CN107185405B - 一种甲醛捕捉剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种甲醛捕捉剂及其制备方法，所述甲醛捕捉剂的原料配比按质量计如下：20‑80份丙烯酸，20‑80份聚合单体，20‑80份氨基酸，50‑100份羟胺，5‑30份乙醇，3‑30份尿素，3‑30份糖类，1‑10份引发剂，1‑40份分散剂，5‑70份添加剂，3‑30份酸度调节剂，10‑50份柠檬酸钠，3000‑5000份去离子水。本发明所得甲醛捕捉剂对于甲醛的去除效率高速率快，原料无毒无害，不会造成二次污染，并且成本低，制备方法简单，便于大规模生产。

Description

一种甲醛捕捉剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种甲醛捕捉剂及其制备方法，属于化工技术领域。
背景技术
甲醛是一种无色但刺激性气味强烈的有毒有害的气体，是工业上用途很广泛的一种原料。由于其在各种材料，尤其是建筑材料中的广泛应用，甲醛已经成为了一种主要的气体污染物。长期处于甲醛过量的环境中，会对身体造成严重的伤害，轻则对眼睛咽喉造成不适，重则造成恶心呕吐，气喘胸闷的状况，甚至会导致死亡。因此如何降低空气中甲醛的浓度是一个很重要的课题。
传统的除甲醛方法中，活性炭等物质对于甲醛的吸附效率偏低，而利用绿萝，常春藤以及芦荟等植物吸附甲醛的速率太慢，并且不稳定。目前最有效地除甲醛方法是化学反应法，最常用的甲醛捕捉剂是尿素，亚硫酸氢铵等物质，这些物质捕捉甲醛的速率很快，但是在一定条件下会重新释放出甲醛。申请号为201210587655.4的中国专利文献《甲醛捕捉剂及其制备方法》和申请号为201210587322.1的中国专利文献《包含甲醛捕捉剂的喷剂组合物、滤网与垫布》中均公开了一种基于环糊精和尿素等胺类化合物为主要成分的甲醛捕捉剂，但这类甲醛捕捉剂还是以尿素为主，吸收甲醛后并不稳定，在一定条件下会再次释放出甲醛。申请号为201310702105.7的中国专利文献《一种甲醛捕捉剂的制作方法》和申请号为201310701751.1的中国专利文献《一种绿色环保型甲醛捕捉剂》中均公开了一种以茶多酚为主要原料的甲醛捕捉剂，这种甲醛捕捉剂原料纯天然无污染，但是茶多酚提取困难，并不适用于大规模生产。申请号为201210134035.5的中国专利文献《一种高效中性甲醛捕捉剂及其制备方法》中公开了一种基于三聚氰胺和甲醛的甲醛捕捉剂，这类甲醛捕捉剂本身在制备过程中使用到甲醛，可能带来二次污染。因此，需要一种全新的处理效果好，且不会造成二次污染的甲醛捕捉剂。
发明内容
发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种甲醛捕捉剂及其制备方法。
技术方案：本发明公开了一种甲醛捕捉剂，其原料配比按质量计如下：
20-80份丙烯酸，20-80份聚合单体，20-80份氨基酸，50-100份羟胺，5-30份乙醇，
3-30份尿素，3-30份糖类，1-10份引发剂，1-40份分散剂，5-70份添加剂，
3-30份酸度调节剂，10-50份柠檬酸钠，3000-5000份去离子水。
优选，所述的甲醛捕捉剂，其原料配比按质量计如下：
50份丙烯酸，30份聚合单体，40份氨基酸，90份羟胺，20份乙醇，
25份尿素，30份糖类，3份引发剂，10份分散剂，35份添加剂，
25份酸度调节剂，30份柠檬酸钠，4500份去离子水。
优选，所述分散剂为二氧化钛和二氧化硅中的一种或两种的混合物。分散剂可以增强产品的附着力。除了起到分散剂的作用，二氧化钛和二氧化硅也有调节溶液pH的作用。此外二氧化钛是一种有光催化功能的物质，可以原位催化甲醛，防止二次污染。
优选，所述添加剂为PEI，淀粉，壳聚糖和海藻酸钠中的一种或几种的混合物。PEI，淀粉，壳聚糖以及海藻酸钠是具有氨基和羟基的高分子，有助于提高产品超支化率，增强产品的附着力，增强效果。
优选，所述聚合单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯。其中环氧基与氨基反应能够生成多种氨基，有助于甲醛的去除。另一方面，甲基丙烯酸缩水甘油酯与丙烯酸共聚，加强了分子链的支化率，提供了更多能够结合甲醛的位点。
优选，所述氨基酸为丙氨酸，亮氨酸，甘氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸以及谷氨酸中的一种或几种的混合物。
