CN107551671A

CN107551671A - 用于汽车空调的自清洁滤芯及其制备方法

Info

Publication number: CN107551671A
Application number: CN201710673047.8A
Authority: CN
Inventors: 王红胜
Original assignee: Shenzhen Wohaisen Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Wohaisen Technology Co Ltd
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2018-01-09

Abstract

本发明涉及汽车空调组件技术领域，具体涉及用于汽车空调的自清洁滤芯及其制备方法，本发明首先通过水热反应制备二氧化钛/石墨烯降解催化剂，将降解催化剂与聚合物乳液复合后，通过静电纺丝制备得到功能性纤维，功能性纤维经纺织和后续处理后得到用于汽车空调的自清洁滤芯；本发明的自清洁滤芯能够在紫外线存在的条件下，降解环境中的甲醛和细菌，起到净化环境、呵护人体健康的作用。

Description

用于汽车空调的自清洁滤芯及其制备方法

技术领域

本发明汽车空调组件技术领域，具体涉及用于汽车空调的自清洁滤芯及其制备方法。

背景技术

汽车空调已经是现有汽车必不可少的组成部分，一般主要由压缩机、电控离合器、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、管道、冷凝风扇、真空电磁阀、怠速器和控制系统组成。现有的汽车空调主要起到的作用如下：(1)能控制车厢内的气温，既能加热空气，也能冷却空气，以便把车厢内温度控制到舒适的水平；(2)能够排出空气中的湿气，干燥空气吸收人体汗液，造成更舒适的环境；(3)可吸入新风，具有通风功能；(4)可过滤空气，排除空气中的灰尘和花粉。

目前，车空调在循环过程中，车内烟气，人体汗气，灰尘都在潮湿的蒸发器表面聚集，容易产生异味。空调内部环境湿热，使细菌、病菌（螨虫、葡萄球菌、军团菌、感冒病毒、乙肝病毒等）大量滋生。这些有害物质，随着空气车内循环，通过呼吸进入人体，造成呼吸系统感染、身体抵抗力下降，严重的全出现头晕、乏力、恶心等“空调病”症状，对老人和小孩危害特别大。空调的蒸发器和冷凝器尘土堆积，造成热交换效率和制冷效果降低，降温时间延长，耗油量增加，空调使用寿命缩短。且车内的塑料件也会释放大量的有毒有害气体，严重危害驾驶员和乘车人员的健康。

目前，人们采用定期更换滤芯的方法以除去汽车空调中滋生在滤芯上的细菌，而滤芯的更换时间大约为半年一次，虽然在更换滤芯初期具有良好除菌效果，但是在使用一段时间后，会重新滋生细菌，且细菌呈爆炸式增长，时效短，而去除汽车室内刺激性气体的方法为，打开窗户，将有害气体排放至空气中，而当环境温度过高或过低时，这种排放方式就受到了限制，或者购买具有吸附性的物质吸附有害气体，这种方法比较麻烦。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种用于汽车空调的自清洁滤芯，它能够长效持久的抑制细菌的增长，同时还能在紫外线存在的条件下，降解室内甲醛。

本发明的目的之二是提供一种用于汽车空调的自清洁滤芯的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于汽车空调的自清洁滤芯的制备方法，包括以下步骤：

（1）光降解催化剂的制备：将含有钛源和石墨烯的溶液在密闭条件下进行水热反应，所述水热反应的温度为100~180℃，时间为4~10h，得到光降解催化剂；

（2）将光降解催化剂与聚合物乳液在光引发剂存在条件下搅拌均匀，然后在紫外线下照射5~30min，得到复合乳液；

（3）将复合乳液进行静电纺丝，得到功能性纤维；

（4）将功能性纤维通过纺织后得到纤维织物，纤维织物经裁剪、折叠、注胶成型后，得到用于汽车空调的自清洁滤芯的制备方法。

本发明首先通过水热反应制备二氧化钛/石墨烯降解催化剂，将降解催化剂与聚合物乳液复合后，通过静电纺丝制备得到功能性纤维，功能性纤维经纺织和后续处理后得到用于汽车空调的自清洁滤芯，该自清洁滤芯中含有功能性复合离子二氧化钛/石墨烯，它能够在紫外线存在的条件下，杀死环境中的细菌，同时可以降解环境中的甲醛，且自身不会消耗，作用时间长。

