃烘箱中干燥27h，将干燥后的样品放在粉碎机中磨碎，并筛选出200目的粉末，从而得到马尾藻粉，然后将其放入管式炉中，在流量为5L/min的氮气气氛下，以6℃/min的升温速率加热至700℃，并保持150min，然后冷却至室温，得到炭化马尾藻粉；

2）称取适量的炭化马尾藻粉与氢氧化钾，按照质量比1:4.5混合，加入到去离子水中搅拌成浆液，然后将其置于马弗炉中，在纯氮气氛下，以6℃/min升温至750℃，并保持130min，冷却至室温后，得到活化样品，然后将活化样品与去离子水混合形成浆液，用去离子水过滤洗涤浆液，去除杂质并使样品的pH值为中性，置于130℃干燥烘箱中干燥25h，得到多孔炭；

3）按重量份计，将40份去离子水、13份羧甲基纤维素以及1.2份聚丙烯酸盐分散剂、1.3份氢氧化钠、1.0份硅烷偶联剂（购自北京安特纳普公司的WD60）1.5份有机硅氧烷类消泡剂（购自日本诺普科的SN154）、1.0份甲基羟乙基纤维素醚类增稠剂（购自美国AqualonCompany的HMHEC Plus330）混合，并进行低速搅拌，然后加入3份多孔炭以及5份滑石粉，经高速分散后用研磨机进行研磨制成细度为60um的白浆，然后再将得到的白浆分批慢速加入到25份苯丙乳液（选自市售的巴斯夫的296DS）中，搅拌均匀后在加入后一批的白浆料，如此重复操作直至白浆加完，并搅拌均匀，即可得到所需的内墙涂料。

涂料的性能测试：按照GB18582-2001的测试标准，对实施例3和对照组3提供的涂料进行性能测试，测试结果如下：

通过上述试验可知，本发明提供的涂料完全符合GB/T国家标准，并且对去除室内异味异物的性能明显优于普通的同类产品（含有多孔碳吸附功能的涂料）。

注：在本发明进行的涂料性能测试中，各工艺方法分别提供涂料试样50件。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。