一种活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料

技术领域

本发明涉及新型建筑材料技术领域，具体涉及一种活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料。

背景技术

仿石涂料是一种具有仿天然石材、大理石、花岗岩的厚浆型涂料，由高分子聚合物、天然彩砂及相关助剂制成。其涂层具有天然石材的质感与立体感，适合于各种建筑物的室内外装饰。近年来随着人们对生活环境要求的不断提高，对装修用的涂料的要求越来越高，各种释放负离子、低VOC的环保型内墙涂料使用的越来越多，在健康性和环保方面进了一大步，如何发展环保型绿色涂料成为人们日益关注的问题。

目前，市面上的除甲醛仿石涂料主要是硅藻泥涂料和活性炭涂料。硅藻泥涂料的原理是采用硅藻土复合纳米氧化锌、托玛琳来进行光催化反应，以达到除甲醛的效果，但硅藻泥涂料光接触面积有限，限制其光分解甲醛的能力。活性炭涂料能长时间对室内中的有毒气体进行吸附，消除异味清新空气，但活性炭对甲醛只有吸附能力，吸附达到饱和后就无法再进行除甲醛。于是，研发一种能够自动分解甲醛的低成本仿石涂料极具市场前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料，采用物理吸附结合化学催化的方式有效消除室内环境中家具和装修材料挥发出的甲醛对人体的危害。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料，由以下重量份的各组分制备而成：硅丙乳液：14～18％、水：12～15％、天然彩砂：56～64％、活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛：4～8％、成膜助剂：0.6～1.2％、纤维素醚：0.1～0.2％、分散剂：0.4-0.8％、消泡剂：0.1～0.2％、防霉剂：0.2～0.5％。

所述活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛，其制备方法依次包括如下步骤：

S1称取25-35mL的钛酸四丁酯，加入65-75mL的无水乙醇中，充分混合，制得溶液A；

S2称取65-75mL的无水乙醇、5-15mL的硝酸铁、2-5mL 的冰乙酸、2-5mL的去离子水，充分混合搅拌均匀后，加入硝酸，控制pH值为4，制得溶液B；

S3称取在600～1000℃下热处理5～20h的活性炭10-20g，加入到溶液B，搅拌均匀后，将溶液A缓缓滴入溶液B中，加入硝酸控制pH值为4。继续搅拌制得溶胶，在室温下陈化形成凝胶；

S4将制备好的凝胶放入100℃的烘箱里干燥 2h。然后置于马弗炉中，在600～800℃氮气氛围的保护下，进行无氧焙烧得到活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛。

所述的活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料的制备方法依次包括如下步骤：

S1称取水、硅丙乳液、成膜助剂、纤维素醚和分散剂，依次投入混合搅拌机中，在室温下以600r/min的速度搅拌10-15min；

S2加入天然彩砂，室温下以1200r/min的速度搅拌15-20min；

S3加入活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛、消泡剂和防霉剂，以600r/min的速度搅拌10-15min，即得所述活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料产品。

由于采用以上技术方案，本发明具有以下特点。

1、本发明的活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料，采用物理吸附结合化学催化的方式有效解决室内环境中家具和装修材料挥发出的甲醛对人体的危害。

2、活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛，利用活性炭的高比表面积、强吸附特性实现对甲醛的靶向富集，纳米二氧化钛掺杂三价铁离子可以增大纳米二氧化钛吸收光谱的范围，在可见光范围内实现高催化活性，提高甲醛清除效果。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

量取28mL的钛酸四丁酯，加入72mL的无水乙醇中，充分混合，制得溶液A；称取68mL的无水乙醇、13mL的硝酸铁、3mL 的冰乙酸、4mL的去离子水，充分混合搅拌均匀后，加入硝酸，控制pH值为4，制得溶液B；称取在800℃下热处理5h的活性炭15g，加入到溶液B，搅拌均匀后，将溶液A缓缓滴入溶液B中，加入硝酸控制 pH 值为4。继续搅拌制得溶胶，在室温下陈化形成凝胶；将制备好的凝胶放入100℃的烘箱里干燥2h。然后置于马弗炉中，使制备好的凝胶在600℃氮气氛围下，进行无氧焙烧得到活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛；

