環(huán)保型內(nèi)墻漆的研討

1、環(huán)保型內(nèi)墻漆的研討 摘要：為實(shí)現(xiàn)涂料生產(chǎn)無(wú)公害、無(wú)污染、節(jié)資節(jié)能的三大目標(biāo)，選擇健康功能天然礦物質(zhì)電氣石，利用其壓電性和熱電性等獨(dú)特的物化性能，使周圍空氣發(fā)生電離即在空氣中產(chǎn)生負(fù)氧離子，達(dá)到凈化空氣的目的，并結(jié)合納米TiO2稀土激活技術(shù)研制開(kāi)發(fā)了健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料。該涂料集低污染、高效的殺菌防腐性、產(chǎn)生空氣負(fù)離子等多種對(duì)人體健康有益的功能于一身，同時(shí)其各項(xiàng)常規(guī)性能均符合GB/T9756-2001要求。經(jīng)檢測(cè)，健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料的抑菌圈直徑達(dá)到16mm以上，殺蟲(chóng)長(zhǎng)效而對(duì)人體無(wú)毒害作用、沒(méi)有異味，并能夠使室內(nèi)負(fù)離子數(shù)顯著增加。 關(guān)鍵詞：內(nèi)墻涂料；抗菌殺蟲(chóng)；空氣負(fù)離子 目前，室內(nèi)環(huán)境對(duì)人類健

2、康的影響很大，國(guó)際著名科學(xué)家莫勒夫指出,長(zhǎng)期處于含有氣體的環(huán)境中,在感官方面會(huì)影響人體的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué);在感情方面會(huì)造成神經(jīng)質(zhì)、偏激性、憂郁癥和冷淡癥;在認(rèn)識(shí)功能方面造成長(zhǎng)期和短期記憶混淆、迷亂;在運(yùn)動(dòng)功能方面造成握力變?nèi)?、不脅調(diào)和振顫。同時(shí)，室內(nèi)空氣負(fù)離子影響現(xiàn)代環(huán)境衛(wèi)生學(xué)的調(diào)查研究表明,負(fù)離子空氣是對(duì)人體健康非常有益的一種物質(zhì)。當(dāng)人們通過(guò)呼吸將負(fù)離子空氣送進(jìn)肺泡時(shí)，能刺激神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生良好效應(yīng)，經(jīng)血液循環(huán)把所帶電荷送到全身組織細(xì)胞中，能改善心肌功能，增強(qiáng)心肌營(yíng)養(yǎng)和細(xì)胞代謝，減輕疲勞，使人精力充沛，提高免疫能力，促進(jìn)健康長(zhǎng)壽。近年來(lái)國(guó)外有關(guān)專家提出,常規(guī)設(shè)計(jì)的空調(diào)系統(tǒng)不能保證被調(diào)節(jié)房間的空氣中具有

3、足夠數(shù)量的負(fù)離子;甚至在超凈工作間,雖然恒溫、恒濕、清潔,換氣量也足夠,但是人們還是常常感到頭昏腦脹、容易疲倦、胸悶氣郁,毫無(wú)舒適感,認(rèn)為這是由于這類房間缺少空氣負(fù)離子所致。因此,解決室內(nèi)有害氣體污染，創(chuàng)建健康有益的室內(nèi)生活環(huán)境已成為倍受人們關(guān)注的環(huán)境健康課題。為美化、凈化居住環(huán)境,增進(jìn)人類健康,必須大力發(fā)展低、低毒性、低污染的健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料。應(yīng)用天然礦物的改性活化技術(shù)和納米TiO2稀土激活技術(shù)研制開(kāi)發(fā)了健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料，這是一種集無(wú)污染、抗菌、防霉、釋放負(fù)離子等對(duì)人體健康有益功能于一身的多功能健康環(huán)保型內(nèi)墻涂料。 一、實(shí)驗(yàn) 礦物基健康功能添加劑的制備 我們選擇不同產(chǎn)地、不同粒度

