一种乳液改性的中药除醛乳胶漆及其制备工艺
侯宇振，孙 浩，纪思凡，孔超颖
（青岛科技大学高分子科学与工程学院，山东 青岛 266000）
摘要：甲醛、苯等有害物质对于人体的危害愈加严重，为了从根本上使甲醛等有害气体不被人体吸入，本乳胶漆通过对按一定比例混合甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯并与芳香族乙烯基化合物进行聚合后用多功能胺对其改性，制备出具有甲醛反应性的乳液。同时本乳胶漆配聚丙烯酸酯乳液进行改性并适当填充了负离子粉、中草药与植物提取液、超细膨润土、硅藻泥等材料，使该乳胶漆可以具有长效吸收甲醛、降低VOC、抗菌、防霉等优良特性。
关键词：乳液改性；中药；负离子；除醛
中图分类号：TQ633
An emulsion-modified Chinese medicine & anion aldehyde environmental-friendly latex paint and its preparation process
HOU Yu-zhen;SUN Hao;JI Si-fan，KONG Chao-ying
(Qingdao university of science and technology College of polymer science and engineering,Qingdao 266000,Shandong,China)
Abstract：Formaldehyde, benzene and other harmful substances on the human body more and more serious. In order to fundamentally prevent formaldehyde and other harmful gases from being inhaled by human body, this latex paint is mixed by MMA and BA in a certain proportion and polymerized with aromatic vinyl compounds, and then modified with multifunctional amine, and the emulsion with formaldehyde reactivity is prepared. At the same time, the formulation of latex paint is properly filled with negative ion powder, Chinese herbal medicine and plant extracts, ultrafine bentonite, diatom mud and other materials, so that the latex paint can have long term absorption of formaldehyde, reduce VOC, antibacterial, anti mildew and other excellent characteristics.
Key words: emulsion modification; traditional Chinese medicine; negative ion; aldehyde removal
Foundation item:Postdoctoral research funding
基金项目：博士后科研启动资金
作者简介：侯宇振(1998-)，男(汉族)，山东枣庄人，青岛科技大学在读本科生，研究方向：高分子材料的加工及改性，申请发明专利两项，实用新型专利一项；电话：17863978365，E-mail：houyuz666@163.com。
0 前言
当前,由于能源短缺,世界各国普遍采取了建筑节能措施,减少空气换气次数,使室内空气质量明显恶化.室内装饰材料和家具释放的甲醛、苯系物、氨气等有害气体严重影响着人们的健康,各种疾病显著增加,出现了“病态建筑综合症”。针对甲醛的污染,人们采取了许多措施试图解决室内甲醛污染的问题。现在普遍采用的技术是利用纳米材料的光催化功能对空气中的甲醛进行降解,纳米材料主要集中在纳米二氧化硅粉体、纳米二氧化钙粉体、纳米氧化铝粉体、纳米氧化锌粉体,其中以纳米二氧化钛粉体活性最高,但是粉体纳米材料容易产生二次团聚,吸收效率不高。因此,寻找一种高效、安全、环保可行的吸收甲醛的方法已经迫在眉睫。本乳胶漆利用改性聚丙烯酸酯乳液协同除甲醛植物提取液、除重金属的植物提取液、消毒防霉抗菌中药提取液、驱蚊驱虫中药提取液以及负离子粉，能够使产品具有长效吸收甲醛、无重金属以及杀菌抗霉的作用[10]。
1 实验
1.1 实验原理
（1）研制出改性聚丙烯酸酯乳液协同植物活性水提液并应用于该乳胶漆中,使该乳胶漆能够从化学合成和物理混合两个角度实现甲醛吸收功能，具有长效吸收甲醛的功效，同时不会引入重金属离子造成二次污染[1]。
（2）将有机硅结构引入到丙烯酸酯中(由甲基丙烯酸甲醋、丙烯酸丁醋、丙烯酸等单体经过聚合后加人有机硅基团而制得有机硅改性丙烯酸酯)，不仅使该乳胶漆的渗透性、流平性、耐污性和耐磨性有了大幅度提升，而且增强了涂膜表面的光泽度，且易清洁[8]。
