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，刘 健

(1.青岛科技大学 高分子科学与工程学院，山东 青岛 266000；2.青岛科技大学 材料科学与工程学院，山东 青岛 266000)

在当前能源短缺的背景下,世界各国普遍采取了建筑节能措施。而减少空气换气次数,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、苯系物和氨气等有害气体严重影响着人们的健康,各种呼吸疾病显著增加,出现了“病态建筑综合症”。其中针对室内甲醛的污染,人们采取了许多措施试图解决此问题。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。纳米材料主要包括纳米二氧化硅粉体、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,除醛效率不高。因此,寻找一种高效、安全和环保可行的吸收甲醛的方法很有前景的。本文中合成的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反应和物理吸附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(由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸等单体经过聚合后加入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。

(4)超细有机膨润土与鸡冠花和紫菀属相互协调,使得该乳胶漆中的重金属含量几乎为零[2]。

(5)添加深海硅藻土,调节室内湿度,吸收有害物质,降低VOC含量,使空气更洁净。

1.2 乳胶漆配方

见表1。

表1 乳胶漆配方

表1(续)

1.3 制备工艺

(1)除甲醛植物提取液的制备：取7.5质量份的绿萝、秋海棠、鸭跖草和龙舌兰(质量比为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倍质量的水加热提取60～80min，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质量份的份的丁香、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，按照质量比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倍质量的水加热提取40～60min，过滤得到中药提取液。

(3)驱蚊驱虫中药提取液的制备：取5质量份的佩兰、七里香、吴茱萸、菖蒲、野菊花和白芷，按照质量比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倍质量的水加热提取40～60min，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质量份的鸡冠花和紫菀属(质量比为0.3∶0.7)，放入压力设备中，加入2～3倍质量的水加热提取60～80min，过滤得到植物提取液。

(5)在搅拌器中加入205质量份的水和3质量份的纤维素羟乙基纤维素醚进行搅拌，搅拌速度为1000 r/min，搅拌分散时间为10 min，加入1质量份的多功能助剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇，搅拌速度为1000 r/min搅拌分散时间为5 min。

(6)在搅拌器中依次加入6质量份的分散剂聚丙烯酸钠盐，1质量份的润湿剂辛基酚聚氧乙烯醚，1.5质量份的消泡剂矿物油和蜡，10质量份的丙二醇，5质量份的成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，搅拌速度为500～1000 r/min，分散30 min[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40 min后磨砂待用。

(8)向(7)制备的分散液中依次加入250质量份的改性聚丙烯酸酯乳液，2质量份的消泡剂矿物油和蜡，7.5质量份的除甲醛植物提取液，7.5质量份的除重金属植物提取液，6质量份的分散剂聚丙烯酸钠盐，5质量份的消毒防霉抗菌中药提取液和5质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质量份的丙烯酸型乳液碱增稠剂T-117A，7.5质量份的水，稀释后加入7.5质量份的流变助剂聚醚聚氨酯和8质量份的丙二醇，再加入2.5～3.0质量份的流平剂有机硅丙烯酸酯，以搅拌速度500 r/min分散20 min，抽真空20 min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]

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]

4 结论

本文中合成的乳胶漆是一种高效、安全和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。

[1] 全国涂料和颜料标准化技术委员会.GB/T 9756-2009合成树脂乳液内墙涂料[S]．北京：中国标准出版社，2010．

[2] 国家环境保护总局科技标准司.HJ/T201-2005环境标志产品技术要求水性涂料[S]．北京：中国科学环境出版社, 2006．

[3] 中华人民共和国建设部.GB50325-2010民用建筑工程室内环境污染控制规范[S]．北京：中国计划出版社,2002．

[4] 中华人民共和国建设部.GB50210-2001建筑装饰装修工程质量验收规范[S]．北京：中国标准出版社，2002．

[5] 中华人民共和国建设部.GBJ301-1988建筑工程质量检验评定标准[S]．北京：中国标准出版社，1988．

[6] 中华人民共和国建设部.JGJ/T29-2003 建筑涂饰工程施工及验收规程[S/M]． 北京：中国建筑工业出版社,2003.

[7] 全国涂料和颜料标准化技术委员会.GB18582-2008室内装修装饰材料 内墙涂料中有害物质限量[S]．北京：中国标准出版社，2008．

[8] Tengsuthiwat J.Mechanical, thermal, and water absorption properties of melamine-formaldehyde-treated sisal fiber containing poly(lactic acid) composites[J].Journal of Applied Polymer Science,2107,135(2):45681.

[9] Feng Y W.Self-powered electrostatic filter with enhanced photocatalytic degradation of formaldehyde based on built-in triboelectric nanogenerators[J].Acs Nano,2017,11(12):12411.

[10] Sarwar N.Development of water and energy efficient environment friendly easy care finishing by foam coating on stretch denim fabric[J].Journal of Cleaner Production,2017,154:159-166.