4、、不同熱處理溫度的健康功能天然礦物質(zhì)-如天然鐵電氣石、鎂電氣石以及復(fù)合黑電氣石等，進(jìn)行抗菌保健性能檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，選擇幾種健康功能天然礦物質(zhì)對(duì)其進(jìn)行各種處理，如擔(dān)載銀銅離子、稀土激活處理等，比較各種材料的抗菌保健性能和改性方法的優(yōu)劣，選擇抗菌保健效果最好的改性健康功能天然礦物基添加劑。其制備工藝流程如圖1所示。 圖1健康功能添加劑的制備工藝流程 （一）主要實(shí)驗(yàn)原料和配比（見(jiàn)表1） 表1健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料的主要原料及配比 原材料配比 1#添加劑110 2#添加劑220 三乙醇氨調(diào)節(jié)PH值到910 苯丙乳液200300 成膜助劑1020 除蟲(chóng)菊脂0.150.35 增稠劑4.010 防腐劑2

5、8 分散劑1.04.0 滑石粉（800目）3060 立德粉（800目）200300 輕質(zhì)碳酸鈣（800目）50150 水150210 鈦白粉（325目）100300 重質(zhì)碳酸鈣（800目）40200 注：1#添加劑為擔(dān)載稀土離子的銳鈦型納米TiO2；2#添加劑以圖1所示方法制得。 （二）涂料制備工藝流程 在涂料制備過(guò)程中，先將粉料、分散劑、水、增稠劑、助劑、礦物添加劑等高速攪拌進(jìn)行混合和分散，制得白漿，然后與乳液、分散劑、水等進(jìn)行攪拌形成涂料。制備工藝流程見(jiàn)圖2。 圖2健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料的制備工藝流程 二、健康環(huán)保型建筑涂料的作用機(jī)理 （一）抗菌和納米TiO2稀土激活機(jī)理 （1）稀土激活原

6、理 具有光催化功能的半導(dǎo)體材料有WO3、TiO2、ZrO2、V2O3、ZnO、CdS、SeO2、GaP、SiC等。由于其它材料均不同程度地存在易發(fā)生光氧化、壽命短等缺陷，TiO2納米半導(dǎo)體光催化材料技術(shù)引起了高度重視。TiO2有3種晶體結(jié)構(gòu)，即金紅石型結(jié)構(gòu)、銳鈦礦型結(jié)構(gòu)、板鈦礦型結(jié)構(gòu)。其中，銳鈦礦型和金紅石型TiO2的禁帶寬度（Eg）分別為3.2eV和3.0eV。在高于該能量值的紫外線（hv）的照射下，TiO2價(jià)帶電子將向?qū)кS遷，從而在價(jià)帶形成帶正電的空穴h+vb在導(dǎo)帶形成帶負(fù)電的高活性電子e-cb. 但是通常在室內(nèi)無(wú)紫外光條件下，TiO2的半導(dǎo)體光催化抗菌作用和空氣凈化效果仍較弱，我們?cè)诓?/p>

7、閱和總結(jié)了大量資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和深入的研究，發(fā)現(xiàn)采用稀土激活技術(shù)可以大大降低TiO2的光催化條件。我們采用的稀土激活抗菌材料技術(shù)，在室內(nèi)光線條件下，便能夠達(dá)到殺菌目的。稀土元素隨著原子序數(shù)的增加4fn層逐步被填滿。在銀系、光觸媒系抗菌劑中加入稀土元素原料，由于其外層的價(jià)電子帶存在，當(dāng)含有紫外線的光照射到光觸媒系抗菌劑時(shí)，產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+)，產(chǎn)生的電子一部分跳躍而形成Ag-離子，而另一部分則較多地被稀土元素的外層價(jià)電子帶所俘獲，這樣便可產(chǎn)生更多的空穴，與此同時(shí)，稀土元素價(jià)電子帶俘獲的部分電子也極易被銀原子所奪而形成Ag-離子，由于以上2種激活，而更加有效地強(qiáng)化了銀系或光

