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納米TiO2改性苯丙乳液內墻涂料的研究 采用物理摻和法,在苯丙乳液中加入銳鈦型納米TiO2 ,制成內墻涂料,進行抑菌試驗和甲醛降解實驗研究
2019年07月25日    閱讀量:653    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿


從20世紀80年代開始,發達國家尤其是東歐、北美和日本等國紛紛開展了室內環境污染問題的系統研究,并逐漸成為環境研究領域中的一個活躍的研究分支,室內環境與健康問題也成為公眾矚目的新熱點,因此對內墻涂料的功能要求也越來越高¨]。


 


為有效解決室內環境污染問題,納米科技的發展為人類治理環境開辟了一條行之有效的途徑。在涂料中加入納米材料,可以達到光催化分解有機物和殺滅細菌的目的中國建材網cnprofit.com。納米復合涂料應用技術工藝簡單成本低廉,利用自然光即可催化分解細菌和污染物,具有高催化活性,良好的化學穩定性和熱穩定性,無二次污染,無刺激性,安全無毒等特點。且能長期有益于自然生態環境,是最具開發前景的綠色環保涂料之一,具有很現實的應用意義和深遠的發展意義。


 


本文采用物理參合法,在苯丙乳液中加入不同質量比的納米TiO2 ,制備納米TiO2 /苯丙乳液復合體內墻涂料,并對其施工性能、降解甲醛以及抗菌性能等進行了研究,期望對開拓內墻涂料的新功能提高產品的質量有一定的指導意義。


 


1 實驗部分


1.1 試劑與儀器


納米TiO2 (銳鈦型,20~30 nm)、苯丙乳液(BC一1)、瓊脂營養液等均為工業品;甲醛(37%)、碘、碘化鉀、硫代硫酸鈉、重鉻酸鉀、無水碳酸鈉、硫酸、硝酸(65% ~68%)、鹽酸、氫氧化鈉、淀粉、乙酰丙酮均為分析純。TUI900紫外分光光度計;TAS-990AFG原子吸收分光光度計;MDS-6微波消解系統;JEM一1200EX型透射電鏡。


 


1.2 實驗方法


以苯丙乳液為主要成膜物質,配以適量助劑、分散劑、填料、納米二氧化鈦等成分,攪拌均勻,通過過濾得到涂料樣品。


 


1.3 分析方法


1.3.1 甲醛含量的測定—— 紫外分光光度法取一定量的試樣,經過蒸餾,取得的餾份按一定比例稀釋后,用乙酰丙酮顯色。顯色后的溶液在分光光度計415 nm波長處測定吸光度,以5 mL甲醛標準溶液中甲醛含量為橫坐標、吸光度為縱坐標,繪制標準工作曲線,見圖1。


 納米TiO2改性苯丙乳液內墻涂料的研究  采用物理摻和法,在苯丙乳液中加入銳鈦型納米TiO2 ,制成內墻涂料,進行抑菌試驗和甲醛降解實驗研究 中國建材網,cnprofit.com


1.3.2 涂料中重金屬含量的測定用光譜純的金屬氧化物或鹽類配成1.000 mg/mL的鉛、鎘、鉻單元素標準貯備液,然后根據不同元素測定的需要,配制成適當濃度的標準溶液,繪制標準曲線,見圖2一圖4。


 


 納米TiO2改性苯丙乳液內墻涂料的研究  采用物理摻和法,在苯丙乳液中加入銳鈦型納米TiO2 ,制成內墻涂料,進行抑菌試驗和甲醛降解實驗研究 中國建材網,cnprofit.com


 納米TiO2改性苯丙乳液內墻涂料的研究  采用物理摻和法,在苯丙乳液中加入銳鈦型納米TiO2 ,制成內墻涂料,進行抑菌試驗和甲醛降解實驗研究 中國建材網,cnprofit.com


1.3.3 涂料的抗茵性能 將蛋白瓊脂培養基倒入培養皿中,使之覆蓋整個培養皿底部,制成平板,再將菌懸液均勻涂于平板上形成菌液膜,用刮刀涂布均勻,把普通涂料和復合體內墻涂料樣品采樣置于板上,48 h后取出,測定試樣周圍抑菌圈的大小,以此評價涂料抗菌性能的依據。


 


