专利名称：功能涂料组合物及其制造方法
技术领域：
本发明涉及功能涂料组合物，具体涉及用于内墙面底涂层的功能涂料组合物，其具有吸附有害气体、调湿、除臭、远红外线辐射和负离子发生等功能，还涉及该涂料组合物的制造方法。
背景技术：
乳胶涂料是现代室内装修装饰中所必不可少的材料，随着人民生活水平的提高，对于室内涂料的要求也越来越多样化。不仅要求安全和质量，而且还要求具有尽可能多的附加功能。
例如，室内装修装饰材料往往会产生的各种有毒挥发性化学物质、电磁辐射、不愉快的气味等，这对人们的身体健康存在极大危害。为了解决这一问题，研发了添加有木炭粉的具有吸附功能和/或保健功能的功能涂料。
木炭是常用的吸附材料，其具有比表面积大、吸附能力强和价格低廉的优点，其中，尤其是竹炭越来越受重视，这是因为竹炭不仅吸附能力是一般木炭的10倍以上，而且还具有远红外线辐射、电磁波阻隔以及负离子发生等保健功能。将木炭粉引入涂料中已经成为制备具有吸附和保健功能的功能涂料的主要途径。
日本专利公报特开平11-29742公开了一种含有木炭粉末并发挥木炭特有功能的涂料组合物。日本专利公报2002-302635公开了一种具有吸附性能的水性涂料，其在水性树脂涂料中添加木炭粉末和麦饭石，使得所得涂料具备良好分散稳定性和高伸度。日本专利公报2003-336374公开了一种包含骨架材料、竹炭、粘合剂以及着色剂的墙壁涂料，其具有吸附和保健功能。中国专利CN1733852A公开了一种用于涂布塑料薄膜、纸张等以及用于无纺布、薄膜等的丝网印刷的炭基乳胶涂料。中国专利CN1386804A公开了一种木炭保健涂料，其具有改善室内环境的功能。
以上现有技术均涉及引入木炭粉末的功能涂料，其目的都是将涂料与木炭的特有性能相结合，以得到具有吸附有害气体、调湿、除臭、保健等功能的复合涂料。然而，在添加木炭粉的现有功能涂料中存在一些问题，一是由于木炭粉为多孔疏松性材料并且一般粒径较大，其对于乳液成膜的连续性和致密性影响较大，从而导致涂料成膜强度大幅下降；二是涂料中的树脂乳液成膜后通常透气和透湿性较差，从而大大降低了木炭粉末原有的吸附能力，因而为了达到一定的吸附效果而必须加大木炭粉用量，这又反过来进一步降低了涂料成膜质量。
此外，电气石是一种以含硼为特征的硅酸盐矿物。其化学通式XY3Z6[Si6O18][BO3]3W4(X主要为Na+、Ca2+、K+；Y主要为Mg2+、Fe3+、Al3+；W主要为O-、OH-、F-)。电气石具有压电性、热电性、红外辐射特征和吸附性，并且由于表面静电场高可电解所吸附的水，从而产生对人体健康有益的负离子。在保健领域中，电气石除了通过电解空气中的水增加空气中的负氧离子数以外，其产生的红外辐射波长与人体可吸收的红外辐射波长一致，可以被人体所吸收，产生理热效应，使组织温度升高，扩张血管，血流加速，局部血液循环得到改善，形成保健理疗的功能，具有促进伤口愈合、炎症收缩、解除肌肉痉挛和镇痛等作用。
本发明人发现可以在树脂乳液中同时引入木炭粉和电气石颗粒，这样既可协同发挥二者所具有的吸附、远红外辐射和负离子发生功能，同时还可以有效改善涂料的透气性、透湿性和成膜强度。
发明内容
为了解决现有技术中的上述难题，本发明人发现在树脂乳液中同时添加木炭粉和电气石颗粒可以大大提高乳液成膜的透气和透湿性从而可降低木炭粉用量，并且提高涂料的成膜强度，同时大大增强所得功能涂料的远红外辐射强度和负离子发生率。
本发明提供一种功能涂料组合物，其包含水性聚合物乳液、木炭粉和电气石颗粒。
在本发明的功能涂料组合物中，所使用的木炭粉选自活性炭粉、低温竹炭粉、中温竹炭粉、高温竹炭粉及其组合。在本发明的优选实施方案中，木炭粉选自高温竹炭粉，即偹长炭粉。
