無機環保涂料制備及室內微環境調節作用

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摘要：地聚物是一種由硅鋁酸鹽參與地質聚合反應而形成的具有三維網絡結構的環保材料，具有優良的機械性能和耐酸堿、耐火、耐高溫的性能。采用的是地質聚合技術，利用礦物材料之間的聚合反應形成地質聚合物，以此作為無機功能涂料的膠結材料，選取自然界里多種礦物經過科學的配方制成了專用負氧離子添加劑，經過復配并添加一定的保溫性礦物材料制備成一種綠色環保的無機功能涂料。

關鍵詞：地聚物；環保涂料；負離子

1前言

近年來，隨著我國經濟的高速發展，人們生活水平顯著提高，相應的對健康、舒適、高雅的室內環境的追求也越來越重視。但是，在使用傳統裝修材料進行室內裝修的同時，污染問題也隨之凸現出來，嚴重影響人們的身體健康并造成了巨大的財產損失。越來越多的裝修污染問題正引起公眾的廣泛關注。裝修所帶來的污染源種類繁多，包括各種有害氣體、粉塵、細菌、放射性石材、光與噪聲等。在一個相對密閉的環境中存在種類如此繁多的污染源，各種污染相互交錯，使得損害后果呈現出綜合性特征，致使室內裝修污染程度嚴重。據“中國質量萬里行家居空氣污染調查”活動顯示，甲醛和苯污染是造成室內污染的主要原因[1]。目前市場上主要以有機功能涂料為主。水性有機涂料其成膜物質主要通過機物生成，在生產、運輸、施工、固化成膜過程中會有一些有機物質難以抑制得揮發出來。同時，為了提高涂料性能，添加含有TVOC的助劑，這些助劑會產生刺激性氣體，不僅浪費大量能源，同時有害人的身體健康為了提高寫字樓和家庭的室內環境質量，國家相關部門制定了一系列標準，如《室內空氣質量標準》《住宅建筑室內裝修污染控制技術標準》（JGJ/T436-2018）、《民用建筑工程室內環境污染控制規范》（GB50325）、《住宅室內裝飾裝修管理辦法》及《住宅設計規范》（GB50096-2011）等規范規程，對住宅室內空氣污染物的活度、濃度和如何管理等均有明確的規定。當前，我國生態文明建設正處于壓力疊加、負重前行的關鍵期，已進入提供更多優質生態產品以滿足人民日益增長的優美生態環境需要的攻堅期。因此，開發一種綠色環保并且還具有一定特殊功能的室內裝修材料勢在必行。湖南大學的鄭娟榮[2]以偏高嶺土、水玻璃及其他填料按一定比例制備地聚物基涂料并對該涂料進行了初步探索，其研究重點是地聚物基無機涂料的耐化學侵蝕性。研究發現,地聚物基涂料在去離子水、海水、硫酸鈉溶液、硫酸溶液等4種介質中分別浸泡1d、30d、180d后，其涂膜均保持完整，且耐化學腐蝕性能優異。重慶大學的祁學軍[3]以水玻璃激發偏高嶺土制得的地聚物為基料,通過添加合適的顏填料及阻燃劑，制備了地聚合物基厚涂型鋼結構非膨脹型防火涂料。廣西大學的崔學民研究員[4]以地聚物為基料制備地聚物基無機涂料，并成功將其引入無機建筑及金屬材料的防腐蝕涂料等領域，該涂料成本低廉，制備工藝簡單，其各項性能測試均達到了國家的相關標準。地質聚合物材料是一種新型綠色膠凝材料，由于對其研究有限，因此該材料的聚合機理及結構還沒完全弄清楚,有待進一步探索，但其與其他有機類涂料對比，地聚物基無機涂料具有耐化學腐蝕性、阻燃防火、綠色環保等優良的性能。這些優異性能都使地聚物基無機功能涂料具有廣闊的應用前景。本課題采用的是地質聚合技術，利用礦物材料之間的聚合反應形成地質聚合物，以此作為無機功能涂料的膠結材料，選取自然界里多種礦物經過科學的配方制成了專用負氧離子添加劑，經過復配并添加一定的保溫性礦物材料制備成一種綠色環保的無機功能涂料。

2實驗內容

2.1實驗材料

實驗所用材料見表1，實驗設備見表2。

3實驗

3.1無機涂料的制備

選擇合適的原材料，并對水玻璃進行NaOH改性達標后，地質聚合物的制備過程如圖1所示。經過涂料制備實驗，確定5種地聚物基料配方，見表3。通過試驗獲得各配方涂料的初凝時間(h)、硬度(H)、泛堿情況和耐水性數據，見表3所示，可知涂料配方五所得涂料初凝時間1.2h，涂料硬度3.5H，在使用后，表面有一層光亮釉，不掉粉。

3.2負離子釋放量測定

空氣負離子濃度的七級評價標準[5]，見表5。在1m3密閉空間內，放入已經涂抹的涂料，試板表面積為1m2。在密閉空間內隨機選取3個測量點，采用負離子測定儀在各個測量點進行空氣負離子測定，每隔10min取一次數據，取3個測定點1h內的平均值，持續測定空間內負離子濃度，所得結果見表6。

3.3甲醛含量測定

采用3.2中的密閉裝置與涂料面板，每隔1h收集密閉容器內空氣，測定周期的8h。采用蒸餾水吸收法[6]收集密閉容器內的氣體，使用美國賽默飛GC-MS分析。根據氣質聯用儀分析結果[7]，未檢測到甲醛存在，由此可以得到結論，制備出的無機環保涂料不含甲醛。

4總結

通過地聚物基料的無機涂料制備與實驗研究，得出以下結論：①電氣石粉、硅藻土、滑石粉、灰鈣粉、偏高嶺土、重鈣、水玻璃和水按配方混合獲得性能優良的地聚物基料的無機涂料；②涂料負氧離子釋放量達3000個/cm3以上，達到一級空氣質量等級，空氣非常清新；③制備得到的地聚物基無機涂料不含甲醛。

參考文獻：

[1]徐峰,鄒侯招等.環保型無機涂料[M].北京:化學化工出版社,2004.1-50.

[2]鄭娟榮.地聚物基涂料的試驗研究[J].裝飾裝修材料,2004,5(2):54-55.

[3]祁學軍,彭小芹,徐國偉,等.地聚物基厚涂型鋼結構防火涂料的制備[J].新型建筑材料,2009,12:5-8.

[4]劉海鋒,崔學民,張偉鵬,等.低成本制備鐵基金屬表面防腐蝕無機涂層[J].稀有金屬材料與工程,2008,37(1):341-343.

[5]李青山,劉軍,狄有波等.北戴河空氣負離子濃度測定與負離子評價標準[J].中國環境管理干部學院學報,2008,18(4):1-3.

[6]馬先鋒,羅軍.蒸餾水吸收直接進樣氣相色譜法測定空氣中的甲醛[J].中國環境監測,2003,19(003):9-10.

[7]劉洪杰.室內空氣中甲醛采樣檢測分析及研究[J].廣東化工,2020.

[8]朱明華,張寧凡.室內空氣中甲醛濃度檢測方法的比較[J].河南建材,2016,(001):9-10.

作者：劉濤 趙全忠 段炎紅 李園楓 路明曉 單位：河南省建筑科學研究院有限公司