CN107236336B - 基于废大理石粉的墙用光触媒自清洁涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种基于废大理石粉的墙用纳米光触媒自清洁涂料利用独特的制备方法使纳米大理石粉被纳米二氧化钛包覆，形成一种不需要胶水即可将大理石粉应用于涂料且具有无毒环保的自清洁涂料。相比于现有技术，本发明提供一种绿色无污染的废大理石粉回收利用方法，制备简单，效果优良，并且选用了一种环保无污染、成本低及制备容易的自清洁涂料。
Description
技术领域
本发明涉及墙用涂料技术领域，特别是涉及一种基于废大理石粉的墙用光触媒自清洁涂料及其制备方法。
背景技术
大理石是一种应用非常广泛的建筑材料，但从原石到真正应用会产生非常多的大理石粉，这些大理石粉的粒径从几微米到几毫米不等，如果人体长时间吸入含有大理石粉的空气，非常容易导致硅肺等恶性疾病，对人体、家庭乃至社会造成恶劣伤害。目前，大理石粉主要用于制造人造大理石，如公开号为CN1104666A的发明申请公开的墙面瓷化涂料由胶水和填料组成，公开号为CN1186093A的发明申请公开的仿玉石釉钢七彩丝绸涂料采用花岗石或大理石粉、聚乙烯醇、苯丙或乙丙乳液、轻质碳酸钙、滑石粉、钛白粉、珠光粉、七彩短绒和水为原料，其制备方法将水(450kg)加入反应釜中加热，缓慢加入聚乙烯醇(80kg)，搅拌升温至90C(±5℃)，溶解停止加，逐步加入苯丙乳液(120kg)后搅拌均匀；降温至40℃左右，按比例加入前述原料，其中苯丙乳液为胶水。现有技术中，大理石粉的利用均使用大量胶黏剂将大量大理石粉粘合，会释放大量有毒有害气体，如果长时间接触会对人体造成严重伤害。而且现有技术中使用到大理石粉的涂料多将大理石粉和其他物料直接混合，并没有解决大理石粉需要胶水粘合的问题。
因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种不需要胶水即可将大理石粉应用于涂料且具有无毒环保的自清洁涂料技术显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种不需要胶水即可将大理石粉应用于涂料且具有无毒环保的自清洁涂料。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于废大理石粉的墙用纳米光触媒自清洁涂料由纳米大理石粉和纳米二氧化钛组成，所述纳米大理石粉的外表面被纳米二氧化钛包覆，其中，纳米大理石粉由废大理石粉制得。
本发明的另一目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种不需要胶水即可将大理石粉应用于涂料且具有无毒环保的自清洁涂料。
本发明的另一目的通过以下技术方案实现：
上述的一种基于废大理石粉的墙用纳米光触媒自清洁涂料的制备方法，包括有以下步骤：
制备纳米大理石粉：
1.1在球磨罐中加入废大理石粉和直径为1~5mm的锆珠，加入清水，搅拌至锆珠与废大理石粉均匀混合呈泥浆状；
1.2将球磨罐置于球磨机中，在3000~5000r/min下搅拌6~8h；
1.3 使用重力筛分法将锆珠从大理石粉泥浆中分离出来；
1.4 将大理石粉泥浆烘干获得纳米大理石粉；
制备光触媒分散液：
2.1清洗反应釜后，往反应釜中加入质量比为1：5~1：10的钛酸四丁酯和乙醇，在温度为140~190℃下，反应8~12h；
2.2将步骤2.1的液体过滤、洗涤及烘干得到纳米二氧化钛粉末；
2.3将纳米二氧化钛粉末加入乙醇，使用超声分散剂分散30~40min获得纳米二氧化钛分散液；
制备纳米光触媒自清洁涂料：
3.1将纳米大理石粉置于乙醇中，以500~800r/min转速搅拌，2~5滴/s的速度逐滴加入纳米二氧化钛分散液；
