CN103894042A - 甲醛捕捉剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种甲醛捕捉剂，包括含量为5-40wt%的环糊精(cyclodextrin)、含量为5-50wt%的胺基化合物以及含量为25-90wt%的水。

Description

甲醛捕捉剂及其制备方法

技术领域

本申请涉及一种甲醛捕捉剂及其制备方法，特别是一种具高甲醛吸收率且吸收速度快的甲醛捕捉剂及其制备方法。

背景技术

甲醛已被世界卫生组织公认为致癌及致畸的物质。然而，由于甲醛是成本低廉且制造容易的粘合剂，所以仍广泛使用在各种建筑、装修及装饰材料之中，例如应用于人造板材、塑料地板、化纤材料、涂料、粘着剂中，以及发泡胶、隔热层、粘着剂、纤物、地毯、楼板面材等。从此些材料中游离的甲醛已成为一种常见的室内空气污染源，对人体健康危害甚大，除了浓度过高会引起眼睛与呼吸道极度不适外，甲醛也会引起许多疾病，如呼吸道疾病、妇女月经不调、新生儿畸形、急性精神抑郁症，甚至引起呼吸道、皮肤、消化道癌症等。因此，如何有效降低空气中的甲醛含量是相当重要的课题。

发明内容

本申请涉及一种甲醛捕捉剂及其制备方法，其具有高的甲醛吸收率且吸收速度快。

本申请提出一种甲醛捕捉剂，其包括含量为5-40wt%的环糊精(cyclodextrins)、含量为5-50wt%的胺基化合物以及含量为25-90wt%的水。

本发明还提出一种甲醛捕捉剂的制备方法，包括：提供环糊精、胺基化合物和水；将环糊精和胺基化合物在水中均匀混合，形成甲醛捕捉剂水溶液，其中环糊精的含量为5-40wt%，胺基化合物的含量为5-50wt%，水的含量为25-90wt%。

为使本申请的上述内容能更明显易懂，下文特举各种实施例作详细说明如下：

具体实施方式

以下实施方式是提出一种甲醛捕捉剂及其制备方法，以快速捕捉甲醛分子或氨分子并与其反应，使甲醛分子或氨分子不易逸散于空间中，减少污染。

在一种实施方式中，甲醛捕捉剂包括含量为5-40wt%的环糊精(cyclodextrins)、含量为5-50wt%的胺基化合物(amino compounds)以及含量为25-90wt%的水。环糊精可吸附空气中或水溶液中的甲醛分子或氨分子，主动捕捉环境的甲醛分子，胺基化合物则可快速与甲醛分子或氨分子反应。

环糊精是指由6个以上的吡喃葡萄糖(glucopyranoside)分子所形成的环状低聚糖，例如是下列化学式[I]表示的α-环糊精。

不过，实际应用时并不限定于如化学式[I]所述的环糊精结构，在其他实施例中，亦可采用下列化学式[II]及[III]表示的β-环糊精与γ-环糊精。

此外，环糊精表面的官能团也可做适当改性，例如加上具有消臭功能的分子基团，便可在捕捉甲醛分子或氨分子的同时进行消臭。

如上述结构式可知，环糊精的分子结构具有很多羟基（-OH）极性基团，与甲醛分子或氨分子之间具有氢键作用力。且环糊精分子结构的形状为环状中空结构，中央的孔洞可类似分子胶囊般地主动吸附附近环境(如空气中或水溶液中)的甲醛分子或氨分子。然而，由于环糊精对水的溶解度并不高(约1%)，单以环糊精进行甲醛吸附的效果相当有限。实施方式中利用胺基化合物将甲醛分子或氨分子快速反应，使甲醛分子或氨分子无法逸散于环境中。

在一种实施方式中，胺基化合物例如是尿素或是铵盐化合物，其胺基（-NH₂）能与甲醛分子进行化学吸附，产生如下列的化学反应：

H₂CO（甲醛）+R-NH₂(胺基化合物）→H₂C=N-R+H₂O

然胺基与甲醛产生的吸附作用并不限定于此。此外，胺基化合物与环糊精混合后，能大幅提升环糊精对水的溶解度(>10%)，并显著提升甲醛吸收率。

根据胺基化合物种类以及含量的不同，本实施例的甲醛捕捉剂的pH范围将有所变动。较佳但非限定的，pH值可为4-11。在在一种实施方式中，可添加外加的酸性化合物，例如盐酸、醋酸、磷酸、硫酸、聚丙烯酸或柠檬酸以将pH范围调整为4-6，以增加环糊精与胺基化合物的溶解度，提高甲醛吸收率。

＜试样制备＞

表1列出本实施例的甲醛捕捉剂的多个试样的成份含量，其中试样1及2分别为仅含环糊精与尿素的对照组。

表1

编号	环糊精(wt%)	胺基化合物(wt%)	水(wt%)
				1(对照组)		X
2(对照组)	X
				3	6	40	50
4	5	5	90
				5	40	10	50
6	5	50	45
				7	10	40	50

