CN104096461B - 一种空气净化组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空气净化组合物及其制备方法，该组合物的制备原料为氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水和二氧化碳；氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水的重量比为1:(0.17～0.28):(0.02～0.04):)(0.04～0.09):(0.05～0.11):(0.02～0.08):(1.5～3.5)，二氧化碳与其他物质的总重量比为(0.2～0.5):1。该组合物能够将空气中游离的醛类化合物和复合板材中的甲醛转化为无毒无害的物质且不可逆，其制备方法简单，易操作，便于工业化生产。

Description

一种空气净化组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保材料技术领域，具体是一种空气净化组合物及其制备方法，该组合物能够捕捉净化空气中的醛类污染物。

背景技术

醛类气体是一种无色、易溶于水的刺激性气体，主要是通过呼吸道吸收，对人体健康有极的大危害，尤其是甲醛。甲醛目前已成为室内空气污染的主要物质，具有较高毒性，在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位，甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。其在空气中浓度达到0.06-0.07mg/m³时，儿童就会发生轻微气喘；室内空气中甲醛含量超过0.5mg/m³时，可刺激眼睛引起流泪；超过0.6mg/m³时，可导致咽喉不适或疼痛；当浓度更高时，便会引起恶心、呕吐、咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿；一旦空气中达醛类浓度超过30mg/m³时可导致当即死亡。长期接触低剂量醛类气体，则会引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合症，新生儿体质降低、染色体异常，甚至引起鼻咽癌。高浓度的甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害。

醛类物质(尤其是甲醛)，主要来源于胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等人造板材，由于酚醛树脂具有较强的粘合性，并具有加强板材的硬度及防虫、防腐的功能，目前生产人造板都使用酚醛树脂胶粘剂。板材中残留的甲醛会逐渐向周围环境释放，这是形成室内空气中甲醛污染的主体；此外一些厂家为了追求利润，使用不合格的板材制造家具，在粘接贴面材料时再使用劣质胶水，结果顾客买家具回家等于买回一个小型废气排放站；含有甲醛成分的装饰物如贴墙布、贴墙纸、化纤地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等也有可能向环境散发甲醛。实测数据表明，板材和家具、装饰物中的甲醛释放期比较长，日本横宾国立大学的研究认为，室内甲醛的释放期一般为3-15年。

因此，对板材和空气中醛类气体的去除是十分必要的。目前市售的相关产品中，有些产品为活性碳类吸附剂；有些香精类产品只能将甲醛味掩盖；有些氧化型产品能部分去除板材中甲醛，但去除率不及60％：有些有机类产品涂刷当时去除效果很好，但甲醛浓度反弹很快。近几年来人们发明了一些被称之为甲醛清除剂的制剂，其中含有可以与甲醛反应的成分。如申请号为：201140051.X，申请日为2001年11月22日，公开了一种名称为：“甲醛清除剂及其生产工艺“的发明专利申请，其由以下重量百分比的原料经共聚共混所制成的，碳酸钠20-25％、氯化按2-3％、尿素5-8％、醋酸按5-7％、水60-68％，其主要用于降低用人造板装修后的室内空气中的游离甲醛。该申请主要以尿素为反应剂，其缺点在于尿素与甲醛反应后的产物的稳定性不够，仍会缓慢释放出甲醛。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种空气净化组合物及其制备方法。该组合物能够将空气中游离的醛类化合物和复合板材中的甲醛转化为无毒无害的物质且不可逆，其制备方法简单，易操作，便于工业化生产。

本发明解决所述组合物技术问题的技术方案是，设计一种空气净化组合物，用于捕捉净化空气中的醛类物质，其特征在于该组合物的制备原料为氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水和二氧化碳；氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水的重量比为1:0.17～0.28:0.02～0.04:0.04～0.09:0.05～0.11:0.02～0.08:1.5～3.5，二氧化碳与其他物质的总重量比为0.2～0.5:1；其制备工艺为：

1)按所述各制备原料组分的重量比，先将计量准确的氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水配置成混合溶液；