优选，所述引发剂为过硫酸铵，过硫酸钠，过硫酸钾中的一种或几种的混合物。
优选，所述酸度调节剂为碳酸钾，碳酸钠，碳酸氢钠中的一种或几种的混合物。
此外，本发明中所述糖类优选葡萄糖；糖类，尿素是常用的甲醛捕获剂，且易于分解，无毒无害。氨基酸能够除去反应中游离的甲醛。乙醇用于增加有机物的溶解度，加速溶解。分散剂有助于防止产品生成沉淀并增加产品的附着力。酸度调节剂用于调节产品pH值，减少刺激。柠檬酸钠有助于调节产品气味。
本发明还提供了所述甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按质量份计，将去离子水，氨基酸，羟胺，乙醇，尿素，糖类加入搅拌器，加热到60-80℃；
(2)加入引发剂，向反应器中通入氮气，并且加热至85-95℃，10-20分钟之后，加入丙烯酸和聚合单体，反应；
(3)反应结束后冷却至30-50℃，加入分散剂，搅拌后，加入添加剂以及柠檬酸钠，搅拌冷却至室温；
(4)加入酸度调节剂调节pH至5-9，所得液体即为所述甲醛捕捉剂。
优选，所述步骤(2)中反应的时间为2-10个小时；所述步骤(3)加入分散剂，搅拌时间为2小时。
技术效果：相对于现有技术，本发明具有如下技术优势：
(1)本发明的甲醛捕捉剂中的氨基含量高(原料中尿素，氨基酸，羟胺，壳聚糖，PEI中都有大量的氨基)，对于甲醛的去除效率高速率快；
(2)本发明的甲醛捕捉剂的原料无毒无害，不会造成二次污染；
(3)本发明的甲醛捕捉剂接近中性，不会对家具和墙面造成损害；
(4)本发明的甲醛捕捉剂去除甲醛彻底，在温度等条件变化后不会再次释放甲醛；
(5)本发明的甲醛捕捉剂是超支化交联结构，对于家具，墙面等使用目标的表面有很强的附着能力；
(6)本发明的甲醛捕捉剂的原料来源广泛，成本低；
(7)本发明的甲醛捕捉剂拥有催化降解的效果，进一步提升了去除甲醛的效率；
(8)本发明的甲醛捕捉剂含有分散剂，不易变质；
(9)本发明的甲醛捕捉剂制备方法简单，便于大规模生产；
(10)本发明的甲醛捕捉剂无刺激性气味，适合在室内使用。
附图说明
图1为实施例1中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图；
图2为实施例2中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图；
图3为实施例3中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图；
图4为实施例4中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图；
图5为实施例5中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图；
图6为实施例6中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图；
图7为实施例7中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图；
图8为实施例8中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明所述的技术方案给予进一步详细的说明，但有必要指出以下实施例只用于对发明内容的描述，并不构成对本发明保护范围的限制。
实施例1：
一种甲醛捕捉剂，原料配比以质量计如下：40份丙烯酸，30份甲基丙烯酸缩水甘油酯，30份甘氨酸，30份丙氨酸，80份羟胺,15份乙醇，20份尿素，20份葡萄糖，3份过硫酸钾，5份海藻酸钠，10份二氧化钛，20份碳酸钠，40份柠檬酸钠，4500份去离子水。
上述甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
①按质量份计，将去离子水，甘氨酸，丙氨酸，羟胺，乙醇，尿素，葡萄糖加入搅拌器，向反应器中通入氮气，加热到70℃。
②加入引发剂，继续向反应器中通入氮气，并且加热至85℃。
③15分钟之后，加入丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应2个小时。
④加入二氧化钛，搅拌2小时后，加入海藻酸钠和柠檬酸钠，继续搅拌反应4小时。
⑤加入碳酸钠调节pH至5，所得液体即为甲醛捕捉剂。
结果：
