CN106696380A - 一种光降解甲醛膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光降解甲醛膜，属于膜技术领域。本发明将光催化技术与汽车膜、建筑膜、家居膜相结合；将纳米级的光催化材料Ag‑TiO2分散液以一定方式加入到汽车膜、建筑膜、家居膜硬涂层中，保证了产品原有的性能，既不改变原膜硬涂层的硬度、耐刮性能，透过率等，又增加了降解甲醛的功能。本发明的光降解甲醛膜，相对于一般的光触媒喷剂使用寿命短，本发明降解甲醛膜可以使用3～5年，提高了产品使用寿命；一般光触媒喷剂只能在紫外光下进行降解、而降解甲醛膜不仅在紫外光下具有强烈的光降解甲醛效果，在普通日光灯，太阳光下同样具有高效的降解效果，达到了80％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种光降解甲醛膜，属于膜技术领域。
背景技术
室内甲醛污染对人类生活造成巨大威胁，包括在建筑居住空间内和在汽车之类的密闭空间内。室内甲醛主要来源于室内装修物以及一些皮制制品，还有各种不符合国家生产标准的非法材料。我国规定，室内甲醛含量不能超过0.08mg/m3，高浓度甲醛会引起眼部、咽喉不适、胸闷、气喘、皮炎等，还有可怕的致癌风险。
目前，市面上现有的治理甲醛污染的方法很多，例如微生物降解法、植物净化、化学反应方法、物理吸附技术、纳米光催化技术等。但是微生物降解法不能长久使用；植物净化法摆放过多，夜间使房内的二氧化碳浓度过高，影响健康；化学反应方法自身会造成化学污染；物理吸附方法需要消耗多余的能耗，增加成本；而纳米光催化技术降解甲醛环保、安全、高效、耗能小。
目前的光催化降解甲醛膜多为过滤膜，并非实质上的光催化降解甲醛膜；其他一些治理甲醛技术多是一些空气净化器、喷剂、或是涂料。此外，光催化降解甲醛膜，除了不改变原有汽车膜、建筑膜、家居膜的性能外，还需要具有能够在普通日光灯或者太阳光下可催化且使用寿命长的要求。
目前市面上的只有TiO2喷剂，产品效率不高且使用寿命很短，干燥后会被风、自然力，人为接触刮擦等破坏，从原有的负载物上消失。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种光降解甲醛膜，意在不改变原有汽车膜、建筑膜、家居膜的性能基础上，增加了降解甲醛的功能，特别是在新装修的房屋、新买的家具、新购的汽车都起到了很好的降解甲醛的作用。本发明是将纳米光催化技术结合硬化液涂层应用于薄膜行业，将纳米Ag-TiO2分散液加入到汽车膜、建筑膜、家居膜等产品的硬涂层中，既不影响原有汽车膜、建筑膜、家居膜的性能，又可以起到降解甲醛的作用。
本发明的光降解甲醛膜，包括分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层。
在一种实施方式中，所述分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层位于光降解甲醛膜的最外层。
在一种实施方式中，所述分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层的厚度为1～5μm。
在一种实施方式中，所述光降解甲醛膜还依次包括基材层、安装胶层、离型膜层，安装胶层位于基材层的一侧，硬涂层位于基材层的另一侧。
在一种实施方式中，所述基材层的材料为PET、PE、PVC、PP、PC及TPU等中的任意一种或者两种以上组合。
在一种实施方式中，所述安装胶层的材料为丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、硅胶树脂等中的任意一种或者两种以上组合。