3.2滴加纳米二氧化钛分散液后继续搅拌4~5h；
3.3烘干获得纳米二氧化钛包裹的纳米大理石粉的粉末涂料。
优选的，步骤1.1中，在球磨罐中加入1/4~1/3的废大理石粉，继续添加锆珠使废大理石粉和锆珠的总体积占据球磨罐1/2~2/3的体积。
优选的，步骤2.1中，钛酸四丁酯和乙醇的质量比为1：6。
优选的，步骤2.3中，将1~5g的纳米二氧化钛粉末加入30~50g乙醇超声波分散。
优选的，步骤3.1中纳米大理石粉的重量为5~10g，乙醇体积为40~60mL；步骤3.2中，纳米二氧化钛分散液的体积为30~50mL。
本发明的有益效果：
一种基于废大理石粉的墙用纳米光触媒自清洁涂料利用独特的制备方法使纳米大理石粉被纳米二氧化钛包覆，形成一种不需要胶水即可将大理石粉应用于涂料且具有无毒环保的自清洁涂料。本发明不仅充分利用率废大理石粉，而且本发明不需要添加大量的胶水因而不会释放出甲醛、苯酚等有毒有害的气体。此外，纳米级的二氧化钛具有优异的光催化作用，是种优良的光触媒，能有效地降解空气中有毒有害气体，有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理，同时还具备除甲醛、除臭、抗污、净化空气等功能。本发明的每颗大理石粉外表面均覆有纳米二氧化钛，使涂料中纳米二氧化钛的有效浓度大大增加，进一步提高光催化作用。相比于现有技术，本发明提供一种绿色无污染的废大理石粉回收利用方法，制备简单，效果优良，并且选用了一种环保无污染、成本低及制备容易的自清洁涂料。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明的一种基于废大理石粉的墙用纳米光触媒自清洁涂料由纳米大理石粉和纳米二氧化钛组成，所述纳米大理石粉的外表面被纳米二氧化钛包覆，且纳米大理石粉由废大理石粉制得。。本实施例的一种基于废大理石粉的墙用纳米光触媒自清洁涂料的制备方法如下：
（1）制备纳米大理石粉：
1.1在球磨罐中加入1/3的废大理石粉，继续添加锆珠，使其占据球磨罐2/3的体积。加入清水，不断搅拌，使球磨罐中锆珠与大理石粉均匀混合并呈泥浆状。
1.2将球磨罐置于球磨机中，在5000r/min下搅拌8h。
1.3使用重力筛分法将锆珠从大理石粉泥浆中分离出来。其中，重力筛分法是指利用物料的重力进行筛分。
1.4烘干后得到纳米大理石粉。
（2）制备光触媒分散液：
2.1使用铬酸洗液清洗反应釜,往反应釜中加入钛酸四丁酯与乙醇，其质量比为1:6，温度在190℃间，反应时间为8 h。
2.2将3g的纳米TiO2粉体置于40 g乙醇中，使用超声分散机对其超声分散30 min。
2.3步骤2.2的溶液通过过滤、洗涤、烘干得到纳米TiO2粉体。
（3）制备纳米光触媒自清洁涂料：
3.1将10g纳米大理石粉置于50 ml乙醇中，不断搅拌，转速为800r/min。
3.2将50 mlTiO2分散液至于恒压漏斗中，逐滴加入废大理石粉分散液中，控制其速度为5滴/s。
3.3在全部滴加制备光触媒分散液完毕之后继续搅拌5h。
3.4过滤烘干后得到纳米TiO2包覆的废大理石粉光触媒涂料。
实施例2
本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的不同之处在于：
对废大理石粉进行球磨处理时选用直径3 mm的锆珠。在球磨罐中加入1/3的废大理石粉，添加锆珠使其占据球磨罐2/3的体积。加入清水搅拌均匀后将球磨罐置于球磨机中，在5000r/min下搅拌6h，分离锆珠。
制备纳米二氧化钛分散液时，钛酸四丁酯与乙醇质量比为1:5，温度在190℃间，反应时间为10 h。获得纳米二氧化钛粉末后，将5g的纳米TiO2粉体置于50 g乙醇中，超声分散40 min后烘干。