图1为本实施例中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图。从图1中可以看到，波数在3426,1629,1407和1324cm-1分别为胺类与酰胺中N-H的伸缩振动，胺类与酰胺中N-H的弯曲振动，胺类中C-N的伸缩振动和酰胺中C-N的伸缩振动从而证明甲醛捕捉剂的成功合成。
实施例2：
一种甲醛捕捉剂，原料配比以质量计如下：30份丙烯酸，80份甲基丙烯酸缩水甘油酯，20份甘氨酸，15份丙氨酸，15份谷氨酸，50份羟胺,20份乙醇，25份尿素，20份葡萄糖，10份过硫酸铵，35份PEI(分子量为1300)，35份壳聚糖，10份二氧化钛，20份碳酸钠，30份柠檬酸钠，3500份去离子水。
上述甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
①按质量份计，将去离子水，甘氨酸，丙氨酸，谷氨酸，羟胺，乙醇，尿素，葡萄糖加入搅拌器，向反应器中通入氮气，加热到60℃。
②加入引发剂，继续向反应器中通入氮气，并且加热至90℃。
③20分钟之后，加入丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应3个小时。
④加入二氧化钛，搅拌2小时后，加入PEI，壳聚糖柠檬酸钠，继续搅拌反应2小时。
⑤加入碳酸钠调节pH至6，所得液体即为甲醛捕捉剂。
结果：
图2为本实施例中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图。从图1中可以看到，波数在3423,1589,1403和1330cm-1分别为胺类与酰胺中N-H的伸缩振动，胺类与酰胺中N-H的弯曲振动，胺类中C-N的伸缩振动和酰胺中C-N的伸缩振动从而证明甲醛捕捉剂的成功合成。
实施例3：
一种甲醛捕捉剂，原料配比以质量计如下：60份丙烯酸，40份甲基丙烯酸缩水甘油酯，30份甘氨酸，30份谷氨酸，80份羟胺,25份乙醇，30份尿素，25份葡萄糖，2份过硫酸铵，1份二氧化硅，30份碳酸钠，30份PEI(分子量为1300)，40份柠檬酸钠，5000份去离子水。
上述甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
①按质量份计，将去离子水，甘氨酸，谷氨酸，羟胺，乙醇，尿素，葡萄糖加入搅拌器，向反应器中通入氮气，加热到80℃。
②加入引发剂，继续向反应器中通入氮气，并且加热至90℃。
③10分钟之后，加入丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应10个小时。
④加入二氧化硅，搅拌2小时后，加入PEI与柠檬酸钠，继续搅拌反应3个小时。
⑤加入碳酸钠调节pH至7，所得液体即为甲醛捕捉剂。
结果：
图3为本实施例中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图。从图1中可以看到，波数在3426,1621,1411和1330cm-1分别为胺类与酰胺中N-H的伸缩振动，胺类与酰胺中N-H的弯曲振动，胺类中C-N的伸缩振动和酰胺中C-N的伸缩振动从而证明甲醛捕捉剂的成功合成。
实施例4：
一种甲醛捕捉剂，原料配比以质量计如下：50份丙烯酸，50份甲基丙烯酸缩水甘油酯，20份亮氨酸，15份苯丙氨酸，15份谷氨酸，70份羟胺，25份乙醇，25份尿素，20份葡萄糖，8份过硫酸钠，40份二氧化钛，15份碳酸钠，15份碳酸氢钠，20份淀粉，30份柠檬酸钠，3500份去离子水。
上述甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
①按质量份计，将去离子水，亮氨酸，苯丙氨酸，谷氨酸，羟胺，乙醇，尿素，葡萄糖加入搅拌器，向反应器中通入氮气，加热到75℃。
②加入引发剂，继续向反应器中通入氮气，并且加热至85℃。
③20分钟之后，加入丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应3个小时。
④加入二氧化钛，搅拌2小时后，加入淀粉与柠檬酸钠，继续搅拌反应4小时。
⑤加入碳酸钠和碳酸氢钠调节pH至7，所得液体即为甲醛捕捉剂。
结果：
图4为本实施例中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图。从图1中可以看到，波数在3430,1623,1403和1326cm-1分别为胺类与酰胺中N-H的伸缩振动，胺类与酰胺中N-H的弯曲振动，胺类中C-N的伸缩振动和酰胺中C-N的伸缩振动从而证明甲醛捕捉剂的成功合成。
