低VOC杀虫抗菌内墙乳胶漆的研制重点

1、2009年 8 月第 12 卷第 8 期 Aug. 2009Vol. 12No. 8低VOC杀虫抗菌内墙乳胶漆的研制 刘成楼（北京虹霞正升涂料有限责任公司，北京102400）摘要：选用低VOC含量、低成膜温度的合成树脂乳液为成膜物质，以TiO2和矿粉为颜填料，摒弃成膜助剂低毒、广谱杀虫剂和负离子-抗菌添加剂，制备成低VOC杀虫抗菌内墙和二醇类 防冻剂，引入咼效、乳胶漆。关键词：环保；杀虫；抗菌防霉乳胶漆中图分类号：TQ637文献标识码：A文章编号：1007- 9548 （2009） 08- 0026- 03 Developme ntofl nsecticidala ndAn ti-Microb

2、ialEmulsio nPai ntwithLowVOCforl nternalWallLIUChe ng-louAbstract:A nin secticidala ndan ti-microbialemulsio npai ntwithlowVOCappliedfori nternalwallisformulatedwiths yn thetice mulsio no flowVOCa ndlowfilm-formi ngtemperatureasbi nder,TiO2a ndmi neralpowderaspigme nta ndfiller,a ndefficie ntand low

3、toxicbroadspectrumpesticidea ndn egativeio nasa nti-microbialadditivesi nsteadoffilm- formin gadditivea nddiola nti-freezer.Keywords nviro nmen tprotectio n,pesticide,a nti-microbialemulsio npai nt1引言附等作用，分解祛除室内空气中的甲醛、氨、苯等有害气体，具有祛除异味、清 新空气的功能；无机抗菌材料能够不断地析出至涂膜表面，与附着在其上的细 菌、霉菌的酶蛋白发生反应，导致酶蛋白沉浮或失去活性，抑制细

4、菌的存活和滋 生。本研究通过严格选材、配方优化，将上述3种功能型乳胶漆的功能集于一身，研制出低VOC杀虫抗菌内墙乳胶漆，经检测，各项性能符合相关标准要求。随着经济的发展，人们物质文化生活水平的日益 提高，环保和健康意识普遍增强，对居住环境的安全和舒适度的要求越来越高， 营造一个室内空气清新、富含负离子、无蚊蝇侵扰、无病菌危害、有助于保健的 清新安逸的起居环境，一直是人们追求的目标，低VOC杀虫抗菌内墙乳胶漆能帮助人们实现这一美好愿望。低VOC乳胶漆是指乳胶漆中挥发性有机化合物含量低于GB18582 2008标准规定的限量值（ 120g/L的品种。低VOC是环保涂料的重要标志，在乳胶漆配方设计中

5、，选择低VOC含量和低成膜温度的合成树脂乳液、摒弃成膜助剂和二醇 类防冻剂，是减少VOC的主要方法1。杀虫乳胶漆是在配方中添加了高效、低 毒、广谱杀虫剂，通过涂膜中析出的杀虫药物与害虫接触后，使害虫的神经受损 而瘫痪致死2，但是对人、蓄无害。抗菌乳胶漆是在配方中增添了负离子-抗菌添加剂，这是一种负离子发生材料与无机抗菌材料相结合的功能材料。负离子发 生材料能够形成永久性微电场，通过电极对空气和水分发生微弱电解作用而产生 羟基离子，羟基离子通过中和、化学反应和物理吸22.1试验部分 原材料主要原材料：零VOC纯丙烯酸乳液；分散剂 SN-5040、3204;羟甲基纤维素250HBR;消泡剂NXZ

6、;钛白粉、高岭土、滑石粉、重钙粉、轻钙粉、海泡石粉；高效氯氟氰菊酯；负离子抗 菌添加剂；增稠剂；流平剂；去离子水；纳米耐沾污剂NZW-1。2.2基本配方低VOC杀虫抗菌乳胶漆的基本配方见表1。制备工艺 海泡石粉+杀虫剂”预吸 附处理：将氯氟氰菊酯与适量的增效醚预混合均匀，然后加入到海泡石粉2.32009年 8 月第 12 卷第 8 期 Aug. 2009Vol. 12No. 8中分散均匀后陈放24h。表1低VOC杀虫抗菌乳胶漆的基本配方原材料去离子水质量分数 /%30330.10.20.50.70.10.20.20.31520350.81.00.51.0原材料质量分数/%564556580.3