在一种实施方式中，所述安装胶层的厚度为5～15μm。可根据客户或者特定产品要求，控制控制安装胶厚度或安装胶材料种类来控制剥离力大小。
在一种实施方式中，所述安装胶层主要用来贴合安装。
在一种实施方式中，所述离型膜为硅离型膜、氟离型膜等中任意一种。
在一种实施方式中，所述离型膜主要用来保护安装胶。
在一种实施方式中，光降解甲醛膜的制备方法包括：配置一定浓度的安装胶，在基材一侧表面均匀涂覆安装胶；将一定量的光催化材料Ag-TiO2分散液加入到基础硬涂层组分中，在基材的另一侧涂覆硬涂层。
在一种实施方式中，所述Ag-TiO2分散液，可购自上海纳琳科新材料科技有限公司、湖南钛唐纳米科技有限公司、上海沪正纳米科技有限公司、上海江沪钛白化工制品有限公司等。
在一种实施方式中，所述基础硬涂层组分，主要包括丙烯酸树脂、溶剂乙酸乙酯、附着力促进剂、光稳定剂、光引发剂。
在一种实施方式中，所述基础硬涂层组分主要成分为UV光固化型的丙烯酸树脂，产品寿命长，老化硬涂层硬度达到3H、浊度小于3％，产品清晰度高。
在一种实施方式中，加入的光催化材料Ag-TiO2分散液中Ag-TiO2催化剂总质量为基础硬涂层组分中丙烯酸树脂质量的1.5％～10％。
在一种实施方式中，所述Ag-TiO2分散液固含量在15％～20％左右(即有效成分Ag-TiO2催化剂质量分数为分散液质量的15％～20％左右)。
在一种实施方式中，Ag-TiO2分散液的用量为基础硬涂层组分中丙烯酸树脂质量的10％～50％。
在一种实施方式中，所述Ag-TiO2分散液的用量为基础硬涂层组分中丙烯酸树脂质量的15～25％(即有效成分Ag-TiO2催化剂的质量为分散液质量的2.25％～5％左右)。
在一种实施方式中，所述Ag-TiO2分散液的添加量为基础硬涂层组分中丙烯酸树脂质量的20％。
在一种实施方式中，所述基础硬涂层组分中，按质量份数计，含有丙烯酸树脂8～12份、溶剂乙酸乙酯12～18份、附着力促进剂0.08～0.12份、光稳定剂0.08～0.12份、光引发剂0.08～0.12份。
在一种实施方式中，所述基础硬涂层组分中，按质量份数计，含有丙烯酸树脂10份、溶剂乙酸乙酯15份、附着力促进剂0.1份、光稳定剂0.1份、光引发剂0.1份。
在一种实施方式中，所述将一定量的光催化材料Ag-TiO2分散液加入到基础硬涂层组分中，Ag-TiO2分散液分散搅拌1～3h。
在一种实施方式中，所述将一定量的光催化材料Ag-TiO2分散液加入到基础硬涂层组分中，具体是：首先在配胶容器中加入溶剂乙酸乙酯；然后将光催化材料Ag-TiO2分散液加入到盛有溶剂的配胶容器中进行进一步分散，搅拌0.3～1h；再加入丙烯酸树脂搅拌0.3～1h；加入附着力促进剂、光稳定剂、光引发剂等再充分搅拌0.3～1h，得到分散均匀的硬化液涂层；进一步进行上机涂覆，根据工艺即可以得到不同厚度的降解甲醛膜。
在一种实施方式中，所述方法中，每一步的搅拌时间为0.5h。
本发明的第二个目的是提供所述光降解甲醛膜在家居、建筑、汽车等方面的应用。
本发明的优点和效果：
(1)本发明将光催化技术与汽车膜、建筑膜、家居膜相结合；将纳米级的光催化材料Ag-TiO2分散液以一定方式加入到汽车膜、建筑膜、家居膜的硬涂层中，保证了产品原有的性能，既不改变原膜硬涂层的硬度、耐刮性能，透过率(本发明产品透过率达到88％以上)等，又增加了降解甲醛的功能。
(2)本发明的光降解甲醛膜，相对于一般的光触媒喷剂使用寿命短，本发明将Ag-TiO2加入到硬涂层中而得到的降解甲醛膜，会保证Ag-TiO2光催化材料长期存在并起作用，产品硬度达到3H、耐刮性能强，并不会被风、自然力，人为接触刮擦等破坏，大大提高了产品寿命。降解甲醛膜可以使用3～5年。