（3）确定负离子粉配方配比为：m（稀土）：m（电气石）=6:4,该配方所释放的负离子可达800个/cm3,极大的降低了环境中的VOC,提高了人体健康水准。
（4）超细有机膨润土与鸡冠花和紫菀属相互协调配伍,使得该乳胶漆中的重金属含量几乎为零[2]。
（5）科学添加深海硅藻土,调节室内湿度,吸收有害物质,降低VOC含量,使产品更环保,气味更清新。
1.2 乳胶漆配方（见表1）
表1 乳胶漆配方
原料名称 | 作用 | 用量/份 |
改性聚丙烯酸酯乳液 | 基料 | 250 |
有机硅改性丙烯酸酯 | 基料 | 50 |
纯净水 | 基料 | 205 |
高岭土 | 填料 | 100 |
硅酸铝 | 填料 | 12.5 |
硅藻土 | 填料 | 30.0 |
膨润土 | 填料 | 20.0 |
负离子粉 | 填料 | 8.0 |
纳米钙 | 填料 | 100 |
钛白粉 | 颜料 | 200 |
羟乙基纤维素醚 | 纤维素 | 3.0 |
2-氨基-2-甲基-1-丙醇 | 多功能助剂 | 1.0 |
丙烯酸钠盐类共聚物 | 分散剂 | 6.0 |
辛基酚聚氧乙烯醚 | 润湿剂 | 2.0 |
矿物油和蜡组成的混合物 | 消泡剂 | 1.5 |
丙二醇 | 干燥剂 | 18 |
聚醚聚氨酯 | 流变助剂 | 7.5 |
丙烯酸型乳液增稠剂 | 增稠剂 | 5.0-7.5 |
电气石和稀土 | 负离子粉 | 28.0 |
2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯 | 成膜助剂TEXANOL | 5.0 |
除甲醛植物提取液 | 植物液 | 7.5 |
除重金属的植物提取液 | 植物液 | 7.5 |
消毒防霉抗菌中药提取液 | 中草药提取液 | 5 |
驱蚊驱虫中药提取液 | 中草药提取液 | 5 |
1.3 制备工艺
（1）除甲醛植物提取液的制备取7.5重量份的绿萝、秋海棠、鸭跖草和龙舌兰（重量比为0.8-0.9:0.2-0.25:1-1.2:0.3-0.4）混合，放入压力设备中，加入2-3倍重量的水加热提取60-80分钟，过滤得到植物提取液；
（2）消毒防霉抗菌中药提取液的制备取5重量份的份的丁香、苦参、郁金香、野菊花、大黄、防风、杜仲、土槿皮、黄柏、桂皮和山苍子油，按照重量比1:0.8-1.2:0.8-1:0.5-0.8:0.1-0.2:0.3-0.5:0.2:0.3-0.5:0.3-0.5:0.05:2-2.5混合；放入压力设备中，加入2-3倍重量的水加热提取40-60分钟，过滤得到中药提取液；
（3）驱蚊驱虫中药提取液的制备取5重量份的佩兰、七里香、吴茱萸、菖蒲、野菊花和白芷，按照重量比0.3:0.5-0.8:0.1-0.2:0.3-0.6:0.6-0.8:1混合，放入压力设备中，加入2-3倍重量的水加热提取40-60分钟，过滤得到中药提取液；
（4）除重金属的植物提取液的制备:取7.5重量份的鸡冠花和紫菀属（重量比为0.3:0.7），放入压力设备中，加入2-3倍重量的水加热提取60-80分钟，过滤得到植物提取液；
（5）在搅拌器中加入205重量份的水和3重量份的纤维素羟乙基纤维素醚进行搅拌，搅拌速度为1000r/min，搅拌分散时间为10min，加入1重量份的多功能助剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇，搅拌速度为1000r/min搅拌分散时间为5min；
（6）在搅拌器中依次加入6重量份的分散剂聚丙烯酸钠盐，1重量份的润湿剂辛基酚聚氧乙烯醚，1.5重量份的消泡剂矿物油和蜡，10重量份的丙二醇，5重量份的成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，搅拌速度为500-1000r/min，分散30min[9]；
（7）向（6）制备的分散液中依次加入钛白粉，高岭土，膨润土、硅酸铝，硅藻土，负离子粉以及纳米钙，分散40min后磨砂待用；
（8）向（7）制备的分散液中依次加入250重量份的改性聚丙烯酸酯乳液，2重量份的消泡剂矿物油和蜡，7.5重量份的除甲醛植物提取液，7.5重量份的除重金属植物提取液，6重量份的分散剂聚丙烯酸钠盐，5重量份的消毒防霉抗菌中药提取液和5重量份的驱蚊驱虫中药提取液，混合液稀释；
（9）稀释后加入5-7.5重量份的丙烯酸型乳液碱增稠剂T-117A，7.5重量份的水，稀释后加入7.5重量份的流变助剂聚醚聚氨酯和8重量份的丙二醇，再加入2.5-3.0重量份的流平剂有机硅丙烯酸酯，以搅拌速度500r/min分散20min，抽真空20min后过滤得到成品乳胶漆。
2 讨论
2.1 对比实验
实施例1：按照表1中的配方配比制得,应用于以下实验中做对比；
按照实施例1中的工艺制备乳胶漆，区别在于去掉配方中的“除甲醛植物提取液”，制得乳胶漆为乳胶漆1号；
按照实施例1的工艺制备乳胶漆，区别在于“将改性聚丙烯酸酯乳液改为苯丙乳液”，制得乳胶漆为乳胶漆2号；
按照实施例1的工艺制备乳胶漆，区别在于去掉配方中的“负离子粉”，制得的乳胶漆为乳胶漆3号；
按照实施例1的工艺制备乳胶漆，区别在于去掉配方中的“膨润土和除重金属植物提取液”，制得的乳胶漆为乳胶漆4号；
对乳胶漆1、2、3、4号及实施例1制得的乳胶漆进行检测，结果见表2，检测方法按照GB/T9756-2009。
2.2 测试结果（见表2）
表2 成品乳胶漆除甲醛和重金属效果的检测数据[3]