其中，所使用的木炭粉的粒径范围为1μm-300μm，优选粒径范围为30μm-100μm 。
在本发明中的功能涂料组合物中，所使用的电气石颗粒是选自镁铁锂电气石、钠锰电气石、钙镁电气石和布格电气石中至少其一的电气石颗粒，优选为电气石纳米颗粒。
在本发明的实施方案中，所述电气石颗粒的粒径范围为20nm-100μm，优选粒径范围为50nm-30μm，更优选为100nm-10μm。
本发明功能涂料组合物中的水性聚合物乳液选自苯丙乳液、丙烯酸酯乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、聚氨酯-丙烯酸酯共聚乳液和含氟聚合物乳液。
在本发明的一个实施方案中，本发明的功能涂料组合物包含50-95wt％的水性聚合物乳液、5-50wt％的木炭粉和1-15wt％的电气石颗粒，优选60-90wt％的水性聚合物乳液、10-30wt％的木炭粉和2-10wt％的电气石颗粒。
本发明的功能涂料组合物还可以包含加工助剂，该加工助剂选自分散剂、填充剂、增稠剂、粘合剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、增塑剂、稳定剂、防老剂、阻燃剂、防腐剂、抗菌剂、紫外线吸收剂、合成纤维及其组合。
所述加工助剂的用量为50wt％以下，优选不高于40wt％，更优选为35wt％以下，以最终涂料组合物的重量为基准。
所述增稠剂选自高剪切增稠剂、中剪切增稠剂、低剪切增稠剂及其组合，其中该增稠剂是聚丙烯酸钠盐或聚丙烯酸铵盐。
所述消泡剂选自矿物油、有机硅及其混合物。
成膜剂选自醇酸十二。
填充剂选自硅藻土、高岭土、滑石粉、碳酸钙、碳酸镁、蛭石、二氧化硅等。
本发明还提供一种制备功能涂料组合物的方法，包括预先混合预定量的木炭粉和电气石颗粒；接着将其均匀混入水性聚合物乳液中；以及加入预定量的加工助剂并混合均匀。
本发明的功能涂料组合物优选用作内墙面的底涂层。
具体实施例方式
实施例本发明中所使用的各种原料均为市购，其中木炭粉、电气石颗粒和麦饭石颗粒购自天津华经纳米科技有限公司。
实施例1根据表1的配方，预先将活性炭粉和镁铁锂电气石(黑电气石)颗粒加入适量水中混合均匀，然后在带搅拌装置的混合容器中，将活性炭粉和黑电气石颗粒的悬浮液缓慢加入乳液中，开搅拌器低速搅拌1小时，使所述混合物在乳液中充分分散，接着将各加工助剂与适量水混合后加入所得乳液混合物中，继续搅拌2小时。用水调节所得涂料组合物粘度至35-40cP。
表1
实施例1的涂料组合物可利用辊涂、刷涂、喷涂等常规方法施工，可常温干燥或在60℃下烘干，涂膜厚度约为50μm-200μm。
实施例2根据表2的配方，按照实施例1的方法制备。
表2
实施例3根据表3的配方，按照实施例1的方法制备。
表3
实施例4根据表4的配方，按照实施例1的方法制备。
表4
实施例5根据表5的配方，按照实施例1的方法制备。
表5
对比实施例1根据表6的配方，将木炭粉和苯丙乳液混合均匀，随后混入各种加工助剂，用水调节粘度和pH。
表6
对比实施例2根据表7的配方，将电气石颗粒和苯丙乳液混合均匀，随后混入各种加工助剂，用水调节粘度和pH。
表7
对比实施例3根据表8的配方，按照实施例1的方法制备。
表8
测试实施例1
将以上各实施例和对比实施例的涂料组合物分别涂布在6×5cm的水泥板上，涂膜厚度均为约50μm，在60℃下快速烘干。将涂有各实施例的涂料组合物的板置于吸附测试箱中，并在相同条件下测试各实施例的涂料组合物对于甲醛、苯和硫化氢的吸附率。结果示于表9中。
表9
由表9可见，实施例1-4和对比实施例1和3的吸附率均很好，而对比实施例2的吸附率较低。显然，单独使用电气石不能得到良好的吸附效果。