(3)一般光触媒喷剂只能在紫外光下进行降解、而降解甲醛膜不仅在紫外光下具有强烈的光降解甲醛效果，在普通日光灯，太阳光下同样具有高效的降解效果，可达到了88％以上。
附图说明
图1为本发明的光降解甲醛膜的结构示意图。
具体实施方案
下面是对本发明进行具体描述。
实施例1：光降解甲醛膜的结构
本发明的产品结构如图1所示。
本发明的光降解甲醛膜，主要包括分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层、基材层、安装胶层、离型膜层。所述分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层位于光降解甲醛膜的最外层，厚度为1～5μm；安装胶层的厚度为5～15μm。安装胶层主要用来贴合安装，离型膜主要用来保护安装胶。
实施例2：光降解甲醛膜的制备
按照以下方法制备光降解甲醛膜：
(1)配置一定浓度的安装胶；
(2)在基材一侧表面均匀涂覆安装胶；安装胶厚度为10μm左右；
(3)将一定量的光催化材料Ag-TiO2分散液加入到基础硬涂层组分中，具体是：
按重量份数计，首先在配胶桶中加入15份的溶剂乙酸乙酯；然后将2份的光催化材料Ag-TiO2分散液(Ag-TiO2分散液中固含量在15％左右)加入到盛有溶剂的桶中进行进一步分散，搅拌0.5h；再加入10份丙烯酸树脂搅拌0.5h；然后加入0.1份附着力促进剂、0.1份光稳定剂、0.1份光引发剂等再充分搅拌0.5h，得到分散均匀的硬化液涂层。
(4)进行上机涂覆，在基材的另一侧涂覆上一步硬涂层；控制烘箱温度80°，光照强度280mJ/cm2，线速度30m/min，根据工艺即可以得到不同厚度，比如的厚度为1～5μm的降解甲醛膜。
按照上述方法，制备得到了硬涂层中分散有纳米Ag-TiO2的光降解甲醛膜。
发明人测试了硬涂层表面积为1m2、厚度为5μm的光降解甲醛膜在不同甲醛浓度下的降解效果，结果如表1所示。
表1不同甲醛浓度下的降解效果
注：将样品放于1立方米实验舱中，加热挥发污染物，日光灯照射24h，采样检测污染物浓度，计算去除率。
结果显示，本发明方法得到的光降解甲醛膜可以在可见光下高效降解甲醛，产品透过率达到88％以上，而且硬度达到3H、耐刮性能强，并不会被风、自然力，人为接触刮擦等破坏。另外，由于硬涂层厚度5μm合适，不容易折断，在基材层表面的附着力较高，可长期使用。由于实验环境中的甲醛浓度远远高于一般情况下实际装修后的甲醛浓度，且硬涂层厚度与常规汽车膜、建筑膜、家居膜厚度相当，说明本实施例的光降解甲醛膜可以适用于制备汽车膜、建筑膜、家居膜等。本发明的光降解甲醛膜，经模拟试验，显示在正常家居环境中使用3年后仍然具有一定的将甲醛作用，在2.07mg/m3的环境下放入测试膜处理24h仍能达到20％以上的降解率。
此外，发明人还比较了本实施例得到的表面积为1m2、不同硬涂层厚度的光降解甲醛膜的甲醛降解效果，结果如表2所示。
表2不同硬涂层厚度的光降解甲醛膜的甲醛降解效果
注：将样品放于1立方米实验舱中，加热挥发污染物，日光灯照射24h，采样检测污染物浓度，计算去除率。
由表2可知，在硬涂层1～4μm的情况下，都还有良好的降解效果，
实施例3：光降解甲醛膜的制备
按照以下方法制备光降解甲醛膜：
(1)配置一定浓度的安装胶；
(2)在基材一侧表面均匀涂覆安装胶；安装胶厚度为10μm左右；
(3)将一定量的光催化材料Ag-TiO2分散液加入到基础硬涂层组分中，具体是：