7、0.518220.20.50.40.5滑石粉重钙粉轻钙高岭土氯氟氰菊酯纯丙乳液增稠剂 TT-935流平剂RM-2020 羟甲基纤维素分散剂SN-5040分散剂SN-3204消泡剂NXZ钛白粉海泡石粉负离 子-抗菌添加剂纳米耐沾污剂NZW-1能的首要因素，它既关系到乳胶漆的物理性能，也关系到乳胶漆的环保性能。通 常乳胶漆中的VOC主要来源成膜助剂、二醇防冻液这于乳液中未反应的残存单体、3种原材料。制备低VOC乳胶漆必须摒弃成膜助剂和二醇类防冻液，选用未反应 单体含量低的乳液作基料，）低，能在室温下独自成膜。为且乳液的成膜温度（MFT了保证涂膜有一定的硬度、不返黏、耐沾污，乳液应有相对较高的玻璃化

8、温度（T）在配方中其它因素不变的g。前提下，不同品种的乳液对乳胶漆性能的影响 见表5。表2环保性能检测结果检验项目V0C/gL-1限量标准检测结果8.90 1200.1 90W 75 92将去离子水加入到高效分散盒中，搅拌下加入羟甲基纤维素，直至完全溶解；加入分散剂、1/2量的消泡剂、颜填料、预吸附处理的杀虫剂、负离子-抗菌添加剂，高速分散3040min,检验浆料细度达20叩 以下；变中低速搅拌，加入纯丙烯酸乳液、余量的消泡加增稠剂、流平剂，调整pH剂，搅拌混合20min后，约等于8,过滤后包装。2.4性能检测常规性能按GB/T97562001合成树脂乳液标准检测；内墙涂料环保性能按GB185

9、822008室内装饰装修材标准检测；料内墙涂料有害物质限量杀虫效果评价按GB13917- 1 1992生物药效测试标准规定的方法进行，即 在一个专用玻璃器皿中，让一定数量的害虫接触杀虫涂膜20mi n，然后将害虫置换到洁净的纱笼中观察杀虫情况，分别记录KT50 （50%的试验害虫被击倒不能活动的时间）、KT95 （95%的试验害虫被击倒不能活动的时间）和 24h后害虫的 死亡率；抗菌性能测试依据JISZ2801:2000抗菌制品抗 进行。菌性能的检测与评价2.5检测结果低VOC杀虫抗菌内墙乳胶漆的常规性能，经国家建材工业部建材质量监督检验测试中心检测，完全符合 GB/T9756 2001标准的

10、要求。环保性能检测结果见表2。杀虫效果评价见表3。抗菌防霉性能见表4。 表3杀虫效果测试杀虫种类苍蝇蚊子KT50/mi n7.38.595%可信限 /minKT95/min24h 死亡率 /%6.68.57.89.619.122.49595表4抗菌防霉性能 检验项目抗菌率防霉等级 检测结果 991级表5乳液品种对乳胶漆性能的影响乳液品种叔醋乳液：VAE707 = 6 : 4纯丙乳液SF-016弹性纯丙乳液3131NG耐擦洗性/次7101020946耐沾污/%291722VOC/g-L-117910.733.1结果与讨论乳液对乳胶漆环保性的影响乳液是乳胶漆的主要成膜物质，是影响乳胶漆性由表5可知

11、，在试验条件下，以纯丙乳液 SF-016为基料制备的乳胶漆，其涂膜的 耐擦洗性和耐沾污性最好、VOC含量最低、环保性能最好，因此本研究选用SF-016 为成膜物质。3.2杀虫剂的选择及其效果评价 在普通乳胶漆中加入与其相容的高效低毒杀虫剂，便是杀虫乳胶漆。选择的杀虫 剂必须满足以下要求：必须是触杀型的，因挥发性杀虫剂既会增加乳胶漆的VOC含量、对人体造成危害，又容易因所含成分必须具有良好的稳定性，尤其是对挥发而失去药效；272009年 8 月第 12 卷第 8 期 Aug. 2009Vol. 12No. 8 光、酸、碱的稳定，以保证杀虫效果的持久性；具有杀 高效性、无毒（或低毒）性；无臭无异味