序号 | 检测 项目 | 单位 | 技术 要求 | 检验结果 | |||||
乳胶漆 1号 | 乳胶漆 2号 | 乳胶漆 3号 | 乳胶漆 4号 | 实施例1 乳胶漆 | |||||
1 | 挥发性有机化合物含量（VOC） | g/L | ≤120 | 22 | 21 |
38
| 39 | 15 | |
2 | 苯、甲苯、二甲苯总和 | mg/kg | ≤300 | 21 | 19 | 37 | 38 | 10 | |
3 | 游离甲醛 | mg/kg | ≤100 | 18 | 22 | 26 | 6 | 3 | |
4
| 可溶性重金属 | 铅 | mg/kg | ≤90 | 3 | 2 | 2 | 9 | 1 |
镉 | mg/kg | ≤75 | 4 | 3 | 3 | 15 | 0.5 | ||
铬 | mg/kg | ≤60 | 2 | 4 | 4 | 17 | 1 | ||
汞 | mg/kg | ≤60 | 3 | 1 | 1 | 11 | <0.003 | ||
2.3 实验结果分析
表2中数据显示，该乳胶漆成品除甲醛效果较佳，成品乳胶漆的甲醛和重金属含量极低。甲醛，苯等挥发性有机物和可溶性重金属的残留量很少，汞的检测量几乎为0，植物提取液和中药提取液的各个成分之间并未对彼此之间的除甲醛和重金属效果起到拮抗作用[7] ；因此，此款乳胶漆配方中的改性聚丙烯酸酯乳液协同除甲醛和重金属植物提取液以及负离子粉，使乳胶漆具有较佳的吸收甲醛和重金属性能；膨润土、鸡冠花和紫菀属相互作用，使乳胶漆的除重金属性能达到最佳[4]。
3 技术性能(性能测试结果见表3)
表3 性能测试结果[5]
检测项目 | 性能要求 | 试验结果 | 单项评定 | |||
优等品 | 一等品 | 合格品 | ||||
容器中状态 | 无硬块，搅拌后呈均匀状态 | 无硬块，呈均匀状态 | 合格 | |||
施工性 | 刷涂二道无障碍 | 刷涂二道无障碍 | 合格 | |||
低温稳定性 | 不变质 | 不变质 | 合格 | |||
干燥时间 （表干）/h | ≤2 | 40min | 合格 | |||
涂膜外观 | 正常 | 正常 | 合格 | |||
对比率（白色和浅色） | ≥0.93 | ≥0.90 | ≥0.87 | 0.92 | 合格 | |
耐碱性 | 48h无异常 | 无异常 | 合格 | |||
耐水性 | 96h无异常 | 无异常 | 合格 | |||
涂层耐温变性（5次循环） | 无异常 | 无异常 | 合格 | |||
耐洗刷性/次 | ≥2000 | ≥ 1000 | ≥500 | 2230次不漏底 | 合格 | |
综合结论 | 所检项目符合GB/T9755-2001标准要求 | |||||
4 结论
本乳胶漆是一种高效、安全、环保的绿色水性涂料。采用化学和物理方法协同吸收甲醛，除醛效果明显；加入有机膨润土、鸡冠花和紫菀属，使涂料中重金属含量几乎为零；加入负离子粉，使涂料可长久释放负离子，降低环境中的VOC等有害气体；植物提取液除起到除醛作用之外，还使乳胶漆拥有抗菌防霉、驱蚊杀虫的功效；加入有机硅结构，乳胶漆的渗透性、流平性、耐污性和耐磨性有大幅度提升，表面光泽度高，易清洁；该涂料的硬度、抗裂性、耐酸碱性、耐水性、稳定性等均符合国家标准。
参考文献：
[1]合成树脂乳液内墙涂料 [s]．GB／T97 56．
[2] 环境标志产品技术要求水性涂料 [s]．HJ／T201-2005．
[3]民用建筑工程室内环境污染控制规范 [s]．中华人民共和国国家标准 GB50325—2010．
[4]建筑装饰装修工程质量验收规范 [s]．GB50210-2001．
[5] 建筑工程质量检验评定标准 [s]．GBJ301-88．
[6] 建筑装饰工程施工及验收规范 [s]．GBU T29—2003．
[7] 室内装修装饰材料 内墙涂料中有害物质限量 [s]．GB18582—2008．
[8]Tengsuthiwat, J ；Mechanical, thermal, and water absorption properties of melamine-formaldehyde-treated sisal fiber containing poly(lactic acid) composites；2017；JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE.
[9]Feng, YW；Self-Powered Electrostatic Filter with Enhanced Photocatalytic Degradation of Formaldehyde Based on Built-in Triboelectric Nanogenerators；2017；ACS NANO.
[10]Sarwar,N;Development of water and energy efficient environment friendly easy care finishing by foam coating on stretch denim fabric ;2017;JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION.
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