实施例5：
一种甲醛捕捉剂，原料配比以质量计如下：20份丙烯酸，20份甲基丙烯酸缩水甘油酯，10份亮氨酸，10份异亮氨酸，50份羟胺,5份乙醇，5份尿素，5份葡萄糖，1份过硫酸铵，10份二氧化钛，20份碳酸钠，30份壳聚糖，30份柠檬酸钠，3000份去离子水。
上述甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
①按质量份计，将去离子水，亮氨酸，异亮氨酸，羟胺，乙醇，尿素，葡萄糖加入搅拌器，向反应器中通入氮气，加热到80℃。
②加入引发剂，继续向反应器中通入氮气，并且加热至90℃。
③15分钟之后，加入丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应5个小时。
④加入二氧化钛，搅拌2小时后，加入壳聚糖与柠檬酸钠，继续搅拌反应5小时。
⑤加入碳酸钠调节pH至9，所得液体即为甲醛捕捉剂。
结果：
图5为本实施例中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图。从图1中可以看到，波数在3428,3180,1618和1411cm-1分别为胺类与酰胺中N-H的伸缩振动，伯酰胺中N-H的伸缩振动，胺类与酰胺中N-H的弯曲振动和胺类中C-N的伸缩振动，此外还有许多小的吸收峰，表明生成了多种交联产物，从而证明甲醛捕捉剂的成功合成。
实施例6：
一种甲醛捕捉剂，原料配比以质量计如下：60份丙烯酸，60份甲基丙烯酸缩水甘油酯，20份甘氨酸，20份丙氨酸，20份谷氨酸，90份羟胺,30份乙醇，25份尿素，25份葡萄糖，4份过硫酸铵，20份二氧化硅，20份壳聚糖，10份海藻酸钠，30份碳酸钾，50份柠檬酸钠，5000份去离子水。
上述甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
①按质量份计，将去离子水，甘氨酸，丙氨酸，谷氨酸，羟胺，乙醇，尿素，葡萄糖加入搅拌器，向反应器中通入氮气，加热到65℃。
②加入引发剂，继续向反应器中通入氮气，并且加热至90℃。
③20分钟之后，加入丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应4个小时。
④加入二氧化硅，搅拌2小时后，加入壳聚糖，海藻酸钠和柠檬酸钠，继续搅拌反应5小时。
⑤加入碳酸钾调节pH至8，所得液体即为甲醛捕捉剂。
结果：
图6为本实施例中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图。从图1中可以看到，波数在3423,1587,1413和1105cm-1分别为胺类与酰胺中N-H的伸缩振动，胺类与酰胺中N-H的弯曲振动，胺类中C-N的伸缩振动和酯类中C-O-C的伸缩振动，此外还有许多小的吸收峰，表明生成了多种交联产物，从而证明甲醛捕捉剂的成功合成。
实施例7：
一种甲醛捕捉剂，原料配比以质量计如下：50份丙烯酸，70份甲基丙烯酸缩水甘油酯，20份甘氨酸，20份丙氨酸，20份谷氨酸，100份羟胺,20份乙醇，25份尿素，20份葡萄糖，3份过硫酸铵，30份二氧化钛，10份PEI(分子量为5000)，20份淀粉，10份碳酸钠，10份柠檬酸钠，4500份去离子水。
上述甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
①按质量份计，将去离子水，甘氨酸，丙氨酸，谷氨酸，羟胺，乙醇，尿素，葡萄糖加入搅拌器，向反应器中通入氮气，加热到70℃。
②加入引发剂，继续向反应器中通入氮气，并且加热至95℃。
③20分钟之后，加入丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应8个小时。
④加入二氧化钛，搅拌2小时后，加入柠檬酸钠，PEI和淀粉，继续搅拌反应5小时。
⑤加入碳酸钠调节pH至6，所得液体即为甲醛捕捉剂。
结果：
图7为本实施例中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图。从图1中可以看到，波数在3126,1714,1400和1255cm-1分别为胺类与酰胺中N-H的伸缩振动，酯类中C＝O的伸缩振动，胺类中C-N的伸缩振动和酰胺中C-N的伸缩振动，此外还有许多小的吸收峰，表明生成了多种交联产物，从而证明甲醛捕捉剂的成功合成。
实施例8：
