CN105413454A - 一种净醛剂及其在无纺净醛壁纸中的应用 - Google Patents

一种净醛剂及其在无纺净醛壁纸中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种净醛剂及其在无纺净醛壁纸中的应用，该净醛剂包括由以下质量份数的原料组成：吸附剂：100；氨基酸：1～100；壳聚糖：1～100纳米磷酸钛：1～100，其中所述吸附剂由海泡石与硫酸铝反应制成。本发明净醛剂能够持续、高效地净化空气中的游离甲醛。本发明提供的含有净醛无纺壁纸甲醛净化效率大97.5％的净醛壁纸。本发明提供的无纺净醛壁纸可广泛应用于建筑内装修，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种净醛剂及其在无纺净醛壁纸中的应用
技术领域
本发明涉及功能型装饰材料制造技术领域。更具体地，涉及一种甲醛壁纸制造领域。
背景技术
建筑装饰装修材料如轻型墙隔断板、墙挂板、墙面软包基板、木制家具、木质地板等基本使用含有甲醛的氨基树脂生产，是造成目前室内空气污染的主要原因。
无纺平印壁纸是以无纺纸为基材，经过多个印刷辊转印花型和颜色而成的装饰材料，广泛应用于墙面和顶棚装饰。
为解决装饰装修材料对室内空气造成的污染，专利ZL200420009062.5公开了一种有害气体捕捉材料及其制备方法，在室内、车辆内或家具中挂、贴或铺设相应数量的有害气体捕捉材料，能够彻底清除游离甲醛等危害；专利200810041446，通过在壁纸中添加纳米二氧化钛、二氧化硅、氧化锌等制成的功能性壁纸，对甲醛的清除率为80～92％；专利201110001454.7使用纳米二氧化钛光催化剂分解甲醛，制备一种杀菌除醛壁纸的制造方法；专利201110157945使用分子筛清除甲醛，制备负离子抗甲醛生态壁纸；专利201220297018、201220297019和201220297045利用纳米硅片负电荷高效吸附甲醛，利用甲壳素反应分解甲醛，制备环保壁纸。专利ZL200420009062.5可高效、持续净化环境中的游离甲醛，但粘贴有害气体捕捉材料比较麻烦、且影响环境美观；使用纳米二氧化钛等光触媒，仅对低浓度甲醛有一定效果、分解速率较慢，对于目前甲醛浓度普遍大于0.20mg/m3的室内空气环境，很难通过光化学反应使环境中的甲醛浓度≤0.10mg/m3；而活性炭、分子筛等对甲醛属于物理吸附，吸附量有限，环境温度升高后被其吸附的甲醛又会重新解吸释放到空气中污染环境；壳聚糖可与甲醛在水溶液中进行交联反应，但在气相介质中反应很慢，因此专利201220297018、201220297019和201220297045无法得出清除甲醛的效果。
因此，制备一种高效吸附、净化空气中游离甲醛的功能性壁纸，同时发挥壁纸的装饰功能和净化空气中游离甲醛功能，具有良好的经济和社会效益。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种净醛剂，该净醛剂能够持续、高效净化空气中的游离甲醛。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种净醛剂在无纺净醛壁纸中的应用。使用该净醛剂制造的净醛壁纸，能够持续、高效净化空气中的游离甲醛。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种净醛剂，其由以下质量份数的原料组成：
吸附剂：100；
氨基酸：1～100；
壳聚糖：1～100；
纳米磷酸钛：1～100；
其中所述吸附剂由海泡石与硫酸铝反应制成。
所述吸附剂制作方法为：在100质量份水中加入5～60质量份的海泡石，搅拌均匀；缓慢加入含有1～50质量份的硫酸铝的水溶液，继续搅拌反应0.1～24h；静置后，去掉上层的水液；直接使用或干燥后粉碎成粉状吸附剂。
所述净醛剂中100质量份的吸附剂是以干燥后吸附剂的质量分数来计算。当所用吸附剂不是干燥的吸附剂时，应折算成干燥后的吸附剂的质量份数。
所述硫酸铝的水溶液为0.05-0.40M的硫酸铝水溶液。