2)将上述混合溶液放入高温高压反应釜中，在压力15～25MPa、温度150～220℃的条件下，向混合溶液中通入二氧化碳气体，反应0.5～3小时，即得所述的空气净化组合物。

所述氨水为工业级氨水溶液，浓度范围25～28wt％。

所述α氨基酸为L型α氨基酸、甘氨酸中的至少一种；所述L型α氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸中的至少一种；优选的是甘氨酸。

所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的至少一种，优选的是硅烷偶联剂KH550。

所述渗透剂选自非离子渗透剂JFC、JFC-1、JFC-2、JFC-E、快速渗透剂T、耐碱渗透剂OEP-70、耐碱渗透剂AEP、高温渗透剂JFC-M中的至少一种。

所述保湿剂选自甘油、丙二醇、山梨醇中的至少一种。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是，设计一种空气净化组合物的制备方法，该制备方法采用本发明所述空气净化组合物生产原料的重量比组成和下述工艺：

1)按所述各生产原料组分的重量比，先将计量准确的氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水配置成混合溶液；

2)将上述混合溶液放入高温高压反应釜中，在压力15～25MPa、温度150～220℃的条件下，向混合溶液中通入二氧化碳气体，反应0.5～3小时，即得所述的空气净化组合物。

根据上述组合物制备原料组分、制备原料组分重量比和制备工艺所得的空气净化组合物，其特征在于该组合物包括：

1)至少一种富含胺基官能团的化合物；

2)至少一种含氨基官能团的羧基化合物；

所述富含胺基官能团的化合物，指分子上具有至少2个胺基的化合物；

所述含氨基官能团的羧基化合物，指L型α氨基酸、甘氨酸中的至少一种；

所述富含胺基官能团的化合物与所述含氨基官能团的羧基化合物重量比为1:1.2～2.8。

本发明跟现有技术相比，其显著特点及创新之处在于：

①多胺基化和物本身具有的胺基与离子键共存的状态，可迅速捕捉醛类化合物中C原子SP²杂化轨道成键分子；

②当甲醛被捕捉至组合物中，胺基可从醛基背面进行攻击，发生脱水缩合反应，并释放出热量，该反应为不可逆反应。

③通过偶联剂将氨基酸与多胺基化合物接枝，使分子中具有更多可与甲醛反应的活性胺基。

④经试验证明，本发明组合物净化甲醛能力优越，比单纯α氨基酸类物质净化甲醛的速度更快、更完全。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明，但本发明权利要求保护范围并不仅限于下述实施例。

本发明空气净化组合物(简称组合物)，用于捕捉净化空气中的醛类物质，其特征在于：该组合物的制备原料为氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水和二氧化碳；氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水的重量比为1:(0.17～0.28):(0.02～0.04):(0.04～0.09):(0.05～0.11):(0.02～0.08):(1.5～3.5)，二氧化碳与其他物质的总重量比为(0.2～0.5):1；其制备工艺为：

1)按所述各制备原料组分的重量比，先将计量准确的氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水配置成混合溶液；

2)将上述混合溶液放入高温高压反应釜中，在压力15～25MPa、温度150～220℃的条件下，向混合溶液中通入二氧化碳气体，反应0.5～3小时，即得所述的空气净化组合物。

所述氨水为工业级氨水溶液，浓度范围25～28wt％。

所述α氨基酸为L型α氨基酸、甘氨酸中的至少一种；所述L型α氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸中的至少一种；优选的是甘氨酸。

所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂(KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171)中的至少一种，优选的是硅烷偶联剂KH550。

所述渗透剂选自非离子渗透剂JFC、JFC-1、JFC-2、JFC-E、快速渗透剂T、耐碱渗透剂OEP-70、耐碱渗透剂AEP、高温渗透剂JFC-M中的至少一种，优选的是JFC。

所述保湿剂选自甘油、丙二醇、山梨醇中的至少一种，优选的是山梨醇。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是，设计一种空气净化组合物的制备方法，该制备方法采用本发明所述空气净化组合物生产原料的重量比组成和下述工艺：

