调湿杀虫抗菌内墙涂料的研制

   日期:2022-03-10     浏览:166    
核心提示:0 引言空气湿度是一个与人们的生活和生产有着密切关系的重要环境参数。它对人体舒适度、产品的生产过程和产品保存都有重要影响。
0 引言
空气湿度是一个与人们的生活和生产有着密切关系的重要环境参数。它对人体舒适度、产品的生产过程和产品保存都有重要影响。调湿涂料利用其涂层特性调节湿度,无需消耗任何人工能源,是一种生态控制调湿节能装饰材料。将高效低毒、广谱杀虫剂吸附于微孔填料中,制备成调湿杀虫涂料,杀虫剂活性成分随水分的释放、蒸发而析出,并迁移到涂膜表面形成结晶体,冷血型害虫一旦接触涂膜表面时,杀虫晶体便可溶解害虫的脂肪脚,破坏其神经系统,使害虫的神经系统受损而瘫痪致死,但却对热血型的人、畜无害。将负离子抗菌添加剂分散、吸附在调湿杀虫涂料的微孔结构中,制备成调湿杀虫抗菌涂料。负离子抗菌添加剂是一种负离子发生材料与无机抗菌材料相结合的功能材料,负离子发生材料具有祛除异味、清新空气的功能;无机抗菌材料能够不断地析出到涂膜表面,与附着在其上的细菌、霉菌的酶蛋白发生反应,导致酶蛋白沉淀或失去活性,抑制细菌的存活和滋生。研制的调湿杀虫抗菌内墙涂料,其物理性能和环保性能完全符合国标要求,且具有自动调节室内空气湿度、杀灭蚊蝇等害虫、抗菌防霉、释放负离子、清新空气、消除有毒有害气体等功能。

1 实验部分
1.1 原材料
调湿杀虫抗菌内墙涂料用原材料及其产地见表1。

1.2 基本配方
经过大量对比试验,终优选出调湿杀虫抗菌内墙涂料的基本配方,见表2。

1.3 制备工艺
(1) 杀虫药缓释剂的制备:首先将氯氟氰菊酯加入乳化液中,高速分散1 h,制成乳化杀虫药液,然后以m(硅藻土+ 海泡石)∶m(杀虫药液)=7∶3 的比例,搅拌混合均匀后存放吸附24 h 以上,制成杀虫药缓释剂。
(2) 将水加入高速分散罐内,搅拌下加入助剂、杀虫药缓释剂、颜填料、负离子抗菌添加剂、纳米耐沾污剂,高速分散并研磨成颜料浆。将颜料浆注入调漆罐内,搅拌下加入醋叔乳液、高吸水性树脂、消泡剂、流变流平剂,搅拌均匀后过滤,出料。
1.4 性能检验
(1) 常规性能按GB/T 9756—2001《合成树脂乳液内墙涂料》标准检测。
(2) 环保性按GB 18582—2008《室内装饰装修材料 内墙涂料有害物质限量》标准检测。
(3) 吸、放湿量的检测:将制备的涂料在玻璃板上刮涂成10 cm×10 cm×1 cm 的试板,养护干燥后称量(m1),将其放入恒温恒湿箱中,此时箱内温度调至(20±0.5)℃、相对湿度(RH)调至90%,6 h 后试板涂层达到吸湿饱和程度,称量(m2),计算吸湿量:m2-m1 和吸湿率:m2-m1/m1 ;保持箱内温度不变、RH 调至20%,将经过饱和吸湿的样板放入恒温恒湿箱中,6 h 后,计算样板的放湿量及放湿率。
(4) 杀虫效果评价按GB 13917.1—1992《生物药效测试》标准规定的方法进行。
(5) 抗菌性能按HG/T 3950—2002《抗菌涂料》标准要求检测。
(6) 空气净化性能按JC/T 1074—2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》标准要求检测。
2 结果与讨论
2.1 颜基比对涂膜物理性能的影响
基料树脂乳液是涂料的主要成膜物,是影响涂膜性能的主要因素。本试验选用的醋叔乳液6900B,是一种醋叔乙烯/ 合成脂肪酸乙烯酯共聚乳液,Tg 为5℃,MFT 为5℃,低VOC 含量,抗冻融性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性和柔韧性好。颜填料是涂料的次成膜物,可提高涂料的白度、硬度、固含量、耐水性、耐碱性等,同时降低成本。颜基比是决定涂料物理性能优劣的主要因素,在配方中其他因素不变的情况下,改变颜基比,考察其对涂膜性能的影响,见表3。

由表3 可见:随着涂料配方中颜基比的提高,涂膜的附着力、耐洗刷性、耐碱性相应下降。主要原因是当颜基比较小时,涂料中的乳液含量较高,有机成膜物能够完全包覆所有的颜填料粒子,形成一个连续、致密的涂膜,致使附着力、耐洗刷性、耐碱性提高;当颜基比太大时,有机成膜物不足以完全包覆所有颜填料粒子,形成的涂膜呈非连续性,且空隙率高,性能下降。当颜基比为1.5∶1 左右时,涂膜各项性能均能满足标准要求,且成本较低。
2.2 复合调湿材料对涂层吸、放湿量及耐洗刷性的影响
本试验选用硅藻土、海泡石、高吸水性树脂组成复合调湿材料。硅藻土是一种含水二氧化硅矿物粉末,密度很小,呈微孔结构且孔道相互连通,孔隙率达85% 以上,比表面积大,吸水能力强,弹性模量高,抗划伤性能强,且耐酸性、防腐性、阻燃性、分散性好,在复合调湿材料中占主要成分。海泡石粉是一种富镁型层链状硅酸盐,灰白色,呈针束状,内部多孔且孔隙相通,密度小,吸附性和水化性强,具有增稠、防沉、防流挂性能,但必须控制其用量。高吸水性树脂是一种聚丙烯酸树脂粉末,具有吸湿膨胀、放湿还原、高吸水、高保水、高增稠和水分迁移等特性,其用量也须严格控制,试验证明:其用量在涂料总量的0.2%~0.3% 范围内为宜。在固定涂料颜基比为1.5∶1,且其他配方因素不变的条件下,复合调湿材料的用量对涂层吸放湿量的影响见图1,对耐洗刷性的影响见图2。