测试实施例2将各实施例和对比实施例的涂料组合物涂在预先涂有脱膜剂的玻璃板上，形成基本相同的涂膜厚度，烘干后取下所得涂膜，进行力学性能测试，其结果分为优、良、中等、差四个等级。结果如表9所示。
表9
可见，实施例1-4的涂膜的力学性能最佳，不仅抗张强度高，而且断裂伸长率也高。
测试实施例3对各实施例和对比实施例的涂料组合物的涂膜板进行远红外辐射强度和负离子发生率的测量，其结果分为优、良、中等、弱四个等级。结果如表10所示。
表10
由表10可见，实施例2和5的涂膜的远红外辐射强度和负离子发生率最高，并且实施例1、3、4均高于对比实施例1-3。
本发明并不局限于上述实施例，这些实施例不以任何方式限制本发明的范围。本领域技术人员在权利要求的范围内所作出的任何改变和调整也应认为属于本发明的范围。
权利要求
1.一种功能涂料组合物，其具有吸附有害气体、调湿、除臭、远红外线辐射和负离子发生功能，其特征在于包含水性聚合物乳液、木炭粉和电气石颗粒。
2.权利要求1的功能涂料组合物，其特征在于所述功能涂料组合物包含50-95wt％的水性聚合物乳液、5-50wt％的木炭粉和1-15wt％的电气石颗粒。
3.权利要求1的功能涂料组合物，其特征在于所述功能涂料组合物包含60-90wt％的水性聚合物乳液、10-30wt％的木炭粉和2-10wt％的电气石颗粒。
4.权利要求1-3中任意一项的功能涂料组合物，其特征在于所述木炭粉选自活性炭粉、低温竹炭粉、中温竹炭粉、高温竹炭粉及其组合。
5.权利要求4的功能涂料组合物，其特征在于所述木炭粉的粒径范围为1μm-300μm。
6.权利要求5的功能涂料组合物，其特征在于所述木炭粉的粒径范围为30μm-100μm。
7.权利要求1-3中任意一项的功能涂料组合物，其特征在于所述电气石颗粒是选自镁铁锂电气石、钠锰电气石、钙镁电气石和布格电气石中至少其一的电气石颗粒。
8.权利要求7的功能涂料组合物，其特征在于所述电气石颗粒的粒径范围为20nm-100μm。
9.权利要求8的功能涂料组合物，其特征在于所述电气石颗粒的粒径范围为100nm-10μm。
10.权利要求1-3中任意一项的功能涂料组合物，其特征在于所述水性聚合物乳液选自苯丙乳液、丙烯酸酯乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、聚氨酯-丙烯酸酯共聚乳液和含氟聚合物乳液。
11.权利要求1-3中任意一项的功能涂料组合物，其还可以包含加工助剂，该加工助剂选自分散剂、填充剂、增稠剂、粘合剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、增塑剂、稳定剂、防老剂、阻燃剂、防腐剂、抗菌剂、紫外线吸收剂、合成纤维及其组合。
12.权利要求11的功能涂料组合物，其特征在于所述增稠剂选自高剪切增稠剂、中剪切增稠剂、低剪切增稠剂及其组合。
13.权利要求12的功能涂料组合物，其特征在于所述增稠剂是聚丙烯酸钠盐或聚丙烯酸铵盐。
14.一种制备功能涂料组合物的方法，包括预先混合预定量的木炭粉和电气石颗粒；接着将其均匀混入水性聚合物乳液中；以及加入预定量的加工助剂并混合均匀。
15.权利要求1的功能涂料组合物用于内墙面底涂层的用途。
全文摘要
本发明涉及一种具有吸附有害气体、调湿、除臭、远红外线辐射和负离子发生功能的功能涂料组合物，其特征在于包含水性聚合物乳液、木炭粉和电气石颗粒。
文档编号C09D5/02GK1931936SQ200610150709
公开日2007年3月21日 申请日期2006年10月24日 优先权日2006年10月24日
发明者栗忠原 申请人:栗忠原