1)按所述各生产原料组分的重量比，先将计量准确的氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水配置成混合溶液；

2)将上述混合溶液放入高温高压反应釜中，在压力15～25MPa、温度150～220℃的条件下，向混合溶液中通入二氧化碳气体，反应0.5～3小时，即得所述的空气净化组合物。

根据上述组合物制备原料组分、制备原料组分重量比和制备方法所得的空气净化组合物，其特征在于该组合物包括：

1)至少一种富含胺基官能团的化合物；

2)至少一种含氨基官能团的羧基化合物；

所述富含胺基官能团的化合物，指分子上具有至少2个胺基的化合物；

所述含氨基官能团的羧基化合物，指L型α氨基酸、甘氨酸中的至少一种；

所述富含胺基官能团的化合物与所述含氨基官能团的羧基化合物重量比为1:(1.2～2.8)。

实施例1

1)将氨水、甘氨酸、硅烷偶联剂KH550、渗透剂JFC、山梨醇、小苏打、去离子水按重量比1:0.18:0.02:0.05:0.05:0.05:2.0配置成混合溶液；

2)将上述混合溶液放入高温高压反应釜中，在压力20MPa、温度220℃的条件下，向混合溶液中通入二氧化碳气体，混合溶液与二氧化碳重量比为1:0.5，反应1.5小时，即得所述的空气净化组合物。

实施例2

1)将氨水、丙氨酸、硅烷偶联剂KH570、渗透剂JFC-2、甘油、小苏打、去离子水按重量比1:0.21:0.02:0.04:0.06:0.04:1.5配置成混合溶液；

2)将上述混合溶液放入高温高压反应釜中，在压力15MPa、温度160℃的条件下，向混合溶液中通入二氧化碳气体，混合溶液与二氧化碳重量比为1:0.25，反应0.5小时，即得所述的空气净化组合物。

实施例3

1)将氨水、亮氨酸、钛酸酯偶联剂、渗透剂JFC-E、山梨醇、小苏打、去离子水按重量比1:0.26:0.03:0.08:0.07:0.07:1.9配置成混合溶液；

2)将上述混合溶液放入高温高压反应釜中，在压力18MPa、温度200℃的条件下，向混合溶液中通入二氧化碳气体，混合溶液与二氧化碳重量比为1:0.4，反应1.5小时，即可得到空气净化组合物。

实施例4

1)将氨水、脯氨酸、硅烷偶联剂KH60、渗透剂JFC-M、丙二醇、小苏打、去离子水按重量比1:0.25:0.04:0.09:0.11:0.08:3.5配置成混合溶液；

2)将上述混合溶液放入高温高压反应釜中，在压力22MPa、温度190℃的条件下，向混合溶液中通入二氧化碳气体，混合溶液与二氧化碳重量比为1:0.5，反应0.5小时，即得所述的空气净化组合物。

将上述实施例1～4中制得的空气净化组合物进行性能测试，气体测试依据《GBT18883-2002室内空气质量标准》、《GB/T18801-2008空气净化器》所述实验环境来进行：

测试所用仪器设备：30m³标准测试实验室、美的吊扇、温湿度计、莱克家用空气净化器KJ701-3空气净化机、美国Interscan公司的甲醛分析Interscan4160-19.99m、空气雾化器。

参照组1为等量去离子水；参照组2为等量甘氨酸含量为10％、NaOH含量为5％、去离子水含量85％的混合溶液。

清洁效率测试1：在30m³测试实验室中的挥发器上注入一定量的甲醛溶液，加热3min使之完全挥发后，关闭加热器，同时开启搅拌风机搅拌5min，抽样测其初始浓度为(1.00±0.10)PPM，在风扇打开情况下，用雾化器将5mL组合物雾化并喷射至测试舱内，搅拌3min后开始计时，每30min记录一次数据，持续60min。两个参照组溶液的测试条件与组合物测试条件一致，测试结果如表1所示。