按如下原料组成及重量百分比配比和方法制备活性炭负载掺杂三价铁离子改性纳米二氧化钛的除甲醛仿石涂料；

硅丙乳液：18％、水：12％、天然彩砂：59.43％、氧化石墨烯：0.5％、活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛：8％、成膜助剂：0.8％、纤维素醚：0.12％、分散剂：0.6％、消泡剂：0.15％、防霉剂：0.4％；

除甲醛仿石涂料具体制备方法为：

(1)称取水、硅丙乳液、成膜助剂、纤维素醚和分散剂，依次投入混合搅拌机中，在室温下以600r/min的速度搅拌10-15min；

(2)加入天然彩砂，室温下以1200r/min的速度搅拌15-20min；

(3)加入活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛、消泡剂和防霉剂，以600r/min的速度搅拌10-15min，即得所述活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料产品。

实施例2

量取30mL的钛酸四丁酯，加入68mL的无水乙醇中，充分混合，制得溶液A；S2称取68mL的无水乙醇、10mL的硝酸铁、4mL的冰乙酸、2mL的去离子水，充分混合搅拌均匀后，加入硝酸，控制pH值为4，制得溶液B；S3称取在900℃下热处理5h的活性炭20g，加入到溶液B，搅拌均匀后，将溶液A缓缓滴入溶液B中，加入硝酸控制 pH 值为4。继续搅拌制得溶胶，在室温下陈化形成凝胶；S4将制备好的凝胶放入100℃的烘箱里干燥2h。然后置于马弗炉中，使制备好的凝胶在700℃氮气氛围下，进行无氧焙烧得到活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛；

按如下原料组成及重量百分比配比和方法制备活性炭负载掺杂三价铁离子改性纳米二氧化钛的除甲醛仿石涂料；

硅丙乳液：16％、水：13％、天然彩砂：61.58％、氧化石墨烯：1.0％、活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛：6％、成膜助剂：1.0％、纤维素醚：0.14％、分散剂：0.8％、消泡剂：0.18％、防霉剂：0.3％；

除甲醛仿石涂料具体制备方法为：

(1)称取水、硅丙乳液、成膜助剂、纤维素醚和分散剂，依次投入混合搅拌机中，在室温下以600r/min的速度搅拌10-15min；

(2)加入天然彩砂，室温下以1200r/min的速度搅拌15-20min；

(3)加入活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛、消泡剂和防霉剂，以600r/min的速度搅拌10-15min，即得所述活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料产品。

实施例3

S1量取33mL的钛酸四丁酯，加入72mL的无水乙醇中，充分混合，制得溶液A；S2称取72mL的无水乙醇、14mL的硝酸铁、2mL的冰乙酸、4mL的去离子水，充分混合搅拌均匀后，加入硝酸，控制pH值为4，制得溶液B；S3称取在600℃下热处理20h的活性炭12g，加入到溶液B，搅拌均匀后，将溶液A缓缓滴入溶液B中，加入硝酸控制 pH 值为4。继续搅拌制得溶胶，在室温下陈化形成凝胶；S4将制备好的凝胶放入100℃的烘箱里干燥2h。然后置于马弗炉中，使制备好的凝胶在800℃氮气氛围下，进行无氧焙烧得到活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛；

按如下原料组成及重量百分比配比和方法制备活性炭负载掺杂三价铁离子改性纳米二氧化钛的除甲醛仿石涂料；

硅丙乳液：14％、水：15％、天然彩砂：62.26％、氧化石墨烯：1.5％、活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛：5％、成膜助剂：0.9％、纤维素醚：0.18％、分散剂：0.5％、消泡剂：0.16％、防霉剂：0.5％；

除甲醛仿石涂料具体制备方法为：

(1)称取水、硅丙乳液、成膜助剂、纤维素醚和分散剂，依次投入混合搅拌机中，在室温下以600r/min的速度搅拌10-15min；

(2)加入天然彩砂，室温下以1200r/min的速度搅拌15-20min；

(3)加入活性炭负载掺杂三价铁离子改性的纳米二氧化钛、消泡剂和防霉剂，以600r/min的速度搅拌10-15min，即得所述活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料产品；

为了反映本发明实施例中所得的活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料产品除甲醛性能，在密闭容器中放置体积浓度为4％的甲醛挥发液，取样检测容器中气体的甲醛浓度恒定为4.38mg/m

由表中可以看出，本发明的一种活性炭负载纳米二氧化钛除甲醛仿石涂料对甲醛的去除效率达到90％以上，具有良好的甲醛降解清除功能。