水热反应条件是影响水热反应产物形貌以及性能的重要因素，优选的，在步骤（1）中，所述水热反应的温度为120~160℃。

影响水热反应的不仅是水热反应的温度，水热反应时间也是影响产物的重要因素之一，所述水热反应的时间为5~8 h。

钛源是反应中钛的来源，本发明中，所述钛源可以为有机钛源和/或无机钛源，无机钛源为四卤化钛、硫酸钛、硝酸钛、钛酸盐、硫酸钛酰和钛酸酯中的至少一种；

所述有机钛源，如钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯和钛酸四丁酯中的至少一种。

钛源的浓度是决定产物中钛含量的决定性因素，在步骤（1）中，所述钛源的浓度为0.01~0.5mol/L。

石墨烯的浓度是决定产物中石墨烯含量的决定性因素，当石墨烯的浓度较大时，会导致石墨发生团聚，产生聚沉，而降低石墨烯衍生物的使用效率，而石墨烯的浓度较低，则导致二氧化钛不能完全与石墨烯衍生物复合，导致其光催化性能变差，所述石墨烯的浓度为3~15mg/mL。

根据本发明，表面活性剂能够增加石墨烯衍生物悬浮液的稳定性，避免石墨烯衍生物发生团聚，导致聚沉现象，且又不与石墨烯衍生物发生反应，优选的，所述表面活性剂为非离子表面活性剂，优选为聚乙烯吡咯烷酮、嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯醚、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和聚乙烯醇中的至少一种。

优选的，所述表面活性剂的浓度为5~50mg/mL。

本发明通过静电纺丝，对聚合物乳液进行喷丝处理，将聚合物乳液制备成功能性纤维，其中，在步骤（3）中，所述喷丝工艺为：将聚合物乳液进行多针头静电纺丝，所述多针头静电纺丝的针头之间绝缘；所纺的聚合物纳米纤维用玻璃纤维滤纸接收，得到玻璃纤维滤纸上均匀沉积静电纺聚合物纳米纤维的复合滤料。

优选的，所述多针头静电纺丝的工艺条件为：电源电压10～60KV，纺丝环境条件为温度15～35℃，相对湿度25～90％；多针头喷丝单元针头间距2～30cm，喷丝单元针头数量为6～90个。

优选的，所述玻璃纤维滤纸，其组成纤维直径为1～50μm，滤纸孔径尺寸为5～120μm，克重为20～300g/m²，初始过滤效率为15％～60％，接收前所述玻璃纤维滤纸用乙醇超声清洗，在20～50℃下干燥0.5～3h后使用。

聚合物乳液中光催化降解剂的含量是影响纤维催化性能的重要因素，而此纤维的催化性能直接决定滤芯的催化性能，光降解催化剂的含量低则不能完全清除环境中的细菌和有害气体，含量过高不仅会影响功能性纤维的力学性能，降低其使用寿命，还会导致光催化剂的浪费。优选的，所述光降解催化剂与聚合物乳液的质量比为1：（30~120）。

优选的，在步骤（2）中，所述聚合物乳液为酚醛树脂乳液、脲醛树脂乳液、三聚氰胺－甲醛树脂乳液、环氧树脂乳液、不饱和树脂乳液、聚氨酯乳液、聚酰亚胺乳液、有机硅树脂乳液和呋喃树脂乳液中的至少一种。

一种用于汽车空调的自清洁滤芯，根据上述制备方法制备得到。

优选的，其对甲醛降解率为85~95.8%，抗菌率为89.1~99.8%。

通过上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明首先通过水热反应制备二氧化钛/石墨烯降解催化剂，将降解催化剂与聚合物乳液复合后，通过静电纺丝制备得到功能性纤维，功能性纤维经纺织和后续处理后得到用于汽车空调的自清洁滤芯；本发明的自清洁滤芯能够在紫外线存在的条件下，降解环境中的甲醛和细菌，起到净化环境、呵护人体健康的作用。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

一种降解甲醛的汽车空调滤芯的制备方法，步骤如下：

（1）光降解催化剂的制备：将25mmol钛酸四异丙酯、0.8g石墨烯和1.5g聚乙烯醇在100mL水中混合均匀，然后转入反应釜中进行水热反应，所述水热反应的温度为120℃，时间为8h，得到光降解催化剂；

（2）将12g复合光降解催化剂与900g聚氨酯乳液在2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮存在条件下搅拌均匀，然后在紫外线下照射5~30min，得到复合乳液；

