一种用于降解甲醛气体的光催化防火涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于降解甲醛气体的光催化防火涂料及其制备方法，属于功能涂料领域。该光催化防火涂料包括基料、催化剂、成炭剂、发泡剂、阻燃填料、光催化颜料、无机溶剂、分散剂、催干剂、助干剂和纳米母液。所述阻燃填料为钙基蒙脱土微粉、钠基蒙脱土微粉、钠‑钙基蒙脱土微粉、镁基蒙脱土微粉中的一种或多种；所述光催化颜料为钢渣改性TiO2。本发明专利技术利用钢渣对TiO2进行改性作为光催化颜料、蒙脱土微粉作为阻燃填料制备光催化防火涂料，不仅开拓了冶金固废利用的新途径，而且赋予防火涂料全新的功能，降低了光催化防火涂料生产成本30％左右，实现了冶金固废的高附加值的应用，达到“以废增效”的目的。

A Photocatalytic Fire-retardant Coating for Degrading Formaldehyde Gas and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种用于降解甲醛气体的光催化防火涂料及其制备方法
本专利技术属于功能涂料领域，具体涉及一种利用钙基蒙脱土微粉、钠基蒙脱土微粉、钠-钙基蒙脱土微粉、镁基蒙脱土微粉作为阻燃填料，钢渣改性TiO2作为光催化颜料，制备可综合利用冶金固废的一种用于降解甲醛气体的光催化防火涂料。
技术介绍
钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物，约占炼钢产量的15％～20％。钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成，即SiO2、Fe2O3、Al2O3、ZnO、CaO、MgO、P2O5、MnO、SO3等，还含有少量游离氧化钙以及金属铁等。目前大量钢渣的堆存，不仅占用宝贵土地，而且还会对周围环境和地下水造成污染。在我国大量蕴藏由纳米级厚度的硅酸盐片层构成的蒙脱土，其主要包括钙基蒙脱土、钠基蒙脱土、钠-钙基蒙脱土和镁基蒙脱土，然而对于蒙脱土的应用目前存在附加值较低的问题。因此，如何大规模、高附加值利用钢渣与蒙脱土，实现环境减负，企业增效，是一个迫切需要解决的问题。涂料行业中普遍采用金属元素和稀土元素对热稳定性较好的无机颜料TiO2进行改性，以达到改善TiO2量子效率很低、光催化活性低、可见光利用率低的目的，实现提高改性TiO2对可见光的吸收能力。目前利用金属元素和稀土元素对TiO2进行改性存在成本高且工艺复杂的问题，如果利用钢渣中含有的金属元素对TiO2进行改性实现可见光源下光催化降解甲醛气体的目的，不仅可以大幅降低改性TiO2的成本，而且可以提高钢渣的利用附加值。同时利用含有大量Al2O3与MgO的蒙脱土微粉作为涂料填料，由于Al2O3是高硬度的化合物，熔点为2054℃，MgO是典型的碱土金属氧化物，熔点为2852℃，从而提高涂料的阻燃性能。因此，利用钢渣对TiO2进行改性作为光催化颜料、蒙脱土微粉作为阻燃填料，制备用于降解甲醛气体的光催化防火涂料，不仅实现了冶金固废的高附加值循环利用，促进冶金企业增效，而且开拓了冶金固废利用新途径，降低了涂料企业成本。
技术实现思路
为了解决利用金属元素和稀土元素对TiO2进行改性存在成本高且工艺复杂的问题，以及涂料填料功能单一的缺点，本专利技术利用钢渣对TiO2进行改性作为光催化颜料、蒙脱土微粉作为阻燃填料制备涂料，并且对搅拌速度、搅拌时间、搅拌温度、升温速度、煅烧温度等进行控制，以期实现冶金固废的高附加值循环利用，获得具有光催化性能与防火性能的多功能涂料。为了解决以上技术问题，本专利技术是通过以下技术方案予以实现的。本专利技术提供了一种用于降解甲醛气体的光催化防火涂料，该涂料按重量百分比原料如下：所述基料为磷酸二氢铝；所述催化剂为聚磷酸铵；所述成炭剂为季戊四醇；所述发泡剂为三聚氰胺；所述阻燃填料为钙基蒙脱土微粉、钠基蒙脱土微粉、钠-钙基蒙脱土微粉、镁基蒙脱土微粉中的一种或多种；所述光催化颜料为钢渣改性TiO2；所述无机溶剂为水；所述分散剂为水玻璃；所述催干剂为氧化钙；所述助干剂为锌粉；所述纳米母液为纳米SiO2母液。本专利技术同时提供了上述用于降解甲醛气体的光催化防火涂料制备方法，具体包括如下步骤：首先按钛酸四丁酯与无水乙醇体积比2∶3配比，用恒温磁力搅拌器在500r/min～800r/min条件下搅拌30min～45min后得到均匀透明溶液，再将溶有钢渣微粉的稀盐酸溶液在800r/min～1000r/min条件下缓慢加入上述溶液，在800r/min～1000r/min条件下搅拌45min～60min后得到液体溶胶，并在室内陈化形成干凝胶，然后将干凝胶放入中温实验炉中以1.5℃/min～2.5℃/min升到600℃～800℃，恒温2h，自然冷却至室温，得到钢渣改性TiO2。所述钢渣改性TiO2中钢渣微粉质量百分数为40％～60％，所述钢渣微粉为铁水脱硫尾渣微粉、铸余渣微粉、转炉热泼渣微粉、转炉滚筒渣微粉、电炉热泼渣微粉、电炉滚筒渣微粉中的一种或多种；所述钛酸四丁酯、无水乙醇与盐酸均为分析纯。