清洁效率测试2：裁剪出260mm×400mm的BT20初效棉，使用雾化器将5mL组合物雾化并均匀喷射至裁剪好的初效棉上，将处理好的BT20初效棉放入空气净化机中，并用朔料袋密封净化机，在30m³测试实验室中的挥发器上注入一定量的甲醛溶液，加热3min使之完全挥发后，关闭加热器，同时开启搅拌风机搅拌5min，抽样测其初始浓度为(1.00±0.10)PPM，解开空气净化机的密封袋，打开空气净化机开关，并调节至最大风量，每30min记录一次甲醛浓度，持续60min。两个参照组溶液的测试条件与组合物测试条件一致，测试结果如表2所示。

表1清洁效率测试1的测试结果

注：甲醛净化率＝(净化前甲醛浓度-净化后甲醛浓度)/净化前甲醛浓度。

表2清洁效率测试2的测试结果

注：甲醛净化率＝(净化前甲醛浓度-净化后甲醛浓度)/净化前甲醛浓度。

本发明空气净化组合物具有较的甲醛净化率，适合在空气净化领域中应用，将组合物通过喷洒、涂抹、自然或人工加热挥发等，以及其他气化、雾化工序，分散至含醛类分散和挥发源的地方，可实现醛类污染物的净化。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (10)

1.一种空气净化组合物，用于捕捉净化空气中的醛类物质，其特征在于该组合物的制备原料为氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水和二氧化碳；氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水的重量比为1:0.17～0.28:0.02～0.04:0.04～0.09:0.05～0.11:0.02～0.08:1.5～3.5，二氧化碳与其他物质的总重量比为0.2～0.5:1；其制备工艺为：

1)按所述各制备原料组分的重量比，先将计量准确的氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水配制成混合溶液；

2)将上述混合溶液放入高温高压反应釜中，在压力15～25MPa、温度150～220℃的条件下，向混合溶液中通入二氧化碳气体，反应0.5～3小时，即得所述的空气净化组合物。

2.根据权利要求1所述的空气净化组合物，其特征在于：所述氨水为工业级氨水溶液，浓度范围25～28wt％。

3.根据权利要求1所述的空气净化组合物，其特征在于：所述α氨基酸为L型α氨基酸、甘氨酸中的至少一种；所述L型α氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的空气净化组合物，其特征在于：所述α氨基酸为甘氨酸。

5.根据权利要求1所述的空气净化组合物，其特征在于：所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的至少一种。

6.据权利要求5所述的空气净化组合物，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。

7.根据权利要求1所述的空气净化组合物，其特征在于：所述渗透剂选自非离子渗透剂JFC-1、JFC-2、JFC-E、快速渗透剂T、耐碱渗透剂OEP-70、耐碱渗透剂AEP、高温渗透剂JFC-M中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的空气净化组合物，其特征在于：所述保湿剂选自甘油、丙二醇、山梨醇中的至少一种。

9.一种空气净化组合物制备方法，该制备方法采用权利要求1-8任一项所述的空气净化组合物制备原料的重量比组成和下述工艺：

1)按所述各制备原料组分的重量比，先将计量准确的氨水、α氨基酸、偶联剂、渗透剂、保湿剂、小苏打、去离子水配制成混合溶液；

2)将上述混合溶液放入高温高压反应釜中，在压力15～25MPa、温度150～220℃的条件下，向混合溶液中通入二氧化碳气体，反应0.5～3小时，即得所述的空气净化组合物。

10.一种空气净化组合物，该组合物采用权利要求1-9任一项所述的空气净化组合物制备原料组分、制备原料组分重量比和制备方法所得，其特征在于该组合物包括：

1)至少一种富含胺基官能团的化合物；

2)至少一种含氨基官能团的羧基化合物；

所述富含胺基官能团的化合物，指分子上具有至少2个胺基的化合物；

所述含氨基官能团的羧基化合物，指L型α氨基酸、甘氨酸中的至少一种；

所述富含胺基官能团的化合物与所述含氨基官能团的羧基化合物重量比为1:1.2～2.8。