所述氨基酸为蛋白质水解或糖发酵的产物，具体包括：谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、天门冬氨酸、天门冬酰胺、谷酰胺、赖氨酸、羟基赖氨酸、精氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸和羟基脯氨酸中的一种或多种。
所述壳聚糖为脱乙酰度70-95％的壳聚糖。
所述纳米磷酸钛是指粒径为10-300nm的磷酸钛。
优选地，所述净醛剂由以下质量的原料组成：
吸附剂：100
氨基酸：10～50；
壳聚糖：5～10；
纳米磷酸钛：3～7。
使用时，所述净醛剂配成5.0～60.0wt％的溶液。优选地，使用时配成20.0wt％～40.0wt％的溶液。
所述净醛剂可应用在无纺净醛壁纸中，具体地，一种包含所述净醛剂的无纺净醛壁纸，其包括所述净醛剂绝干质量为2～120克/m2。
优选地，所述无纺净醛壁纸中包括的所述净醛剂绝干质量为10～50克/m2。
当所述净醛剂在无纺净醛壁纸中的绝干质量为2克/m2以下时，净醛壁纸对甲醛的净化效率小于60.0％；当净醛剂在无纺净醛壁纸上的绝干质量为10克/m2以上时，净醛壁纸对甲醛的净化效率大于95.0％；当净醛剂在无纺净醛壁纸上的绝干质量为20克/m2以上时，净醛壁纸对甲醛的净化效率大于97.5％；随着净醛剂在无纺净醛壁纸上的量的继续增大，吸附、净化甲醛的时间无限期延长，可使用于快速清除超高浓度的甲醛。当所述净醛剂在无纺净醛壁纸上的载药量(绝干质量)大于50克/m2时，虽然净化甲醛的效果和能力会进一步提高，但是会逐渐降低壁纸的装饰效果。
本发明的无纺净醛壁纸，吸附剂对甲醛等极性气体的吸附容量可以达到800mg/g，能快速将空气中的游离甲醛吸附、凝结变为液态，其作用机理如下：在磷酸钛的催化作用下，甲醛与氨基酸和壳聚糖在室温状态下反应，变为式(1)和(2)结构的稳定高分子化合物：
甲醛在磷酸钛和光线中的紫外线作用下，被分解成二氧化碳和水，促进了氨基酸和壳聚糖与甲醛的反应速度，如式(3)：
壳聚糖同时起到净醛剂的粘合剂，提高净醛剂在无纺纸上的附着力。
所述净醛剂除可应用于无纺净醛壁纸，还可以应用于其他类似于壁纸样的装饰材料，如装饰布、装饰窗帘等。
所述无纺净醛壁纸的制造方法，其包括如下步骤：
将无纺纸装在开卷机上；
将净醛剂配制成5.0wt％～60.0wt％的水溶液，装入无纺平印生产线的第一道转印辊槽中；
无纺纸通过第一道转印辊槽时涂布、浸渍净醛剂，使净醛剂渗透到无纺纸的孔隙中及附着在无纺纸的表面；
在120～220℃的温度下初步干燥，使浸渍阻燃剂的无纺纸的含水率小于30wt％；
印刷花型和颜色；
在150～260℃的温度下干燥定型；
经过冷却辊冷却、裁边、截断、检验、收卷、包装，制成净醛壁纸。
优选地，使用时配成20.0wt％～40.0wt％的溶液。
净醛剂水溶液的浓度根据生产线的运行速度和单位面积净醛剂的载药量确定。随着生产线运行速度的提高、单位面积净醛剂载药量的增大，相应提高净醛剂水溶液的浓度。
所述干燥定型温度根据生产线的运行速度确定，随着生产线运行速度的提高，相应提高干燥定型温度。
无纺纸经过装有净醛剂水溶液的转印辊槽时，所述净醛剂进入到无纺纸的孔隙中或附着在无纺纸的表面，起到吸附、净化空气中游离甲醛的功能。同时，除了净醛剂，第一道转印辊槽中除了净醛剂还可以含有其他的改进壁纸性能物质，如阻燃剂。
优选地，按照已知壁纸的无纺平印生产工艺和流程，印刷花型和颜色。
工艺简单，成本低，在赋予壁纸装饰功能的同时，还具有净化空气的作用。
本发明的有益效果如下：
1、本发明净醛剂能够持续、高效地净化空气中的游离甲醛。
2、本发明提供的含有净醛无纺壁纸甲醛净化效率大97.5％的净醛壁纸。
3、本发明提供的无纺净醛壁纸可广泛应用于建筑内装修，具有良好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种无纺净醛壁纸的制造方法，包括如下步骤：
1)在反应釜中加入100公斤水、30公斤海泡石，搅拌10分钟；将10公斤硫酸铝溶解在20公斤水中，以1.0～2.0kg/min的速度加入到海泡石溶液中，继续保持反应120min；静置24小时，抽掉上层的水分，得到含有35公斤吸附剂的溶液70公斤。
在33公斤水中加入2.0公斤壳聚糖，搅拌溶解后，加入3.5公斤谷氨酸、磷酸钛1.5公斤，继续搅拌60分钟；将上述70公斤吸附剂溶液加入，配成110公斤的净醛剂溶液。