12、；虫的广谱性、与涂料相容，不影响涂料的内在质量和外观。常用的杀虫剂有六大类：有机 氯化物；有机锡类；有机金属盐类；有机磷类；氨基甲酸酯类；除虫 菊酯不适用于装饰涂料；类。前4类杀虫剂因残留毒性大，氨基甲酸酯类对害虫击倒快，残效期长，杀虫选择性强，不污染环境；除虫菊酯 类杀虫剂是一类广谱性杀虫剂，具有强烈的触杀活性，用量小、效力高、毒性 低，对环境污染轻微，残效期适中，是目前较理想的涂料用杀虫剂3。氯氟氰菊酯是除虫菊酯类中的一种广谱、高效、低毒、强烈触杀型杀虫剂有效期 长且稳定，本文选用氯氟氰菊酯作为乳胶漆的杀虫剂。为了改善杀虫剂与乳胶 提高杀虫效果的持久性，本文以漆的相容性和亲和性、海泡石粉作

13、缓解载体，将杀虫剂吸附到海泡石粉的微孔结构的空隙中，形成一种 载药缓解剂，将其加入到乳胶漆中，可大大延长涂膜的杀虫有效期。在基本配方中其它因素不变的条件下，氯氟氰菊酯的不同用量对乳胶漆杀虫效果 的影响见表6。表6氯氟氰菊酯用量对乳胶漆杀虫效果的影响杀虫效果KT50/min苍蝇蚊子苍蝇蚊子苍蝇蚊子氯氟氰菊酯质量分数/%0.311.713.526.128.773750.48.610.121.324.286870.57.38.519.122.495950.66.97.717.520.69696 0.85.25.414.515.49898持久期比较长4。在使用过程中，由于涂膜呈多微孔呼吸”功能，涂层中

14、的杀虫活性成分通过毛细性，具有孔不断析出，保持杀虫效果长时效，但药效率有待进一步观察。3.3抗菌剂的选择及其作用在普通装饰性乳胶漆中加入适量的与其相容的抗菌防霉剂，便成为抗菌乳胶漆。目前常用的抗菌防霉剂主要有3大类:有机、无机和复合型。有机抗菌防霉剂易分 散、有效期短且有毒副作用；无机抗菌剂，如纳米 TiO2、纳米ZnO等，属于光 催化型杀虫剂，只能在紫外光照射下才能产生电子-空穴对，从而具有较强的氧化能力，才会对细菌、微生物进行分解、毒化，并且ZnO在水中的溶解性比较低，对涂料体系的pH比较敏感，会影响乳胶漆的贮存稳定性；复合型抗菌防霉剂如 纳负离子-抗菌添加剂等，纳米 TiO2/ZnO的米

15、TiO2/ZnO、抗菌机理及缺陷如前所述，负离子-抗菌添加剂是含负离子的晶体物质与无机抗菌 剂相结合的功能材料，负离子晶体物质产生羟基负离子可以对空气中带有正电荷 的有毒气体、细菌、微生物进行中和、包覆沉降，其微电流可以对细菌、微生物进行电解，产生的微电场、从而杀灭细菌、霉菌；无机抗菌剂的活性成分是游离态的金属离子，对细菌、霉 菌有很强的杀灭作用和长效性，对环境的污染极少。在固定基本配方其它因素不 变的条件下，选用不同抗菌剂制备乳胶漆，检验其抗菌效果，检测结果见表7。表7不同抗菌剂的抗菌效果比较抗菌剂名称华科纳米TiO2纳米ZnO纳米TiO2/ZnO负离子-抗菌添加剂 用量/%KT95/min

16、24h 死亡率 /% 抗菌率 /%67.895.696.199.299.1 防霉性/级21101贮存稳定性（6个月）好霉变增稠较好好 抗菌时效短较长较长较长长0.30.30.30.30.8从表6的试验数据可以看出，随着氯氟氰菊酯用量的增加，乳胶漆的杀虫效果随 之提高，当杀虫剂用量50%的试验苍蝇被击倒不能活动的时间达到 0.5%时， 为7.3min, 50%蚊子被击倒不能活动的时间为 8.595%害虫被击倒不能活动的时间：苍蝇为19.1min； min，蚊子为22.4min； 24h害虫死亡率：苍蝇、蚊子都达到 95%。再增加杀虫剂用量，杀虫效果提高幅度不 大，且成本增高。杀虫机理：海泡石粉载

