CN102127823B - 甲醛催化净化纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及甲醛催化净化纤维及其制备方法。依据本发明所制备的催化纤维，其所需要的特性物质组分及质量分数如下：聚合物100份，MnO2催化微粒20-50份，偶联剂0.2-1.5份，抗氧剂0.1-0.5份、增塑剂0-50份。本发明所提供的室内甲醛催化纤维无需经过有毒有机物的处理，无二次污染，选用的催化剂是丰富的矿产物，便于工业生产，成本低廉，制备工艺简单，催化纤维使催化剂利用率提高，甲醛去除速率快，去除率高，催化纤维易于编织成型，且皂洗度高，可长期使用。
Description
技术领域
本发明涉及利用熔体静电纺丝技术、无机粒子与聚合物偶联技术将无机催化粒子负载在聚合物纳米纤维上，制备甲醛催化净化纤维，使其具有高效的催化净化室内甲醛性能。
背景技术
首先，室内甲醛催化剂大多数是粉末状态，容易团聚，与甲醛接触面积较小，有效利用率低，且粉末状催化剂不易成型，难以实现应用，而纤维固化技术可有效地解决这两个问题。较高的比表面积有效提高了催化剂与甲醛的接触面积，净化率提高，而且纤维易于编织，可制备成各种形状的制品。
其次，传统的制备催化纤维的方法有两种：一种是浸渍法，浸渍法所需要的催化剂必须是可溶性的化学药品，制备过程会造成空气污染，另外浸渍法制备的催化纤维皂洗度低，可重复利用率低。另一种方法是溶液静电纺丝技术，不溶于有机物的聚合物就不能实现纺丝，且不溶的无机粒子要实现与聚合物的直接纺丝必须先制备负载了无机粒子的可溶性聚合物，程序繁杂，且溶液静电纺丝所得的纤维由于溶剂的挥发表面出现孔洞力学性能明显降低。因此，利用熔体静电纺丝技术可以实现无机粒子与聚合物的一次性纺丝，无须造粒，且通过偶联剂的添加，使无机粒子与聚合物之间的连接牢固，皂洗度高，清洗之后，可重复利用，使用时间久。
发明内容
本发明甲醛催化净化纤维的目的在于将MnO2粒子经过细化及偶联剂表面处理之后，利用熔体静电纺丝技术，与聚合物直接混合纺丝，制备皂洗度高，使用周期长，催化效率高的甲醛催化净化纤维。
本发明所提供的甲醛催化净化纤维所需要的特性物质组分及质量份数如下：
聚合物100份，MnO2催化微粒20-50份，偶联剂0.2-1.5份，抗氧剂0.1-0.5份、增塑剂0-50份。
本发明甲醛催化净化纤维所提供的聚合物包括聚丙烯、聚酯等可以在高温下稳定纺丝的各种聚合物。
本发明甲醛催化净化纤维所提供的MnO2催化微粒粒径在纳米至微米之间，微小于所得聚合物纤维的直径，使其可以粘附在纤维的表面，不至于包裹在纤维之中，影响MnO2使用效率。
本发明甲醛催化净化纤维所提供的偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或其混合物。
本发明甲醛催化净化纤维所提供的抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168或其混合物。
本发明甲醛催化净化纤维所提供的增塑剂包括聚酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂或其混合物。
本实验所提供的甲醛催化净化纤维制备方法如下：
第一步，MnO2催化微粒加入到无水乙醇中高速搅拌1-2小时，然后加热搅拌到80℃，制得MnO2悬浊液，将占MnO2微粒质量分数1%-3%的偶联剂逐滴滴加MnO2悬浊液中，继续搅拌1-2小时，过滤后烘干。
第二步，将经表面处理的MnO2微粒与聚合物、抗氧剂、增塑剂充分混合，利用熔体静电纺丝技术纺丝，制得微米至纳米纤维；熔体静电纺丝的参数设置，纺丝温度：比聚合物熔融温度高10℃-50℃，纺丝距离10-14cm，纺丝电压50-70kV。
本发明具有以下有益效果：
本发明所提供的甲醛催化净化纤维无需经过有毒有机物的处理，无二次污染，选用的催化剂是丰富的矿产物，便于工业生产，成本低廉，制备工艺简单，无需经过造粒处理，催化纤维使催化剂利用率提高，甲醛去除速率快，去除率高，催化纤维易于编织成型，且皂洗度高，可长期使用。而且本发明使用偶联剂连接聚合物和MnO2催化微粒，使MnO2催化微粒与聚合物之间以化学键连接，聚合物纤维不会因为无机粒子的添加而力学性能降低，影响纤维的正常使用。
具体实施方式