净醛剂水溶液的有效成分含量为38.2wt％。
净醛剂原料质量份组成为：
吸附剂：100
谷氨酸：10.00；
壳聚糖：5.71；
纳米磷酸钛：4.29。
2)将净醛剂水溶液装入无纺平印生产线的第一道转印辊槽中；
3)按照已知的无纺平印生产工艺和流程，使用定量为120克/m2的无纺纸生产净醛壁纸，生产线的运行速度为40米/分钟。
4)将浸渍净醛剂水溶液的无纺纸通过200℃干燥箱初步干燥，进入下一道工序转印花型和颜色。
5)转印好所有的花型和颜色后，进入200℃干燥箱进行干燥定型。
6)干燥、冷却、剪切、检验、收卷、包装，制成净醛壁纸。
净醛剂的载药量(绝干质量)为23.0g/m2。
7)性能检测结果:依据JC/T1074《室内空气净化功能涂覆材料精华性能》检测，甲醛净化性能为97.9％，远高于标准中Ⅱ类净化材料≥80.0％的技术要求。
实施例2
一种无纺净醛壁纸的制造方法，包括如下步骤：
1)在反应釜中加入100公斤水、30公斤海泡石，搅拌10分钟；将10公斤硫酸铝溶解在20公斤水中，以1.0～2.0kg/min的速度加入到海泡石溶液中，继续保持反应120min；静置24小时，抽掉上层的水分，得到含有35公斤吸附剂的溶液70公斤。
在123公斤水中加入2.0公斤壳聚糖，搅拌溶解后，加入3.5公斤谷氨酸、磷酸钛1.5公斤，继续搅拌60分钟；将上述70公斤吸附剂溶液加入，配成110公斤的净醛剂溶液。
净醛剂水溶液的有效成分含量为21.0wt％。
净醛剂原料质量份组成为：
吸附剂：100
氨基酸：10.00；
壳聚糖：5.71；
纳米磷酸钛：4.29。
2)将净醛剂水溶液装入无纺平印生产线的第一道转印辊槽中；
3)按照已知的无纺平印生产工艺和流程，使用定量为120克/平方米的无纺纸生产净醛壁纸，生产线的运行速度为40米/分钟。
4)将浸渍阻燃剂水溶液的无纺纸通过200℃干燥箱初步干燥，进入下一道工序转印花型和颜色。
5)转印好所有的花型和颜色后，进入200℃干燥箱进行干燥定型。
6)干燥、冷却、剪切、检验、收卷、包装，制成净醛壁纸。
净醛剂的载药量(绝干质量)为12.0g/m2。
7)性能检测结果:依据JC/T1074《室内空气净化功能涂覆材料精华性能》检测，甲醛净化性能为95.2％，远高于标准中Ⅱ类净化材料≥80.0％的技术要求。实施例3
一种无纺净醛壁纸的制造方法，包括如下步骤：
1)在反应釜中加入100公斤水、50公斤海泡石，搅拌10分钟；将25公斤硫酸铝溶解在40公斤水中，以1.0～2.0kg/min的速度加入到海泡石溶液中，继续保持反应120min；静置24小时，抽掉上层的水分，得到含有62公斤吸附剂的溶液100公斤。
在106公斤水中加入5.0公斤壳聚糖，搅拌溶解后，加入25.0公斤丙氨酸、磷酸钛4.0公斤，继续搅拌60分钟；将上述100公斤吸附剂溶液加入，配成240公斤的净醛剂溶液。
净醛剂水溶液的有效成分含量为40.0wt％。
净醛剂原料质量份组成为：
吸附剂：100；
氨基酸：40.32；
壳聚糖：8.06；
纳米磷酸钛：6.45。
2)将净醛剂水溶液装入无纺平印生产线的第一道转印辊槽中；
3)按照已知的无纺平印生产工艺和流程，使用定量为120克/m2的无纺纸生产净醛壁纸，生产线的运行速度为40米/分钟。
4)将浸渍净醛剂水溶液的无纺纸通过200℃干燥箱初步干燥，进入下一道工序转印花型和颜色。
5)转印好所有的花型和颜色后，进入200℃干燥箱进行干燥定型。
6)干燥、冷却、剪切、检验、收卷、包装，制成净醛壁纸。
净醛剂的载药量(绝干质量)为24.7g/m2。
7)性能检测结果:依据JC/T1074《室内空气净化功能涂覆材料精华性能》检测，甲醛净化性能为99.2％，远高于标准中Ⅱ类净化材料≥80.0％的技术要求。
实施例4
一种无纺净醛壁纸的制造方法，包括如下步骤：
1)在反应釜中加入100公斤水、50公斤海泡石，搅拌10分钟；将25公斤硫酸铝溶解在40公斤水中，以1.0～2.0kg/min的速度加入到海泡石溶液中，继续保持反应120min；静置24小时，抽掉上层的水分，得到含有62公斤吸附剂的溶液100公斤。
在346公斤水中加入5.0公斤壳聚糖，搅拌溶解后，加入25.0公斤丙氨酸、磷酸钛4.0公斤，继续搅拌60分钟；将上述100公斤吸附剂溶液加入，配成240公斤的净醛剂溶液。