17、药缓释剂作为填料分散在乳胶漆中，在涂刷成膜之前，缓 释剂载体吸附的氯氟氰菊酯杀虫剂中的活性成分随着水分的蒸发而析出，并迁移 到涂膜表面，当水分挥发后，在涂膜表面形成晶体，虫子一旦接触涂膜表面时， 杀虫晶体便可溶解虫子的脂肪脚，破坏虫子的神经系统，使害虫瘫痪甚至死亡。 这种方式对人畜比较安全，杀虫效果比较好，药效 注：试验菌种为大肠杆菌。由表7可知，在抗菌剂用量相同的情况下，无机抗 菌剂的抗菌防霉效果优于有机抗菌剂，在无机抗菌防霉剂中，复合型优于单一 型，在试验范围内，虽然复合型 TiO2/ZnO的用量少但抗菌防霉效果最优，但因 其光催化效应而产生的强氧化性不断氧化降解涂膜中的有机物质，使其分层

18、粉 化，影响装饰涂层的使用寿命。负离子-抗菌添加剂虽然用量较大，但从成本上看 并不算高，且因能产生大量的羟基负离子，具有净化空气和保健功能，且时效 长，故而选之。4结语 制备环保型乳胶漆时，首先选用低（下转第33页）2009年 8 月第 12 卷第 8 期 Aug. 2009Vol. 12No. 8 套面漆强冷室，包括室体、强制冷却循环风系统等。室 出的仿形门洞，同时门两端安装有体两端设有工件进、 新风采空气风幕装置，确保室内的气体不溢散到车间。 集口设在车间内部，自然进风。底漆强冷室和腻子强冷室的新风采集口设在车间外部，面漆新风采集口设在车间 内部，送风主风管布置在室体两侧，送风管壁上设有可

19、调射流风口。347腻子打磨室 号，在设备开动前警告其他人员注意安全。输送链的驱 动旁设有调试和维护该驱动机的点动开关和急停开关。现场的各工位均设有自锁 急停按键和启动按键。4结语 喷漆生产线作为非标设备，国内生产厂家很多。但 不同厂是，并不是有了喷漆线就能实现好的喷漆质量。 家生产的喷漆线不仅在形式结构上有差异，在使用效果上也有差别。设备使用单 位应根据叉车产品零件的结构、尺寸、规模、厂房车间、生产流程、前处理工 艺、使用涂料、外观质量等特点和要求，选择适合的工艺参数，制定合理的工艺 方案，并通过细致地调研设备，选择物美价廉的喷漆设备。 收稿日期：2009-04-14作者简介：张瑞（1977-

20、），男，贵州毕节人，工程师，毕业于燕山大学腐蚀与防 护专业，学士，主要从事各种表面处理、涂装工艺等技术工作。!打磨室按3个工位设计，两侧设人员进出门，每侧有一扇，门朝外开启，便于操作人员进出。地面铺设可拆式格栅，格栅制作成标 准模块，方便操作。室内照度不小于 500Lx。打磨室采用上送风下抽风，打磨过程中产生的粉尘在排风气流的带动下，通过格 栅进入到排风系统的过滤后的空过滤装置内，保证打磨操作时无粉尘飞扬。气达标排放至车间外部，积灰定期清理，方便可行。室体内壁预留多处压缩空气 接口和多处工具挂钩。348主要电气控制 整个系统为集中控制设计模式。主要控制分别说明如下。悬挂输送系统驱动装置配备过载

21、保护装置，在牵引链条的拉力超过规定值时切断电动机电源。 张紧装置配备极限行程开关，以便保持适当的张力，并在张力超出规定值范围时 切断电动机电源。输送链采用双驱动，为主从形式，两驱动均采用变频调速器控 制，在主驱动器上安装有旋转编码器，测量出主驱动器的速度，从而自动调节从 驱动器的速度。输送链设有输送链过载、过紧、过松、断裂等保护电气和机械双 重保护。上下件平台上、下件平台控制设有过载、过流、短路保护等。设有点动和手动 2种工作方式。点动为按下按钮则运行，松开则停止；手动为按一下按钮设备运 行，当运行到限定位置时停止。升降平台的操作可以为按钮，也可以为 后退、上升、下降检测保护开关。脚踏。设有前进、安全控制在