（3）对复合乳液进行喷丝，得到高分子纤维，其中多针头静电纺丝的针头之间绝缘；所纺的聚合物纳米纤维用玻璃纤维滤纸接收，得到玻璃纤维滤纸上均匀沉积静电纺聚合物纳米纤维的复合滤料，电源电压20KV，纺丝环境条件为温度25℃，相对湿度60％；多针头喷丝单元针头间距15cm，喷丝单元针头数量为45个，

所述玻璃纤维滤纸，其组成纤维直径为15μm，滤纸孔径尺寸为60μm，克重为120g/m²，初始过滤效率为30％，接收前所述玻璃纤维滤纸用乙醇超声清洗，在30℃下干燥2h后使用；

实施例2

一种降解甲醛的汽车空调滤芯的制备方法，步骤如下：

（1）光降解催化剂的制备：将40mmol钛酸四乙酯、1.2g石墨烯和2.6g聚乙烯吡咯烷酮在100mL水中混合均匀，然后转入反应釜中进行水热反应，所述水热反应的温度为160℃，时间为5 h，得到光降解催化剂；

（2）将18g复合光降解催化剂与900g有机硅树脂乳液在1-羟基环己基苯基甲酮存在条件下搅拌均匀，然后在紫外线下照射5~30min，得到复合乳液；

（3）对复合乳液进行喷丝，得到高分子纤维，其中多针头静电纺丝的针头之间绝缘；所纺的聚合物纳米纤维用玻璃纤维滤纸接收，得到玻璃纤维滤纸上均匀沉积静电纺聚合物纳米纤维的复合滤料，电源电压10KV，纺丝环境条件为温度20℃，相对湿度35％；多针头喷丝单元针头间距10cm，喷丝单元针头数量为75个，

所述玻璃纤维滤纸，其组成纤维直径为10μm，滤纸孔径尺寸为90μm，克重为80g/m²，初始过滤效率为25，接收前所述玻璃纤维滤纸用乙醇超声清洗，在40℃下干燥1h后使用；

实施例3

一种降解甲醛的汽车空调滤芯的制备方法，步骤如下：

（1）光降解催化剂的制备：将50mmol钛酸四丁酯、0.5g丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚和1.5g石墨烯在100mL水中混合均匀，然后转入反应釜中进行水热反应，所述水热反应的温度为100℃，时间为10h，得到光降解催化剂；

（2）将10g复合光降解催化剂与900g呋喃树脂乳液在2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮存在条件下搅拌均匀，然后在紫外线下照射5~30min，得到复合乳液；

（3）对复合乳液进行喷丝，得到高分子纤维，其中多针头静电纺丝的针头之间绝缘；所纺的聚合物纳米纤维用玻璃纤维滤纸接收，得到玻璃纤维滤纸上均匀沉积静电纺聚合物纳米纤维的复合滤料，电源电压60KV，纺丝环境条件为温度15℃，相对湿度75％；多针头喷丝单元针头间距25cm，喷丝单元针头数量为30个，

所述玻璃纤维滤纸，其组成纤维直径为35μm，滤纸孔径尺寸为15μm，克重为240g/m²，初始过滤效率为45％，接收前所述玻璃纤维滤纸用乙醇超声清洗，在25℃下干燥2.5h后使用；

实施例4

一种降解甲醛的汽车空调滤芯的制备方法，步骤如下：

（1）光降解催化剂的制备：将1mmol钛酸四乙酯、0.3g石墨烯和5g烷基酚聚氧乙烯醚在100mL水中混合均匀，然后转入反应釜中进行水热反应，所述水热反应的温度为180℃，时间为4 h，得到光降解催化剂；

（2）将5g复合光降解催化剂与900g环氧树脂乳液在2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮存在条件下搅拌均匀，然后在紫外线下照射5~30min，得到复合乳液；

（3）对复合乳液进行喷丝，得到高分子纤维，其中多针头静电纺丝的针头之间绝缘；所纺的聚合物纳米纤维用玻璃纤维滤纸接收，得到玻璃纤维滤纸上均匀沉积静电纺聚合物纳米纤维的复合滤料，电源电压60KV，纺丝环境条件为温度25℃，相对湿度90％；多针头喷丝单元针头间距30cm，喷丝单元针头数量为90个，