一种甲醛捕捉剂，原料配比以质量计如下：60份丙烯酸，50份甲基丙烯酸缩水甘油酯，30份甘氨酸，20份丙氨酸，10份谷氨酸，80份羟胺,15份乙醇，20份尿素，20份葡萄糖，5份过硫酸钾，10份二氧化钛，15份PEI(分子量为20000)，15份壳聚糖，20份海藻酸钠，3份碳酸钠，30份柠檬酸钠，4500份去离子水。
上述甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
①按质量份计，将去离子水，甘氨酸，丙氨酸，谷氨酸，羟胺，乙醇，尿素，葡萄糖加入搅拌器，向反应器中通入氮气，加热到70℃。
②加入引发剂，继续向反应器中通入氮气，并且加热至95℃。
③20分钟之后，加入丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯，反应5个小时。
④加入二氧化钛，搅拌2小时后，加入柠檬酸钠，PEI，壳聚糖和海藻酸钠，继续搅拌反应5小时。
⑤加入碳酸钠调节pH至7，所得液体即为甲醛捕捉剂。
结果：
图8为本实施例中合成的甲醛捕捉剂的红外谱图。从图1中可以看到，波数在3118,1727,1394和1241cm-1分别为胺类与酰胺中N-H的伸缩振动，胺类与酰胺中N-H的弯曲振动，胺类中C-N的伸缩振动和酰胺中C-N的伸缩振动，此外还有许多小的吸收峰，表明生成了多种交联产物，从而证明甲醛捕捉剂的成功合成。
实施例9：
甲醛吸收实验：
配置0.01122mg/mL的甲醛溶液，分别取50mL甲醛溶液以及4mL甲醛捕捉剂混合，加去离子水至100mL，在摇床中反应2小时。剩余甲醛浓度根据乙酰丙酮分光光度法(国标号GBT 13197-91)测定，结果如下：
Figure BDA0001286996880000091
按照计算，吸附效率大约为2.7-2.8mg/g。
对照例为按照实施例1组方和方法，去掉甲基丙烯酸缩水甘油酯所得甲醛捕捉剂。

Claims (9)

1.一种甲醛捕捉剂，其特征在于：其原料配比按质量计如下：
20-80份丙烯酸，20-80份聚合单体，20-80份氨基酸，50-100份羟胺，5-30份乙醇，
3-30份尿素，3-30份糖类，1-10份引发剂，1-40份分散剂，5-70份添加剂，
3-30份酸度调节剂，10-50份柠檬酸钠，3000-5000份去离子水；
所述添加剂为PEI，淀粉，壳聚糖和海藻酸钠中的一种或几种的混合物。
2.如权利要求1所述的甲醛捕捉剂，其特征在于：其原料配比按质量计如下：
50份丙烯酸，30份聚合单体，40份氨基酸，90份羟胺，20份乙醇，
25份尿素，30份糖类，3份引发剂，10份分散剂，35份添加剂，
25份酸度调节剂，30份柠檬酸钠，4500份去离子水。
3.如权利要求1所述的甲醛捕捉剂，其特征在于，所述分散剂为二氧化钛和二氧化硅中的一种或两种的混合物。
4.如权利要求1所述的甲醛捕捉剂，其特征在于，所述聚合单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
5.如权利要求1所述的甲醛捕捉剂，其特征在于，所述氨基酸为丙氨酸，亮氨酸，甘氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸以及谷氨酸中的一种或几种的混合物。
6.如权利要求1所述的甲醛捕捉剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵，过硫酸钠，过硫酸钾中的一种或几种的混合物。
7.如权利要求1所述的甲醛捕捉剂，其特征在于，所述酸度调节剂为碳酸钾，碳酸钠，碳酸氢钠中的一种或几种的混合物。
8.权利要求1-7任一项所述甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按质量份计，将去离子水，氨基酸，羟胺，乙醇，尿素，糖类加入搅拌器，加热到60-80℃；
(2)加入引发剂，向反应器中通入氮气，并且加热至85-95℃，10-20分钟之后，加入丙烯酸和聚合单体，反应；
(3)反应结束后冷却至30-50℃，加入分散剂，搅拌后，加入添加剂以及柠檬酸钠，搅拌冷却至室温；
(4)加入酸度调节剂调节pH至5-9，所得液体即为所述甲醛捕捉剂。
9.根据权利要求8所述的甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中反应的时间为2-10个小时；所述步骤(3)加入分散剂，搅拌时间为2小时。
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