按重量份数计，首先在配胶桶中加入15份的溶剂乙酸乙酯；然后将1份的光催化材料Ag-TiO2分散液(Ag-TiO2分散液中固含量在15％左右)加入到盛有溶剂的桶中进行进一步分散，搅拌0.5h；再加入10份丙烯酸树脂搅拌0.5h；然后加入0.1份附着力促进剂、0.1份光稳定剂、0.1份光引发剂等再充分搅拌0.5h，得到分散均匀的硬化液涂层。
(4)进行上机涂覆，在基材的另一侧涂覆上一步硬涂层；控制烘箱温度80°，光照强度280mJ/cm2，线速度30m/min，根据工艺即可以得到不同厚度的降解甲醛膜。
将按照上述方法制备得到的表面积为1m2、硬涂层中分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层厚度为5μm的光降解甲醛膜，至于甲醛浓度2.12mg/m3的环境中处理24h，结果显示甲醛降解率为52.6％。
实施例4：光降解甲醛膜的制备
按照以下方法制备光降解甲醛膜：
(1)配置一定浓度的安装胶；
(2)在基材一侧表面均匀涂覆安装胶；安装胶厚度为10μm左右；
(3)将一定量的光催化材料Ag-TiO2分散液加入到基础硬涂层组分中，具体是：
按重量份数计，首先在配胶桶中加入15份的溶剂乙酸乙酯；然后将5份的光催化材料Ag-TiO2分散液(Ag-TiO2分散液中固含量在15％左右)加入到盛有溶剂的桶中进行进一步分散，搅拌0.5h；再加入10份丙烯酸树脂搅拌0.5h；然后加入0.1份附着力促进剂、0.1份光稳定剂、0.1份光引发剂等再充分搅拌0.5h，得到分散均匀的硬化液涂层。
(4)进行上机涂覆，在基材的另一侧涂覆上一步硬涂层；控制烘箱温度80°，光照强度280mJ/cm2，线速度30m/min，根据工艺即可以得到不同厚度的降解甲醛膜。
将按照上述方法制备得到的表面积为1m2、硬涂层中分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层厚度为5μm的光降解甲醛膜，至于甲醛浓度2.12mg/m3的环境中处理24h，结果显示甲醛降解率为63.8％。发明人发现，光催化效果随着Ag-TiO2光催化剂量的增加，降解效果先是上升后下降。
实施例5
按照以下方法制备光降解甲醛膜：
(1)配置一定浓度的安装胶；
(2)在基材一侧表面均匀涂覆安装胶；安装胶厚度为5μm左右；
(3)将一定量的光催化材料Ag-TiO2分散液加入到基础硬涂层组分中，具体是：
按重量份数计，首先在配胶桶中加入18份的溶剂乙酸乙酯；然后将2份的光催化材料Ag-TiO2分散液(Ag-TiO2分散液中固含量在15％左右)加入到盛有溶剂的桶中进行进一步分散，搅拌1h；再加入12份丙烯酸树脂搅拌1h；然后加入0.12份附着力促进剂、0.12份光稳定剂、0.12份光引发剂等再充分搅拌1h，得到分散均匀的硬化液涂层。
(4)进行上机涂覆，在基材的另一侧涂覆上一步硬涂层；根据工艺即可以得到不同厚度的降解甲醛膜。
将按照上述方法制备得到的表面积为1m2、硬涂层中分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层厚度为5μm的光降解甲醛膜，至于甲醛浓度2.12mg/m3的环境中处理24h，结果显示甲醛降解率为86.7％。
实施例6
按照以下方法制备光降解甲醛膜：
(1)配置一定浓度的安装胶；
(2)在基材一侧表面均匀涂覆安装胶；安装胶厚度为5μm左右；
(3)将一定量的光催化材料Ag-TiO2分散液加入到基础硬涂层组分中，具体是：
按重量份数计，首先在配胶桶中加入13份的溶剂乙酸乙酯；然后将1.5份的光催化材料Ag-TiO2分散液(Ag-TiO2分散液中固含量在15％左右)加入到盛有溶剂的桶中进行进一步分散，搅拌0.4h；再加入8份丙烯酸树脂搅拌0.4h；然后加入0.08份附着力促进剂、0.08份光稳定剂、0.08份光引发剂等再充分搅拌0.6h，得到分散均匀的硬化液涂层。