净醛剂水溶液的有效成分含量为20.0wt％。
净醛剂以吸附剂为100份，其质量组成为：
吸附剂：100
氨基酸：40.32；
壳聚糖：8.06；
纳米磷酸钛：6.45。
2)将净醛剂SDCM-JF水溶液装入无纺平印生产线的第一道转印辊槽中；
3)按照已知的无纺平印生产工艺和流程，使用定量为120克/m2的无纺纸生产净醛壁纸，生产线的运行速度为40米/分钟。
4)将浸渍净醛剂水溶液的无纺纸通过200℃干燥箱初步干燥，进入下一道工序转印花型和颜色。
5)转印好所有的花型和颜色后，进入200℃干燥箱进行干燥定型。
6)干燥、冷却、剪切、检验、收卷、包装，制成净醛壁纸。
净醛剂的载药量(绝干质量)为10.3g/m2。
7)性能检测结果:依据JC/T1074《室内空气净化功能涂覆材料精华性能》检测，甲醛净化性能为95.6％，远高于标准中Ⅱ类净化材料≥80.0％的技术要求。
比较例1
1)按照已知的无纺平印生产工艺和流程，使用与实施例1相同的定量为120克/m2的无纺纸，生产壁纸，生产线的运行速度为40米/分钟。
2)不使用第一道转印辊槽，使用第二道及以后的转印辊槽转印好所有的花型和颜色后，进入200℃干燥箱进行干燥定型。
3)干燥、冷却、剪切、检验、收卷、包装，制成无纺平印壁纸。
4)性能检测结果:依据JC/T1074《室内空气净化功能涂覆材料精华性能》检测，甲醛净化性能为21.8％，低于标准中Ⅰ类净化材料≥75.0％的技术要求。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种净醛剂，其特征在于，由以下质量份数的原料组成：
吸附剂：100；
氨基酸：1～100；
壳聚糖：1～100；
纳米磷酸钛：1～100；
其中所述吸附剂由海泡石与硫酸铝反应制成。
2.根据权利要求1所述的净醛剂，其特征在于，所述净醛剂由以下质量的原料组成：
吸附剂：100
氨基酸：10～50；
壳聚糖：5～10；
纳米磷酸钛：3～7。
3.根据权利要求1或2所述的净醛剂，其特征在于，使用时，所述净醛剂配成5.0～60.0wt％的溶液，优选地，使用时，所述净醛剂配成20.0wt％～40.0wt％的溶液。
4.根据权利要求1或2所述的净醛剂，其特征在于，所述氨基酸为蛋白质水解或糖发酵的产物。具体包括：谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、天门冬氨酸、天门冬酰胺、谷酰胺、赖氨酸、羟基赖氨酸、精氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、羟基脯氨酸。
5.根据权利要求1或2所述的净醛剂，其特征在于，所述壳聚糖脱乙酰度70-95％的壳聚糖。
6.根据权利要求1或2所述的净醛剂，其特征在于，所述吸附剂的制备方法为：在100质量份水中加入5～60质量份的海泡石，搅拌均匀；加入含有1～50质量份的硫酸铝的水溶液，继续搅拌反应0.1～24h；静置后，去掉上层的水液；直接使用或干燥后粉碎成粉状吸附剂。
7.根据权利要求6所述的净醛剂，其特征在于，所述硫酸铝的水溶液为0.05-0.40M的硫酸铝水溶液。
8.一种包含权利要求1或2所述净醛剂的无纺净醛壁纸，其特征在于，所述无纺净醛壁纸包括净醛剂绝干质量为2～120克/m2。
9.根据权利要求8所述的无纺净醛壁纸，其特征在于，所述无纺净醛壁纸包括净醛剂绝干质量为10～50克/m2。
10.一种无纺净醛壁纸的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
将无纺纸装在开卷机上；
将净醛剂配制成5.0wt％～60.0wt％的水溶液，装入无纺平印生产线的第一道转印辊槽中；
无纺纸通过第一道转印辊槽时涂布、浸渍净醛剂，使净醛剂渗透到无纺纸的孔隙中及附着在无纺纸的表面；
在120～220℃的温度下初步干燥，使浸渍阻燃剂的无纺纸的含水率小于30wt％；
印刷花型和颜色；
在150～260℃的温度下干燥定型；
经过冷却辊冷却、裁边、截断、检验、收卷、包装，制成净醛壁纸。
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