纳米TiO2（二氧化钛）分散液对纳米大理石粉进行包覆时，将5g纳米大理石粉置于40 ml乙醇中，搅拌转速为800r/min。将50 mlTiO2分散液至于恒压漏斗中，滴加速度为4滴/s，在全部滴加完毕之后继续搅拌6h。
实施例3
本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的不同之处在于：
对废大理石粉进行球磨处理时选用直径4 mm的锆珠。在球磨罐中加入1/4的废大理石粉，添加锆珠使其占据球磨罐2/3的体积。加入清水搅拌均匀后将球磨罐置于球磨机中，在4000r/min下搅拌7h，分离锆珠。
制备纳米二氧化钛分散液时，钛酸四丁酯与乙醇质量比为1:7，温度在180℃间，反应时间为9 h。获得纳米二氧化钛粉末后，将2g的纳米TiO2粉体置于30 g乙醇中，超声分散30 min后烘干。
纳米TiO2（二氧化钛）分散液对纳米大理石粉进行包覆时，将6g纳米大理石粉置于45 ml乙醇中，搅拌转速为500r/min。将30 mlTiO2分散液至于恒压漏斗中，滴加速度为4滴/s，在全部滴加完毕之后继续搅拌5h。
实施例1至实施例3的涂料测试数据如下：
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案说明而非对权利要求保护范围的限制。本领域的普通技术人员参照较佳实施例应当理解，并可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但属于本发明技术方案的实质相同和保护范围。
Claims (5)
1.一种基于废大理石粉的墙用纳米光触媒自清洁涂料的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：
制备纳米大理石粉：
1.1在球磨罐中加入废大理石粉和直径为1~5mm的锆珠，加入清水，搅拌至锆珠与废大理石粉均匀混合呈泥浆状；
1.2将球磨罐置于球磨机中，在3000~5000r/min下搅拌6~8h；
1.3 使用重力筛分法将锆珠从大理石粉泥浆中分离出来；
1.4 将大理石粉泥浆烘干获得纳米大理石粉；
制备光触媒分散液：
2.1清洗反应釜后，往反应釜中加入质量比为1：5~1：10的钛酸四丁酯和乙醇，在温度为140~190℃下，反应8~12h；
2.2将步骤2.1的液体过滤、洗涤及烘干得到纳米二氧化钛粉末；
2.3将纳米二氧化钛粉末加入乙醇，使用超声分散剂分散30~40min获得纳米二氧化钛分散液；
制备纳米光触媒自清洁涂料：
3.1将纳米大理石粉置于乙醇中，以500~800r/min转速搅拌，2~5滴/s的速度逐滴加入纳米二氧化钛分散液；
3.2滴加纳米二氧化钛分散液后继续搅拌4~5h；
3.3烘干获得纳米二氧化钛包裹的纳米大理石粉的粉末涂料。
2.根据权利要求1所述的一种基于废大理石粉的墙用纳米光触媒自清洁涂料的制备方法，其特征在于，步骤1.1中，在球磨罐中加入1/4~1/3的废大理石粉，继续添加锆珠使废大理石粉和锆珠的总体积占据球磨罐1/2~2/3的体积。
3.根据权利要求1所述的一种基于废大理石粉的墙用纳米光触媒自清洁涂料的制备方法，其特征在于，步骤2.1中，钛酸四丁酯和乙醇的质量比为1：6。
4.根据权利要求1所述的一种基于废大理石粉的墙用纳米光触媒自清洁涂料的制备方法，其特征在于，步骤2.3中，将1~5g的纳米二氧化钛粉末加入30~50g乙醇超声波分散。
5.根据权利要求1所述的一种基于废大理石粉的墙用纳米光触媒自清洁涂料的制备方法，其特征在于，步骤3.1中纳米大理石粉的重量为5~10g，乙醇体积为40~60mL；
步骤3.2中，纳米二氧化钛分散液的体积为30~50mL。
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