8、觸媒系抗菌劑的抗菌性能。 通過(guò)稀土激活技術(shù)，光觸媒催化劑能夠產(chǎn)生更多的電子空穴。光觸媒導(dǎo)帶中被激發(fā)的電子有很強(qiáng)的還原性，可與空氣和水中的氧氣作用，產(chǎn)生超氧自由基O2-；而價(jià)帶中的空穴則具有強(qiáng)氧化能力，可將吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成羥基自由基?OH。稀土激活原理示意如圖3所示。 圖3稀土激活原理示意 （2）殺菌防霉原理 在與無(wú)機(jī)溶質(zhì)反應(yīng)時(shí)，?OH自由基通常起氧化劑作用，通過(guò)簡(jiǎn)單的電子轉(zhuǎn)移可變成OH-離子；在與有機(jī)物反應(yīng)時(shí)，其氧化劑作用是無(wú)選擇性的，各種有機(jī)物均可被?OH自由基分解，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì)，因此能起到殺菌防霉的作用。其反應(yīng)過(guò)程如下： TiO2TiO2

9、(e-cb+h+vb) e-cb+h+vb熱量 H2OH+OH- h+vb+OH-(ads)?OH(ads) h+vb+H2O(ads)+O2-?OH(ads)+H+O2- h+vb+H2OOH-(ads)+H+ O2+e-cbO2- O-2+H+HO2- 2HO2-H2O2+O2 H2O2+O-2?OH+OH-+O2 H2O2?OH+?OH 有機(jī)物+?OH+O2H2O+CO2+其他產(chǎn)物 將此技術(shù)應(yīng)用到健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料的制備中，在室內(nèi)光照射下取得了很好的殺菌防霉效果，抑菌圈直徑達(dá)到16mm以上。并且由于所用的抗菌物質(zhì)不會(huì)氧化、分解，反應(yīng)時(shí)自身不起變化，具有極長(zhǎng)的使用壽命。同時(shí)，二氧化鈦本

10、身無(wú)毒無(wú)害，通過(guò)國(guó)際安全認(rèn)證，可廣泛應(yīng)用。 （二）健康功能作用機(jī)理 產(chǎn)生空氣負(fù)離子 在健康功能天然礦物質(zhì)表面以其C軸軸面為兩極的靜電場(chǎng)存在著自極化現(xiàn)象，導(dǎo)致電極性的產(chǎn)生，表面電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)107V/cm3。水分子的電離電壓為1.23V，數(shù)值很小。當(dāng)空氣中水分子與天然健康功能礦物碰撞時(shí)，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下電離成羥基離子（OH-）和氫離子（H+）。OH-進(jìn)入空氣，不會(huì)獨(dú)立存在，由于其電性和水分子的極性存在，吸引空氣中水分子，形成水合羥基離子(OH-H2O)n(n=810)，即為空氣負(fù)離子。水分子電解產(chǎn)生的H+一種可能是在電極上形成H2，另一種可能是吸引水分子形成水合氫離子，以正離子的形式進(jìn)入空氣中： 負(fù)

11、離子涂膜在宏觀上，表面光潔致密，但在微觀上是高分子纖維網(wǎng)結(jié)成的多孔網(wǎng)膜。正是由于這種孔隙的存在，使得空氣分子可以與涂料中的填料顆粒作用。負(fù)離子內(nèi)墻涂料被涂刷在墻壁上，成膜后，空氣中的水分子可以通過(guò)高分子膜的孔隙與涂料中的天然健康功能礦物顆粒作用。當(dāng)微米級(jí)的負(fù)離子粉料均勻分散在有機(jī)膜中時(shí)，空氣中的水分子與墻壁涂膜層碰撞，被負(fù)離子粉體顆粒電極附近的強(qiáng)電場(chǎng)電離，形成空氣負(fù)離子。 三、結(jié)果與討論 健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料除具有常規(guī)涂料所具有的耐酸堿、耐洗刷、耐候性、附著力、粘度等常規(guī)性能以外，還具有釋放負(fù)離子、抗菌等功能，而且無(wú)毒無(wú)害，使用施工簡(jiǎn)便安全。 （一）涂料的健康性能 （1）抗菌性能 參照相關(guān)指