下列实施例中所指的份数均指质量份数。浓度均为质量百分比浓度。
实施例1：
MnO2催化微粒加入到无水乙醇中高速搅拌1-2小时，然后加热搅拌到80℃，制得MnO2悬浊液，将占MnO2微粒质量分数1%的硅烷偶联剂逐滴滴加MnO2悬浊液中，继续搅拌1-2小时，过滤后烘干。
将聚丙烯100份、表面处理过的MnO2催化微粒20份，抗氧剂1010 0.3份、聚酯增塑剂15份充分混合，经熔体静电纺丝仪器纺丝（纺丝温度：220℃，纺丝距离12cm，纺丝电压55kV）。
实施例2：
MnO2催化微粒加入到无水乙醇中高速搅拌1-2小时，然后加热搅拌到80℃，制得MnO2悬浊液，将占MnO2微粒质量分数1.2%的钛酸酯偶联剂逐滴滴加MnO2悬浊液中，继续搅拌1-2小时，过滤后烘干。
将聚丙烯100份、表面处理过的MnO2催化微粒30份，抗氧剂1010和抗氧剂168以3:1比例添加 0.4份充分混合，经熔体静电纺丝仪器纺丝（纺丝温度：220℃，纺丝距离12cm，纺丝电压65kV）。
实施例3：
MnO2催化微粒加入到无水乙醇中高速搅拌1-2小时，然后加热搅拌到80℃，制得MnO2悬浊液，将占MnO2微粒质量分数1%的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂（比例为1:1）逐滴滴加MnO2悬浊液中，继续搅拌1-2小时，过滤后烘干。
将聚丙烯100份、表面处理过的MnO2催化微粒30份，抗氧剂1010 0.5份、聚酯增塑剂10份充分混合，经熔体静电纺丝仪器纺丝（纺丝温度：210℃，纺丝距离10cm，纺丝电压60kV）。
实施例4：
MnO2催化微粒加入到无水乙醇中高速搅拌1-2小时，然后加热搅拌到80℃，制得MnO2悬浊液，将占MnO2微粒质量分数2%的硅烷偶联剂逐滴滴加MnO2悬浊液中，继续搅拌1-2小时，过滤后烘干。
将聚丙烯100份、表面处理过的MnO2催化微粒40份，抗氧剂1010与抗氧剂168（质量比3:2）0.5份、多元醇酯类增塑剂30份充分混合，经熔体静电纺丝仪器纺丝（纺丝温度：220℃，纺丝距离14cm，纺丝电压55kV）。
实施例5：
MnO2催化微粒加入到无水乙醇中高速搅拌1-2小时，然后加热搅拌到80℃，制得MnO2悬浊液，将占MnO2微粒质量分数3%的硅烷偶联剂逐滴滴加MnO2悬浊液中，继续搅拌1-2小时，过滤后烘干。
将聚丙烯100份、表面处理过的MnO2催化微粒50份，抗氧剂1010 0.1份、聚酯增塑剂与多元醇酯类增塑剂50份（质量比3:2）充分混合，经熔体静电纺丝仪器纺丝（纺丝温度：200℃，纺丝距离12cm，纺丝电压60kV）。
Claims (6)
1.甲醛催化净化纤维，其特征在于，物质组分及质量份数为：
可以在高温下稳定纺丝的聚合物100份，MnO2催化微粒20-50份，偶联剂0.2-1.5份，抗氧剂0.1-0.5份、增塑剂0-50份。
2.根据权利要求1所述的甲醛催化净化纤维，其特征在于，聚合物为聚丙烯或聚酯。
3.根据权利要求1所述的甲醛催化净化纤维，其特征在于，偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或其混合物。
4.根据权利要求1所述的甲醛催化净化纤维，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168或其混合物。
5.根据权利要求1所述的甲醛催化净化纤维，其特征在于，增塑剂为聚酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂或其混合物。
6.权利要求1所述的甲醛催化净化纤维的制作方法，其特征在于，
第一步，MnO2催化微粒加入到无水乙醇中高速搅拌1-2小时，然后加热搅拌到80℃，制得MnO2悬浊液，将占MnO2微粒质量分数1%-3%的偶联剂逐滴滴加MnO2悬浊液中，继续搅拌1-2小时，过滤后烘干；
第二步，将经表面处理的MnO2微粒与聚合物、抗氧剂、增塑剂充分混合，利用熔体静电纺丝技术纺丝，制得微米-纳米纤维，熔体静电纺丝的参数设置，纺丝温度：比聚合物熔融温度高10℃-50℃，纺丝距离10-14cm，纺丝电压50-70kV。
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