无机环保涂料制备及室内微环境调节作用

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摘要：地聚物是一种由硅铝酸盐参与地质聚合反应而形成的具有三维网络结构的环保材料，具有优良的机械性能和耐酸碱、耐火、耐高温的性能。采用的是地质聚合技术，利用矿物材料之间的聚合反应形成地质聚合物，以此作为无机功能涂料的胶结材料，选取自然界里多种矿物经过科学的配方制成了专用负氧离子添加剂，经过复配并添加一定的保温性矿物材料制备成一种绿色环保的无机功能涂料。

关键词：地聚物；环保涂料；负离子

1前言

近年来，随着我国经济的高速发展，人们生活水平显著提高，相应的对健康、舒适、高雅的室内环境的追求也越来越重视。但是，在使用传统装修材料进行室内装修的同时，污染问题也随之凸现出来，严重影响人们的身体健康并造成了巨大的财产损失。越来越多的装修污染问题正引起公众的广泛关注。装修所带来的污染源种类繁多，包括各种有害气体、粉尘、细菌、放射性石材、光与噪声等。在一个相对密闭的环境中存在种类如此繁多的污染源，各种污染相互交错，使得损害后果呈现出综合性特征，致使室内装修污染程度严重。据“中国质量万里行家居空气污染调查”活动显示，甲醛和苯污染是造成室内污染的主要原因[1]。目前市场上主要以有机功能涂料为主。水性有机涂料其成膜物质主要通过机物生成，在生产、运输、施工、固化成膜过程中会有一些有机物质难以抑制得挥发出来。同时，为了提高涂料性能，添加含有TVOC的助剂，这些助剂会产生刺激性气体，不仅浪费大量能源，同时有害人的身体健康为了提高写字楼和家庭的室内环境质量，国家相关部门制定了一系列标准，如《室内空气质量标准》《住宅建筑室内装修污染控制技术标准》（JGJ/T436-2018）、《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325）、《住宅室内装饰装修管理办法》及《住宅设计规范》（GB50096-2011）等规范规程，对住宅室内空气污染物的活度、浓度和如何管理等均有明确的规定。当前，我国生态文明建设正处于压力叠加、负重前行的关键期，已进入提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要的攻坚期。因此，开发一种绿色环保并且还具有一定特殊功能的室内装修材料势在必行。湖南大学的郑娟荣[2]以偏高岭土、水玻璃及其他填料按一定比例制备地聚物基涂料并对该涂料进行了初步探索，其研究重点是地聚物基无机涂料的耐化学侵蚀性。研究发现,地聚物基涂料在去离子水、海水、硫酸钠溶液、硫酸溶液等4种介质中分别浸泡1d、30d、180d后，其涂膜均保持完整，且耐化学腐蚀性能优异。重庆大学的祁学军[3]以水玻璃激发偏高岭土制得的地聚物为基料,通过添加合适的颜填料及阻燃剂，制备了地聚合物基厚涂型钢结构非膨胀型防火涂料。广西大学的崔学民研究员[4]以地聚物为基料制备地聚物基无机涂料，并成功将其引入无机建筑及金属材料的防腐蚀涂料等领域，该涂料成本低廉，制备工艺简单，其各项性能测试均达到了国家的相关标准。地质聚合物材料是一种新型绿色胶凝材料，由于对其研究有限，因此该材料的聚合机理及结构还没完全弄清楚,有待进一步探索，但其与其他有机类涂料对比，地聚物基无机涂料具有耐化学腐蚀性、阻燃防火、绿色环保等优良的性能。这些优异性能都使地聚物基无机功能涂料具有广阔的应用前景。本课题采用的是地质聚合技术，利用矿物材料之间的聚合反应形成地质聚合物，以此作为无机功能涂料的胶结材料，选取自然界里多种矿物经过科学的配方制成了专用负氧离子添加剂，经过复配并添加一定的保温性矿物材料制备成一种绿色环保的无机功能涂料。

2实验内容

2.1实验材料

实验所用材料见表1，实验设备见表2。

3实验

3.1无机涂料的制备

选择合适的原材料，并对水玻璃进行NaOH改性达标后，地质聚合物的制备过程如图1所示。经过涂料制备实验，确定5种地聚物基料配方，见表3。通过试验获得各配方涂料的初凝时间(h)、硬度(H)、泛碱情况和耐水性数据，见表3所示，可知涂料配方五所得涂料初凝时间1.2h，涂料硬度3.5H，在使用后，表面有一层光亮釉，不掉粉。

3.2负离子释放量测定

空气负离子浓度的七级评价标准[5]，见表5。在1m3密闭空间内，放入已经涂抹的涂料，试板表面积为1m2。在密闭空间内随机选取3个测量点，采用负离子测定仪在各个测量点进行空气负离子测定，每隔10min取一次数据，取3个测定点1h内的平均值，持续测定空间内负离子浓度，所得结果见表6。

3.3甲醛含量测定

采用3.2中的密闭装置与涂料面板，每隔1h收集密闭容器内空气，测定周期的8h。采用蒸馏水吸收法[6]收集密闭容器内的气体，使用美国赛默飞GC-MS分析。根据气质联用仪分析结果[7]，未检测到甲醛存在，由此可以得到结论，制备出的无机环保涂料不含甲醛。

4总结

通过地聚物基料的无机涂料制备与实验研究，得出以下结论：①电气石粉、硅藻土、滑石粉、灰钙粉、偏高岭土、重钙、水玻璃和水按配方混合获得性能优良的地聚物基料的无机涂料；②涂料负氧离子释放量达3000个/cm3以上，达到一级空气质量等级，空气非常清新；③制备得到的地聚物基无机涂料不含甲醛。

参考文献：

[1]徐峰,邹侯招等.环保型无机涂料[M].北京:化学化工出版社,2004.1-50.

[2]郑娟荣.地聚物基涂料的试验研究[J].装饰装修材料,2004,5(2):54-55.

[3]祁学军,彭小芹,徐国伟,等.地聚物基厚涂型钢结构防火涂料的制备[J].新型建筑材料,2009,12:5-8.

[4]刘海锋,崔学民,张伟鹏,等.低成本制备铁基金属表面防腐蚀无机涂层[J].稀有金属材料与工程,2008,37(1):341-343.

[5]李青山,刘军,狄有波等.北戴河空气负离子浓度测定与负离子评价标准[J].中国环境管理干部学院学报,2008,18(4):1-3.

[6]马先锋,罗军.蒸馏水吸收直接进样气相色谱法测定空气中的甲醛[J].中国环境监测,2003,19(003):9-10.

[7]刘洪杰.室内空气中甲醛采样检测分析及研究[J].广东化工,2020.

[8]朱明华,张宁凡.室内空气中甲醛浓度检测方法的比较[J].河南建材,2016,(001):9-10.

作者：刘涛 赵全忠 段炎红 李园枫 路明晓 单位：河南省建筑科学研究院有限公司