12、標(biāo)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，本涂料符合4-99環(huán)境標(biāo)志水性涂料的技術(shù)指標(biāo)，能夠有效地抑制和殺滅細(xì)菌，尤其是對(duì)金色葡萄球菌和大腸桿菌具有很好的抑菌作用，對(duì)金色葡萄球菌抑菌圈直徑可達(dá)17mm，對(duì)大腸桿菌抑菌圈直徑可達(dá)16mm。皮膚反應(yīng)參照7919-87化妝品安全性評(píng)價(jià)程序和方法,制定本標(biāo)準(zhǔn)皮膚反應(yīng)指標(biāo)。 （2）釋放負(fù)離子性能 日本渡部一郎醫(yī)學(xué)教授就負(fù)離子對(duì)人體健康的作用進(jìn)行了測(cè)試,其作用可歸納為以下幾項(xiàng):(1)負(fù)離子直接影響細(xì)胞膜的電位,提高細(xì)胞的各種功能;促進(jìn)新陳代謝,增加抵抗力。(2)凈化血液,降低血壓,改善心機(jī)功能。（3)安定自律神經(jīng)、控制交感神經(jīng),改善睡眠效果。(4)增加吸氧量。（5)增加發(fā)汗量,增加腦波

13、,減少疲勞。(6)控制炎癥、鎮(zhèn)痛、抗癌、削弱白血病細(xì)胞。（7)對(duì)肝硬化、糖尿病、神經(jīng)麻痹、神經(jīng)病也有相當(dāng)療效。（8)增加食欲,提高工作效率。（9)抗菌作用。（10)清新空氣。參照建筑材料工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心相關(guān)檢測(cè)方法，本涂料含有天然健康功能礦物，能夠大量釋放對(duì)人體健康有益的負(fù)離子。達(dá)到國(guó)家相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求。 （二）涂料的常規(guī)性能 參照國(guó)家建材檢測(cè)中心相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，本涂料的常規(guī)性能符合GB/T9756-2001合成樹(shù)脂乳液內(nèi)墻涂料要求以及符合499環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求，涂料光澤根據(jù)不同的使用要求,提供人們生活環(huán)境的舒適感,按平光涂料的要求確定本涂料光澤指標(biāo)，同時(shí)達(dá)到相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)31/151998健

14、康型建筑內(nèi)墻涂料的各項(xiàng)指標(biāo),具體要求測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。 表4涂料的常規(guī)性能檢測(cè)結(jié)果 （三）涂料的安全性能 （1）涂料的VOC、游離甲醛、重金屬含量檢測(cè) 參照國(guó)家建材檢測(cè)中心相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，本涂料的VOC、游離甲醛、重金屬含量均符合GB18582-2001室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量要求。關(guān)于重金屬含量的檢測(cè)必須強(qiáng)調(diào)本健康型建筑內(nèi)墻涂料中不得含有汞及其化合物,本涂料規(guī)定的重金屬含量為鉛、鎘、鉻三種元素含量的疊加值。在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其它重金屬元素已計(jì)入規(guī)定的重金屬指標(biāo)內(nèi)。技術(shù)指標(biāo)是參照96/13/結(jié)合涂料產(chǎn)品實(shí)際情況制訂的，本涂料無(wú)毒、無(wú)污染，施工安全，無(wú)任何過(guò)敏性反應(yīng)。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。 表