(4)进行上机涂覆，在基材的另一侧涂覆上一步硬涂层；根据工艺即可以得到不同厚度的降解甲醛膜。
将按照上述方法制备得到的表面积为1m2、硬涂层中分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层厚度为5μm的光降解甲醛膜，至于甲醛浓度2.12mg/m3的环境中处理24h，结果显示甲醛降解率为85.9％。
实施例7
按照以下方法制备光降解甲醛膜：
(1)配置一定浓度的安装胶；
(2)在基材一侧表面均匀涂覆安装胶；安装胶厚度为5μm左右；
(3)将一定量的光催化材料Ag-TiO2分散液加入到基础硬涂层组分中，具体是：
按重量份数计，首先在配胶桶中加入15份的溶剂乙酸乙酯、2份的光催化材料Ag-TiO2分散液(Ag-TiO2分散液中固含量在15％左右)、10份丙烯酸树脂、0.1份附着力促进剂、0.1份光稳定剂、0.1份光引发剂，充分搅拌1.5h，得到硬化液涂层。
(4)进行上机涂覆，在基材的另一侧涂覆上一步硬涂层；根据工艺即可以得到不同厚度的降解甲醛膜。
将按照上述方法制备得到的表面积为1m2、硬涂层中分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层厚度为5μm的光降解甲醛膜，至于甲醛浓度2.12mg/m3的环境中处理24h，结果显示甲醛降解率为80.2％。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种光降解甲醛膜，包括分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层。
2.根据权利要求1所述的光降解甲醛膜，其特征在于，所述分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层的厚度为1～5μm。
3.根据权利要求1所述的光降解甲醛膜，其特征在于，所述分散有纳米Ag-TiO2的硬涂层位于光降解甲醛膜的最外层。
4.根据权利要求1所述的光降解甲醛膜，其特征在于，所述光降解甲醛膜还依次包括基材层、安装胶层、离型膜层，安装胶层位于基材层的一侧，硬涂层位于基材层的另一侧。
5.根据权利要求1所述的光降解甲醛膜，其特征在于，光降解甲醛膜的制备方法包括：配置一定浓度的安装胶，在基材一侧表面均匀涂覆安装胶；将一定量的光催化材料Ag-TiO2分散液加入到基础硬涂层组分中，在基材的另一侧涂覆硬涂层。
6.根据权利要求5所述的光降解甲醛膜，其特征在于，所述加入的光催化材料Ag-TiO2分散液中Ag-TiO2催化剂总质量为基础硬涂层组分中丙烯酸树脂质量的1.5％～10％。
7.根据权利要求5所述的光降解甲醛膜，其特征在于，所述基础硬涂层组分，主要包括丙烯酸树脂、溶剂乙酸乙酯、附着力促进剂、光稳定剂、光引发剂。
8.根据权利要求5所述的光降解甲醛膜，其特征在于，所述Ag-TiO2分散液的用量为基础硬涂层组分中丙烯酸树脂质量的10％～50％。
9.根据权利要求5所述的光降解甲醛膜，其特征在于，所述基础硬涂层组分中，按质量份数计，含有丙烯酸树脂8～12份、溶剂乙酸乙酯12～18份、附着力促进剂0.08～0.12份、光稳定剂0.08～0.12份、光引发剂0.08～0.12份。
10.权利要求1～9的光降解甲醛膜在汽车、家居、装修方面的应用。
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