由图1 和图2 可见:在试验条件下,随着复合调湿材料用量的增加,涂层的吸放湿量呈线性上升,而耐洗刷性呈线性下降;当其用量超过15% 以后,涂层的吸放湿量上升趋缓,耐洗刷性则下降严重。综合考虑,选取复合调湿材料的用量为15% 左右,此时制备涂料的吸湿量为75 g/m2,放湿量为61 g/m2,耐洗刷性为340 次。
2.3 杀虫剂的选择及其杀虫效果
用作内墙涂料的杀虫剂,必须满足以下要求:,必须是触杀型的,因为挥发型杀虫剂既会增加涂料的VOC 含量,又容易因有效成分挥发而失去药效;第二,必须具有良好的稳定性,尤其是对酸、碱的稳定性,以保证杀虫效果的持久性;第三,具有杀虫广谱性、高效性、无毒(或低毒)性;第四,无臭无异味;第五,与涂料相容,不影响涂料内在质量和外观。常用的杀虫剂有6 大类:①有机氧化物;②有机锡类;③有机金属盐类;④有机膦类;⑤氨基甲酸酯类;⑥除虫菊酯类。前4 类杀虫剂因残留毒性大,不适用于内墙装饰涂料;氨基甲酸酯对害虫击倒快,残效期长,杀虫选择性强,不污染环境;除虫菊酯类杀虫剂是一类广谱性杀虫剂,具有强烈的杀虫活性,用量小,效力高,毒性低,对环境污染轻微,残效期适中,是目前较理想的涂料杀虫剂。
本实验选用氯氟氰菊酯作杀虫剂,它是除虫菊酯中的一种广谱、高效、低毒、强烈触杀型杀虫剂,有效期长且稳定。为了改善杀虫剂与调湿涂料的相容性,提高杀虫效果的持久性,本试验以硅藻土和海泡石粉作缓释载体,将杀虫剂吸附到载体的孔隙中,形成一种载药缓释剂,将其加入调湿涂料中,可大大延长涂层的杀虫有效期。
在基本配方中其他因素不变的条件下,改变氯氟氰菊酯的用量,考察其对调湿涂料杀虫效果的影响,结果见表4。

由表4 可见:随着氯氟氰菊酯用量的增加,涂料的杀虫效果提高,即害虫被击倒的时间逐渐缩短;当杀虫剂用量达到0.5% 时,50% 的试验苍蝇被击倒,且不能存活的时间为7.2 min,50% 蚊子被击倒,不能存活的时间为8.1 min ;95% 害虫被击倒不能存活的时间:苍蝇为18.7 min,蚊子为21.6 min ;24 h 害虫的死亡率:苍蝇、蚊子都超过95%。再增加杀虫剂用量,杀虫效果提高幅度不大,且成本增加。
2.4 抗菌剂的选择及其作用
目前常用的抗菌防霉剂主要有3 大类:有机、无机和复合型。有机抗菌防霉剂易分散,有效期短且有毒副作用;无机抗菌剂,如纳米TiO2、纳米ZnO 等,属于光催化型杀菌剂,只能在紫外光照射下才能产生电子- 空穴对,从而产生较强的氧化能力,对细菌、微生物进行分解、毒化;复合型抗菌防霉剂,如负离子抗菌添加剂,是一种含负离子的晶体物质与无机抗菌剂相结合的功能材料。
固定基本配方,且其他因素不变,选用不同抗菌剂制备调湿杀虫抗菌内墙涂料,检验其抗菌效果,结果见表5。

由表5 可见:在抗菌剂用量相同的情况下,无机抗菌剂的抗菌防霉效果优于有机抗菌剂,复合型优于单一型。在试验范围内,复合型TiO2/ZnO 的抗菌防霉效果较好,但因其光催化效应而产生的强氧化性不断氧化降解涂膜中的有机物质,使其表面粉化,影响涂层的使用寿命。负离子抗菌添加剂虽然用量较大,但因其能产生大量的羟基负离子,具有净化空气和保健功能,且时效长,故而选之。
2.5 性能检测结果
所得涂料的常规性能完全符合GB/T 9756—2001标准的要求。环保性检测结果见表6。

3 结语
研制的调湿杀虫抗菌内墙涂料是一种多功能型涂料。
(1) 选用醋叔乳液为基料,以钛白粉、轻钙、高岭土为非调湿填料,以硅藻土、海泡石粉为调湿填料,配用合适的助剂,当颜基比为1.5∶1 时,制备的涂料不但常规性能完全符合GB/T 9756—2001 标准要求,而且还具有优异的自动调湿功能,其涂层吸放湿性优异。
(2) 涂料的VOC、有害物质含量低,环保性优良,具有永久释放负离子、去除室内有害气体、清新空气等保健功能。
(3) 涂料中添加0.5% 的氯氟氰菊酯杀虫剂,赋予涂料杀灭苍蝇、蚊子、臭虫、跳蚤、蟑螂、白蚁等害虫功能,且对人畜无害,药效持久。
(4) 涂料中加入0.8% 的负离子抗菌添加剂,赋予涂料抑菌杀菌、防霉功效,且抗菌防霉时效长。
 









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