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环境友好型干粉空气净化涂料的研制(下),环境友好型干粉空气净化涂料是一种新型的功能涂料

2020-03-07    阅读量:32772    新闻来源:互联网     |  投稿

2.5 聚乙烯醇含量对涂膜性能的影响

聚乙烯醇(简称PVA)外观为白色粉末,是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物,由于PVA具有独特的强力黏结性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、耐磨性以及经特殊处理具有的耐水性,因此广泛用于生产涂料、黏合剂、高分子化工等行业。


我们将聚乙烯醇与可分散胶粉混拼作为成膜物质,提高干粉涂料的黏结强度及调整涂膜表面触感,表6给出了不同聚乙烯醇添加量对涂膜触感的影响,可以看出,当聚乙烯醇添加量大于2%时,可以得到表面比较光滑的涂膜。因此,干粉涂料中聚乙烯醇添加量定为2%以上中国机械网okmao.com

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聚乙烯醇含量对涂膜性能的影响

2.6 功能性粉体的选择

图3给出了在相同添加量下,不同功能粉体对甲醛去除率的影响,H-TiO2、N-H-TiO2分别为甘肃省自然能源所所制样品,通过H-TiO2、N-H-TiO2与市售P25及锐钛型纳米TiO2对甲醛的去除率比较,H- TiO2、N-H-TiO2对甲醛的去除率比P25优异。


主要是H-TiO2、N-H-TiO2所制的粉体颗粒半径更小,比较面积大,具体的表征及分析可参考相关文献。H-TiO2、N-H-TiO2对甲醛的去除率接近,考虑到具体的制备工艺的简便性及成本,选择H-TiO2作为功能粉体,制备环境友好型干粉空气净化涂料。

功能性粉体对甲醛去除率的影响

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2.7 凹凸棒土含量对涂膜性能的影响

表7给出了凹凸棒土含量对涂膜性能的影响,可以看出,随着凹凸棒土的加入量逐渐增大,涂膜对甲醛的去除率(1 h)逐渐增大,添加量大于5%时,涂膜对甲醛的去除率(1 h)都大于70%,且涂料的黏度也逐渐增大,实验选择添加量分别为5%、10%的凹凸棒、5%的凹凸棒加2%的H-TiO2以及10%的凹凸棒加2%的H-TiO2样品,在同样的涂覆量下(150 g/m2),分别做甲醛的去除率实验,每次注射量为30 μL的0.37%的甲醛溶液(理论值为4.5×10-6),待前一次注入的甲醛为0后,继续注射,观察样板对甲醛的去除率,结果见表8。


可以看出,10%的凹凸棒加2%的H-TiO2样品(1#)第一次注射后,甲醛的浓度为0,第二次注入后,甲醛浓度22 min后达到0;而不加H-TiO2,只有10%的凹凸棒的2#样板第一次注射后,3 min后达到0;5%的凹凸棒加2%的H-TiO2样品(3#)第一次注射后,7 min后达到0;而硅藻泥样板则需要60 min达到0。以第二次注入甲醛后的数据作图,见图4。


可以看出,添加2%的H-TiO2后可以明显提高甲醛的去除率,为了进一步验证1#~4#样板的效果,我们重新制板,选择一次性注入150μL的0.37%的甲醛溶液(理论值为22×10-6),观察样板对甲醛的去除效果,见图5。可以看出,0.3 h 后达到0.08×10-6,所以实验选择凹凸棒土添加量为10%(质量分数)。

凹凸棒土含量对涂膜性能的影响

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不同样板连续注入甲醛后数据

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不同样品第二次注入甲醛后的去除率曲线,甲醛的降解率曲线

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2.8 功能粉体含量对甲醛去除率的影响

图6给出了不同含量功能粉体对甲醛去除率的影响,可以看出,随着粉体含量的增加,甲醛的去除率越高,但当功能粉体含量大于2%时,甲醛的去除率增加程度不大,考虑到成本,我们将功能性粉体含量定位2%。

功能粉体含量对甲醛去除率的影响

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2.9 负离子粉的作用

负离子有益于人体健康的优点归纳为:(1)活化人体细胞;(2)降低血压,净化血液,增强心肌功能;(3)改善睡眠,恢复体力,促进新陈代谢;(4)稳定植物神经系统,使人体激素趋于平衡;(5)改善肺气管功能,吸入负离子30 min后,肺部吸氧能增加20%,多排除二氧化碳15%,可减轻气喘病 的痛苦;(6)减少对寒冷和流感的过敏,改善过敏体质及“花粉症”的产生;(7)抑制肿瘤细胞的生长;(8)吸收并屏蔽电磁波辐射等。


通过查阅文献,负离子粉的添加量选择为2%~5%,我们测得在最终配方下,负离子的释放量达到6 000个/cm3, 该涂料具有全面持久地净化室内空气,达到增强人体免疫力、预防多种疾病的作用。


2.10 干粉空气净化涂料对甲醛的去除率

图7给出了最终产品配方下,生态纳米空气净化涂料对甲醛的吸附降解曲线,表9分别给出了2 h后甲醛自然衰减后的浓度、光反应后甲醛的浓度以及暗反应后甲醛的浓度。可以看出,在1 h后基本达到吸附平衡,甲醛的浓度基本不变,生态纳米空气净化涂料的吸附率较高,达到了89.5%;经过光照射后,生态纳米空气净化涂料的甲醛降解效果明显,1.5 h的去除率达到了100%,按照1.5中公式计算,生态纳米空气净化涂料对甲醛的光催化降解速率56.5%/(g · m2 · s)。

空气净化涂料对甲醛去除效果评价

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空气净化涂料对甲醛去除效果(2 h)


3 结 语

(1)通过对干粉空气净化涂料配方的优化,选择合作开发的H还原法制备的纳米TiO2(H-TiO2)为主要的功能粉体,粉体添加量为2%~5%。

(2)干粉空气净化涂料最终确定的配方,1.5 h对甲醛的总去除率为100%,光催化降解速率为56.5%/(g· m2 · s)。

(3)该涂料能有效降低室内空气中的有害成分,如甲醛、氮氧化合物等,在光照强度良好的条件下,对室内装修产生的空气污染有明显效果。将光催化材料、电气石、凹凸棒等复配制备干粉空气净化涂料,可制备具有自调湿、释放负离子的干粉空气净化涂料,并且采用固体胶粉替代传统的乳液,制作干粉状的空气净化涂料,解决传统低气味涂料的低温贮存及运输问题,以及将传统低气味涂料的底、中、面三涂层功能集于干粉空气净化涂料中,实现单涂层一体化高效涂装。


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