2 結果與討論


2.1 納米TiO2:降解甲醛的效果


根據圖1中甲醛標準曲線的方程式y=O.1802x+0.0346,可以求出復合涂料中相應甲醛的濃度,見圖5。


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由圖5可知,加人了納米TiO2 ,涂料甲醛的含量明顯減少,這說明TiO2 能夠降解涂料中的甲醛,隨著TiO2 含量的增加,其降解率增大,當苯丙乳液與納米TiO2 的質量比是100:4時,甲醛的含量僅有0.0125 g/kg,降解率最高,當質量比再繼續增大時,降解率反而會降低,這可能是因為納米TiO2 在吸收能量高于其禁帶寬度的短波輻射后,產生電子躍遷,價帶電子被激發到導帶,形成空穴.電子對,并將能量傳遞給周圍的介質,由此誘發光催化反應具有光催化能力J,它對有機物有很強的降解能力,能與空氣中的甲醛等有害氣體發生反應,將其轉化成無毒化合物,避免二次污染。當含量過大時,由于納米TiO2,在成膜物質中出現了團聚現象,不僅影響了其施工性,也對甲醛的降解產生了影響。


 


2.2 重金屬含量


精確稱取一定量的涂料樣品于消解罐中,分別加10.0 mL H2O,5.0 mL HNO3,2 mL H202,擰緊罐蓋,進行消解。設定控制壓力為400 kPa,微波消解15 min,待冷卻后取出消解罐,將樣品轉移至100 mL容量瓶中,加入適量的HNO,,用蒸餾水定容,溶液的酸度盡可能與標準溶液的酸度一致,以消除酸度對分析結果的影響,同時配制空白溶液一份,測定復合體內墻涂料中重金屬的含量,結果見表1。


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內墻涂料中有害重金屬元素直接或間接影響人們的身心健康,因此限制涂料中有害金屬元素總含量將顯得更為重要,我國涂料衛生標準和國家環保總局在水溶性涂料環境標志產品技術要求中對有害重金屬含量均有嚴格的限制。由表1可知,復合涂料中Cd的含量為22.26 mg/kg,Cr的含量17.87 mg/kg,Pb的含量l5.71 mg/kg,以上三種重金屬含量都小于涂料中重金屬含量的技術要求。


 


2.3 抗菌性能


實驗結果見表2。


 

納米TiO2改性苯丙乳液內墻涂料的研究  采用物理摻和法,在苯丙乳液中加入銳鈦型納米TiO2 ,制成內墻涂料,進行抑菌試驗和甲醛降解實驗研究 中國建材網,cnprofit.com

由表2可知,普通涂料的抗菌性能較差,抗菌圈只有1.3 cm,加入納米TiO2:后,復合內墻涂料的抗菌圈都有所增大,質量比為100:4的復合涂料抗菌圈的直徑最大4.8 cm,抗菌性能最好。其原因可能是因為納米TiO2 微粒尺寸小,表面原子數多,表面能高,表面原子嚴重配位不足,因此具有很強的表面活性與超強吸附能力】,這使得納米粒子無論是對于促使物質腐敗的氧原子、氧自由基,還是其他異味的烷烴類分子等,均具有極強的抓浮能力,從而具有防腐抗菌功能。


 


2.4 涂料的TEM 圖


由于納米TiO2 微粒尺寸小,具有龐大的比表面積,表面能較高,在內墻涂膜中很容易聚合,它在涂料中的分散與濃度有一定關系,為了考察納米TiO2z在成膜后涂層的表面活性及其分布情況,拍攝了復合涂料的TEM圖(見圖6)。

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由圖6可知,納米TiO2:在涂料中分散較為均勻,并沒有出現大量的團聚現象,從而使其涂料的抗菌效果得以充分的發揮。


 


3 結論


采用銳鈦型納米TiO2 改性苯丙乳液,得到了具有降解甲醛和抗菌性能的環保內墻涂料,經過實驗測定復合體內墻涂料中重金屬的含量均小于銷量限量值,符合技術要求。加入了納米TiO2 ,能夠降解涂料中的甲醛,當苯丙乳液與納米TiO2 質量比為100:4時,降解效果較好,而且其抗菌圈的直徑最大,抗菌性能最好。


 


參考文獻:


[1] 盧君,李玉平,鄭廷秀,等.環保型抗菌防霉涂料的研制[J].涂料工業,2004,6(34):28-37.


[2] 戴文新.新型光凈化環保功能涂料的研制與開發[J].福建化工,2003,4:20-24.


[3] 徐瑞芬,佘廣為,許秀艷,等.復合涂料中納米TiO2 降解污染物和抗菌性能研究[J].化工進展,2003,11(22):1193-1195.


[4] 張立德.納米材料[M].北京:化學工業出版社,2000.4-48.


[5] 溫霖,張人輜,田紅.納米TiO2 分散及對涂料的改性研究[J].化學工程師,2004,108(9):17—19.


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