功能型内墙真石漆的制备与性能研究
□ 余 龙1，金晓松2
(1.金华职业技术学院制药与材料工程学院，浙江金华 321007；2.浙江高峰控股集团有限公司，浙江金华 321000）

0 前言
传统的真石漆由于其立体感强，颜色鲜艳，喷涂效果庄重典雅，能体现天然石材的丰富质感，在内外墙装饰中被广泛采用。在室内装潢多元化需求和多样化设计的情况下，真石漆被用于室内背景墙、梁柱以及过道等的装饰、内墙壁画等。在内墙真石漆中加入有光催化作用的掺杂纳米TiO2对有害气体进行分解，做到既装饰空间又净化空气的作用。

1 试验部分
1.1 试验配方
试验基本配方如表1所示。

1.2 试验设备
小型球磨机，小型高速混合机，旋转黏度计，电动搅拌器，电子天平，老化试验机，功率为20 W的紫外光灯，4160-2型甲醛测定仪(美国Interscan公司生产) ，透射电子显微镜(荷兰飞利浦)。
1.3 纳米TiO2粉体的制备
采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛，将体积比为3∶2∶0.3的无水乙醇、冰乙酸、蒸馏水和GdCl3混合放入容器加热到40 ℃反应，滴加浓盐酸调节pH值为1，在无水乙醇中溶解钛酸丁酯，以1滴/s的速度滴加，滴加完毕后超声波30 min静置形成凝胶，凝胶在干燥箱中80 ℃12 h烘干成干凝胶，马弗炉中200 ℃煅烧3 h，粉碎研磨，得到掺杂Gd的超细TiO2粉体。
1.4 功能型内墙真石漆的制备工艺(见图1)

1.5 内墙真石漆的施工工艺
清理基层→填补缝隙、局部刮腻子、磨平→涂饰底层涂料→根据设计进行分格→涂饰真石漆→轻轻批刮或辊压→打磨→涂饰罩面清漆[1]。
1.6 除甲醛试验及甲醛降解率计算
首先，在不开紫外光灯的情况下，测量甲醛浓度，检查箱体的密闭性，2 d之内浓度没有明显的下降。在玻璃板上用喷枪喷涂待测样品，干燥后放进反应箱。注入甲醛的初始浓度3.5×10-6。打开紫外光灯，每10 h测试甲醛浓度。
甲醛降解率计算公式[2]如式(1)：

其中：为甲醛降解率；n0为初始浓度；n1为测试点浓度。
2 结果及分析
2.1 掺杂Gd的纳米TiO2粉体的表征
2.1.1 比表面积分析
用北京汇海宏纳米科技有限公司生产的全自动氮吸附比表面仪对所得粉体进行比表面积测试。测得普通商用纳米粉体和掺杂Gd的纳米TiO2粉体的比表面积(As)分别为14.6 m2/g和34.8 m2/g。微晶的平均尺寸用L表示，则由L=6/( ·As)计算微粒的平均尺寸[3]，式中表示TiO2粉体的密度。由于Gd的含量很少，掺杂Gd的纳米TiO2粉体密度＝4.1 g/cm3。可以推算出普通商用纳米粉体和掺杂Gd的纳米TiO2粉体晶粒大概为100 nm和42 nm。可知所制备的掺杂Gd的纳米TiO2粉体具有纳米级的晶粒和较大的比表面积，从纳米理论可知，具有更高效的光催化效果。
2.1.2 TEM分析
对普通商用纳米TiO2粉体和掺杂Gd的纳米TiO2粉体进行透射电镜(TEM)表征，从图2中可以看出它们的粒径分别为90～100 nm和40～50 nm，和比表面积计算基本相符，同时可以发现掺杂Gd的纳米TiO2粉体相对分散性好。

2.2 掺杂Gd的纳米TiO2粉体加入量对除甲醛效果的影响
分别把加入1%、2%、3%、4%掺杂Gd的纳米TiO2粉体的真石漆喷涂在玻璃板上，放入测试箱进行测试。测得甲醛降解率如图3所示。

从图3可以看出在40 h后可以达到对甲醛的大降解率。其中加入掺杂Gd的纳米TiO2粉体量为2%的真石漆的甲醛降解率大，加入1%的次之。对加入2%普通商用纳米TiO2粉体和2%掺杂Gd的纳米TiO2粉体的真石漆对甲醛降解率进行比较，如图4所示。

从图4可以看出，加入掺杂Gd的纳米TiO2粉体(b)的真石漆要比加入普通商用纳米TiO2粉体(a)的真石漆对甲醛降解率要大得多。纳米TiO2为n型半导体，带隙能为3.0～3.2 eV。在大于禁带能量的光子照射到其表面，其价带上的电子被激发跃迁到导带，价带和导带上分别产生电子(e)和空穴(h+)，空穴是强氧化剂，可以将吸附在TiO2表面的羟基(—OH)和H2O氧化为·OH；而导带电子是强还原剂，被吸附在TiO2表面的溶解氧俘获而形成超氧阴离子(O2-)；部分O2-可继续通过链式反应生成·OH。生成的O2-和·OH具有较强的氧化性，可攻击甲醛的C—H键，与活泼H原子产生新自由基，激发链式反应，终使甲醛分解为水和二氧化碳。纳米TiO2粉体粒径越小，其表面积越大，表面接触的机会越多，其分解甲醛能力也越强。掺杂Gd可以减小纳米TiO2的禁带宽度，使得价带电子更容易跃迁到导带，可以使体系从对紫外光的吸收向可见光吸收扩展。加入量达到一定时降解率反而降低，因加入量超过一定量后，纳米TiO2粉体团聚加剧，同时体系稳定性降低，降低了对甲醛的降解率。
2.3 掺杂Gd的纳米TiO2粉体加入对真石漆性能的影响
对按照基本试验配方加入2%掺杂Gd的纳米TiO2粉体的内墙用真石漆依据JG/T24－2000《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》标准进行性能检测(N型)，检测结果如表2所示。从检测结果可知所制备的内墙用功能型真石漆，完全符合建筑行业国家标准，满足施工和使用要求。

3 结语
(1)加入掺杂Gd的纳米TiO2粉体的真石漆对室内甲醛等气体具有降解功能。
(2)加入2%掺杂Gd的纳米TiO2粉体的真石漆对甲醛的降解率高。
(3)加入掺杂Gd的纳米TiO2粉体比加入普通商业纳米TiO2粉体的真石漆对甲醛的降解率更高。
(4)所制备功能型内墙真石漆完全符合建筑行业国家标准，满足施工和使用要求。