15、5涂料中VOC、游離甲醛、重金屬含量檢測(cè)結(jié)果 （2）涂料的放射性檢測(cè) 參照國(guó)家建材工業(yè)建材放射性監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試相關(guān)檢測(cè)方法，本涂料采用放射性檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果符合GB6566-2001A類裝修材料要求，使用不受限制。 四、結(jié)論及展望 隨著社會(huì)的進(jìn)步,人民生活水平的不斷提高和健康、環(huán)保、節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng),大力發(fā)展高性能、多功能、有利健康、使生活更舒適、與環(huán)境更協(xié)調(diào)和改善生態(tài)環(huán)境的健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料,是實(shí)現(xiàn)我國(guó)建筑涂料行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料應(yīng)具備健康功能材料所包含的功能。首先,它必須對(duì)環(huán)境友好,即無(wú)污染;其次,對(duì)環(huán)境有積極意義,即能夠凈化、美化環(huán)境;同時(shí),對(duì)人體健康有益

16、,即不僅能夠釋放或輻射對(duì)人體有益的物質(zhì),而且能夠吸收對(duì)人體有害的物質(zhì)。 健康環(huán)保建材的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,業(yè)已成為今后行業(yè)研究的焦點(diǎn)和重點(diǎn),環(huán)保建材必將成為21世紀(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)品。應(yīng)用天然礦物的改性活化技術(shù)和納米稀土激活技術(shù)研制的健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料，不僅具有較為優(yōu)越的常規(guī)性能，還集無(wú)污染、抗菌、防霉、輻射遠(yuǎn)紅外線、釋放負(fù)離子等對(duì)人體健康有益的功能于一身。健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料大致經(jīng)歷了個(gè)發(fā)展階段:第代為抗菌自清潔涂料,具有抗霉菌、防污物的功能,能夠有效地保持涂料清潔美觀的表面,減少了表面除污所需的人力物力消耗。第代為空氣凈化功能涂料,通過(guò)在涂料中添加具有光催化功能的納米材料,使其具有分解空氣中有

17、害氣體,凈化室內(nèi)環(huán)境功能。此類涂料的應(yīng)用將大大緩解環(huán)境污染問(wèn)題,也為室內(nèi)環(huán)境的健康化創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。 本涂料和以前的環(huán)保型涂料相比,其不僅具有抗菌、自清潔和凈化空氣的特點(diǎn),還新增加一些健康功能,如它只需在可見(jiàn)光激發(fā)下便可產(chǎn)生大量的負(fù)離子，使室內(nèi)負(fù)離子數(shù)顯著增加?？諝庳?fù)離子被人們喻為空氣維生素或生長(zhǎng)素。它可被稱為第3代功能性涂料。這類涂料真正使室內(nèi)環(huán)境從最低標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)人體健康無(wú)損傷跨越到了延年保健，促進(jìn)健康，為人們居室生活創(chuàng)造出更為清新、舒適、健康的氛圍。 為了進(jìn)一步提高涂料的健康功能,我們已經(jīng)著手研究如何使之具有輻射對(duì)人體健康有益的遠(yuǎn)紅外線功能,甚至有希望使室內(nèi)成為一個(gè)具有超強(qiáng)理療效果的遠(yuǎn)紅外諧振腔同時(shí)具有吸收電磁波的功能,使居室不再只是人們單一的休息居住的場(chǎng)所,而且是一個(gè)健康養(yǎng)身的樂(lè)園。 參考文獻(xiàn) 【1】姬亞芹中國(guó)綠色建材發(fā)展研究中國(guó)人口資源與環(huán)境,2001。 【2】藤嶼昭TiO2光觸媒自清潔材料電氣化學(xué),1996 【3】藤嶼昭用TiO2光觸媒控制化學(xué)過(guò)敏癥和建筑綜合癥.機(jī)能材料,1998 【4】久保真治.光觸媒TiO2涂料的技術(shù)開(kāi)發(fā).JETI,1