制备上述编号1-7甲醛捕捉剂试样的方法，是将环糊精、胺基化合物、水依表1所示的含量准备，接着将环糊精、胺基化合物均匀混合于水中。

<甲醛吸收率测试>

在此以对照组1(只含环糊精)、对照组2(只含尿素)和实施例的甲醛捕捉剂进行甲醛吸收率测试。取表1所示的甲醛捕捉剂试样依比例添加适当甲醛(如高浓度和低浓度的甲醛)后，衍生化成色后依ISO14184-1:2011的规范以紫外光-可见光分光光度计测定溶液中游离甲醛残余量，进而计算甲醛吸收率。表2列出了表1中编号1-7的甲醛捕捉剂试样进行甲醛吸收率测试的结果。

表2

由表2的甲醛吸收率测试结果可知，只含环糊精的对照组1虽能吸收甲醛，但吸收率并不高(仅有5%)，且当甲醛浓度提高时(3000ppm)，吸收率发生骤降(<1%)。

另外，只含尿素的对照组2在甲醛浓度不同时的吸收率变化虽较为稳定，但效果亦不甚佳，吸收率仅有约10%。

本实施例的甲醛捕捉剂混合环糊精与胺基化合物，在甲醛浓度200ppm时吸收率有显着的增加，最高可达到99.6%(试样3)，而在高甲醛浓度3000ppm时，吸收率大致维持稳定，甚至有更佳的表现（试样4自16.6%上升为24.8%，试样7自51.8%上升至69.6%）。因此，有别于单一成分的对照组，本实施例的甲醛捕捉剂混合环糊精与胺基化合物，获得的吸收率(16.6%-99%)相较两者的简单加成(15%)可高达6倍以上，甚至在甲醛浓度提高时有更好的吸收率。

另外，如先前所述，可加入适量的酸性化合物调整甲醛捕捉剂的pH值，此酸性化合物的种类并无特别限制，可以是盐酸、醋酸、磷酸、硫酸、聚丙烯酸或柠檬酸，只要不会与甲醛捕捉剂反应即可。表3是一个实施例的甲醛捕捉剂在不同pH值下的吸收率测试之结果。

表3

试样pH值	实际添加浓度(ppm)	测试值(ppm)	吸收率(%)
				9.4	213	188	11.9
6.84	192	170	11.5
				5.47	191	152	20.8

由表3的测试结果可知，pH值大小会影响甲醛捕捉剂的吸收率。对相同试样来说，当pH值较低(约为5)，也就是溶液呈酸性时，对甲醛的吸收率较高；而当pH值较高(约为9)，溶液呈碱性时，吸收率相对较低。因此，可通过调整甲醛捕捉剂的pH值，进一步提高甲醛吸收率。

虽然本揭露已以较佳实施例说明如上，然其并非用以限定本揭露。所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本揭露之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰。因此，本揭露之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (13)

1.一种甲醛捕捉剂，包括含量为5-40wt%的环糊精、含量为5-50wt%的胺基化合物以及含量为25-90wt%的水。

2.权利要求1所述的甲醛捕捉剂，其中该环糊精是由6个以上的吡喃葡萄糖分子所形成的环状低聚糖。

3.权利要求2所述的甲醛捕捉剂，其中该胺基化合物为尿素。

4.权利要求3所述的甲醛捕捉剂，其包括含量为10wt%的环糊精、含量为40wt%的尿素以及含量为50wt%的水。

5.权利要求1所述的甲醛捕捉剂，其pH值为4-11。

6.权利要求5所述的甲醛捕捉剂，还包括酸性化合物，使该pH值为4-6。

7.权利要求6所述的甲醛捕捉剂，其中该酸性化合物选自由聚丙烯酸、柠檬酸、盐酸、硫酸、醋酸以及磷酸所组成的组。

8.一种甲醛捕捉剂的制造方法，包括：

提供环糊精、胺基化合物和水；

将该环糊精和胺基化合物在水中均匀混合，形成甲醛捕捉剂水溶液，其中该环糊精的含量为5-40wt%，该胺基化合物的含量为5-50wt％，水的含量为25-90wt%。

9.权利要求8所述的甲醛捕捉剂的制造方法，其中该环糊精为由6个以上的吡喃葡萄糖分子所形成的环状低聚糖。

10.权利要求9所述的甲醛捕捉剂的制造方法，其中该胺基化合物为尿素。

11.权利要求10所述的甲醛捕捉剂的制造方法，其中该环糊精的含量为10wt%，尿素的含量为40wt%，水的含量为50wt%。

12.权利要求8所述的甲醛捕捉剂的制造方法，还包括：

加入酸性化合物调整该甲醛捕捉剂的pH值，使该pH值为4-6。

13.权利要求12所述的甲醛捕捉剂的制造方法，其中该酸性化合物选自由聚丙烯酸、柠檬酸、盐酸、硫酸、醋酸以及磷酸所组成的组。