纳米TiO2改性内墙乳胶漆性能的研究
作者 :  刘扬 李博

  摘要 本文采用纳米TiO2对内墙乳胶漆进行了改性,并与不加纳米TiO2的普通内墙乳胶漆进行了实验对比。分析了纳米组分的加入对内墙乳胶漆净化空气等技术指标的影响。结果表明,经过纳米TiO2改性的内墙乳胶漆与普通内墙乳胶漆相比具有更为优越的性能。
  关键词 纳米TiO2;改性;内墙乳胶漆
  中图分类号: TB383 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)01(b)-0000-00
  近年来,纳米材料的研究和应用成为各行各业的热点。由于纳米材料具有小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,使其具有了抗菌杀毒、防污自洁、超强疏水等特殊性能。在建筑涂料中加入纳米TiO2后不仅可以提高涂料的杀菌性,同时,由于纳米TiO2具有优异的光催化性能,在光作用下,可与空气中的甲醛、氨气、苯等有害气体发生反应,将它们转化为无毒化合物,对环境空气起到极好的净化作用,并能避免二次污染的发生[1]。因此,利用纳米TiO2改性提高涂料产品是目前在涂料研究领域比较活跃的方向。
  1实验
  1.1主要原料及实验设备
  纳米TiO2,本公司自行研制;乳液,美国国民淀粉公司产品;钛白粉,美国杜邦公司产品。主要设备有高速分散设备、砂磨机、刮板细度计、粘度计。
  1.2 纳米改性内墙乳胶漆的制备
  乳胶漆一般由基料、颜填料、增稠剂、成膜助剂、润湿剂、分散剂以及其它助剂组成。纳米改性内墙乳胶漆是在此基础上加入纳米组分,我们选用的纳米组分是纳米TiO2。由于纳米材料容易产生团聚,因此纳米TiO2的分散与预处理对涂料性能的提高起着关键作用。实验中,我们采用稀释的表面活性剂对纳米TiO2进行预处理,处理后再置于分散罐中,用高速分散设备将其分散后加人颜、填料再进行后续工序。
  1.3纳米改性乳胶漆的配方设计
  在实验过程中,我们通过各组分选择的探索试验及主要组分的优化实验,确定了该乳胶漆的基本配方。同时,又以不加纳米材料且原材料及配比相同的配方制成乳胶漆进行实验对比(见表1)。
  2结果与讨论
  从表2中的实验结果可以看出,加入纳米TiO2改性后的内墙乳胶漆,对比率和耐洗刷次数明显提高,可挥发的有机化合物含量和甲醛含量明显低于普通内墙乳胶漆。这是因为纳米TiO2具有优异的光催化性能,它的这种特性在杀菌、防霉、空气净化等方面具有更明显的作用。理论上讲,其作用机理[2]是,在光作用下,TiO2价带上的电子(e-)被激发跃迁到导带上,并在价带上产生相应的空穴(h+)。电子与空气中的氧结合生成活性氧(O2-),同时光生空穴将其表面吸附的OH-和H2O分子氧化成自由羟基(·OH),该自由基和活性氧具有很强的氧化性能,这种强氧化性能不仅能降解甲醛、氨气、苯等有害气体,将它们转化为无毒化合物,从而可以达到消除污染净化空气的作用,同时还能破坏细菌的细胞膜,使细胞中的活性酶被破坏掉,导致细菌死亡[3],具有一定的抗菌性能。
  3结论
  从上述实验结果中可以看出,纳米TiO2的加入,可以显著提高涂料的整体性能,尤其是对一些定量指标提高更为显著。同时,由于纳米TiO2具有一定的光催化降解性能,使得改性后的内墙乳胶漆能与空气中的甲醛、氨气、苯等有害气体发生反应对环境空气起到极好的净化作用。
  参考文献:
  [1] 吴健春.纳米TiO2改性内墙乳胶漆的抗菌性能及甲醛降解的研究.功能材料, 2005,26(4),:17-21.
  [2] 郭保文.纳米材料及其技术在涂料工业中的应用研究.新材料产业,2003,2:62-67.
  [3] 黄家骏.南阳师范学院学报(自然科学版),2004,3(6):39-41.

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