其次将分散剂与无机溶剂在1000r/min～1500r/min条件下搅拌5min～10min后，依次加入基料与阻燃填料在1000r/min～1500r/min条件下搅拌5min～10min后，加入光催化颜料在1000r/min～1500r/min条件下搅拌5min～10min后，依次加入催化剂、成炭剂和发泡剂在800r/min～1000r/min条件下搅拌10min～30min后，得到光催化防火白浆。最后将光催化防火白浆倒入调漆缸中在500r/min～800r/min条件下搅拌5min～10min后，依次加入催干剂、助干剂和纳米母液在500r/min～800r/min条件下搅拌20min～30min后，得到光催化防火涂料。本专利技术的科学原理：一方面，利用稀盐酸溶液对钢渣中含有的Fe2O3、Al2O3、ZnO、MgO、P2O5、MnO进行部分溶解后对TiO2进行改性，实现钢渣改性TiO2在可见光源下光催化降解甲醛气体的目的。另一方面，蒙脱土微粉中含有大量Al2O3与MgO，由于Al2O3是高硬度的化合物，熔点为2054℃，MgO是典型的碱土金属氧化物，熔点为2852℃具有阻燃作用，提高阻燃效果。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术解决了现有技术利用金属元素和稀土元素对TiO2进行改性存在成本高且工艺复杂的问题，以及涂料填料功能单一的缺点，不仅赋予防火涂料全新的功能，开拓了新型功能涂料的途径，而且降低了光催化防火涂料生产成本30％左右，提高了其市场竞争力。2、本专利技术利用钢渣对TiO2进行改性作为光催化颜料、蒙脱土微粉作为阻燃填料制备光催化防火涂料，不仅开拓了冶金固废利用的新途径，而且实现了冶金固废的高附加值的应用，达到“以废增效”的目的。3、本专利技术一种用于降解甲醛气体的光催化防火涂料及其制备方法符合相关节能环保、循环经济的政策要求。附图说明图1为HJC-1型环境测试舱模拟可见光源下室内环境示意图；图2为耐火性实验示意图；图中：1、温湿度传感器；2、采样口；3、风扇；4、可见光源；5、酒精喷灯；6、支撑物；7、带铁夹的铁架台；8、测试板；a、甲醛气体；b、光催化防火涂料。具体实施方式以下结合具体实施例详述本专利技术，但本专利技术不局限于下述实施例。实施例1以制备本专利技术产品100g为例所用的组分及其质量配比为：所述基料为磷酸二氢铝；所述催化剂为聚磷酸铵；所述成炭剂为季戊四醇；所述发泡剂为三聚氰胺；所述阻燃填料为钠-钙基蒙脱土微粉；所述光催化颜料为钢渣改性TiO2；所述无机溶剂为水；所述分散剂为水玻璃；所述催干剂为氧化钙；所述助干剂为锌粉；所述纳米母液为纳米SiO2母液。首先按钛酸四丁酯与无水乙醇体积比2∶3配比，用恒温磁力搅拌器在600r/min条件下搅拌45min后得到均匀透明溶液，再将溶有钢渣微粉的稀盐酸溶液在950r/min条件下缓慢加入上述溶液，在850r/min条件下搅拌45min后得到液体溶胶，并在室内陈化形成干凝胶，然后将干凝胶放入中温实验炉中以1.5℃/min升到800℃，恒温2h，自然冷却至室温，得到钢渣改性TiO2。所述钢渣改性TiO2中钢渣微粉质量百分数为45％，所述钢渣微粉为铁水脱硫尾渣微粉；所述钛酸四丁酯、无水乙醇与盐酸均为分析纯。其次将分散剂与无机溶剂在1100r/min条件下搅拌5m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于降解甲醛气体的光催化防火涂料，其特征在于，该涂料按重量百分比原料如下：

【技术特征摘要】
1.一种用于降解甲醛气体的光催化防火涂料，其特征在于，该涂料按重量百分比原料如下：所述基料为磷酸二氢铝；所述催化剂为聚磷酸铵；所述成炭剂为季戊四醇；所述发泡剂为三聚氰胺；所述阻燃填料为钙基蒙脱土微粉、钠基蒙脱土微粉、钠-钙基蒙脱土微粉、镁基蒙脱土微粉中的一种或多种；所述光催化颜料为钢渣改性TiO2；所述无机溶剂为水；所述分散剂为水玻璃；所述催干剂为氧化钙；所述助干剂为锌粉；所述纳米母液为纳米SiO2母液。2.如权利要求1所述用于降解甲醛气体的光催化防火涂料，其特征在于，所述光催化颜料—钢渣改性TiO2的制备包括如下步骤：首先按钛酸四丁酯与无水乙醇体积比2∶3配比，用恒温磁力搅拌器在500r/min～800r/min条件下搅拌30min～45min后得到均匀透明溶液，再将溶有钢渣微粉的稀盐酸溶液在800r/min～1000r/min条件下缓慢加入上述溶液，在800r/min～1000r/min条件下搅拌45min～60min后得到液体溶胶，并在室内陈化形成干凝胶，然后将干凝胶放入中温实验炉中以1.5℃/min～2.5℃/min升到600℃～800℃，恒温2h，自然...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙红明，王凯祥，郑伟成，季益龙，张浩，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34