所述玻璃纤维滤纸，其组成纤维直径为50μm，滤纸孔径尺寸为120μm，克重为20g/m²，初始过滤效率为60％，接收前所述玻璃纤维滤纸用乙醇超声清洗，在50℃下干燥0.5h后使用；

实施例5

一种降解甲醛的汽车空调滤芯的制备方法，步骤如下：

（1）光降解催化剂的制备：将2.3mmol钛酸四乙酯、0.6g石墨烯和1.2g烷基酚聚氧乙烯醚在100mL水中混合均匀，然后转入反应釜中进行水热反应，所述水热反应的温度为160℃，时间为4 h，得到光降解催化剂；

（2）将11g复合光降解催化剂与900g环氧树脂乳液在2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮存在条件下搅拌均匀，然后在紫外线下照射5~30min，得到复合乳液；

实施例6

按照实施例1的方法，不同的是，不含有表面活性剂，步骤如下：

（1）光降解催化剂的制备：将25mmol钛酸四异丙酯、0.8g石墨烯在100mL水中混合均匀，然后转入反应釜中进行水热反应，所述水热反应的温度为120℃，时间为8h，得到光降解催化剂；

对比例1

按照实施例1的方法，不同的是，不含有石墨烯，制备方法如下：

一种降解甲醛的汽车空调滤芯的制备方法，步骤如下：

（1）光降解催化剂的制备：将25mmol钛酸四异丙酯和1.5g聚乙烯醇在100mL水中混合均匀，然后转入反应釜中进行水热反应，所述水热反应的温度为120℃，时间为8h，得到光降解催化剂；

甲醛分解实验

本发明的汽车空调用抗菌滤芯对甲醛的净化性能评价在Φ20mm、长200mm直型聚四氟乙烯管反应器中进行，活性炭的装填尺寸为Φ20mm*50mm(活性炭装填直径与直型聚四氟乙烯管反应器相同，保证通过的气体均经过活性炭处理)，原料气组成为：甲醛浓度6 ppm，其余为空气。反应在25℃常压环境下进行，反应气体积空速(GHSV)为6000h^-1，由国产GD80便携式甲醛气体检测仪检测出甲醛浓度计算得到甲醛净化率，实验结果如表1。

苯酚降解实验

将实施例1~6和对比例1中制得的光触媒颗粒样品加入到100mL含10mg/L苯酚溶液中，以紫外灯为光催化反应的光源，90min后，计算苯酚降解率，实验结果如表1。

表1：实施例1~5、对比例1中各汽车空调滤芯的性能表

	甲醛去除率（%）	苯酚去除率（%）
			实施例1	99.2	99.8
实施例2	98.7	99.2
			实施例3	97.3	99.6
实施例4	96.5	95.3
			实施例5	87.2	97.6
实施例6	85.6	81.0
			对比例1	62.3	73.2

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种用于汽车空调的自清洁滤芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（3）将复合乳液进行静电纺丝，得到功能性纤维；

2.根据权利要求1所述的用于汽车空调的自清洁滤芯的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述水热反应的温度为120~160℃；和/或所述水热反应的时间为5~8 h。

3.根据权利要求1所述的用于汽车空调的自清洁滤芯的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述钛源选自钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯和钛酸四丁酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的用于汽车空调的自清洁滤芯的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述钛源的浓度为0.01~0.5mol/L；和/或所述石墨烯的浓度为3~15mg/mL。

5.根据权利要求1所述的用于汽车空调的自清洁滤芯的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述溶液中含有表面活性剂，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯醚、、烷基酚聚氧乙烯醚和聚乙烯醇中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的用于汽车空调的自清洁滤芯的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂的浓度为5~50 mg/L。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的用于汽车空调的自清洁滤芯的制备方法，其特征在于，所述光降解催化剂与聚合物乳液的质量比为1：（30~120）。

8.根据权利要求7所述的用于汽车空调的自清洁滤芯的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述聚合物乳液为酚醛树脂乳液、脲醛树脂乳液、三聚氰胺－甲醛树脂乳液、环氧树脂乳液、不饱和树脂乳液、聚氨酯乳液、聚酰亚胺乳液、有机硅树脂乳液和呋喃树脂乳液中的至少一种。

9.一种用于汽车空调的自清洁滤芯，其特征在于，根据权利要求1~8任意一项所述的制备方法制备得到。

10.根据权利要求9所述的用于汽车空调的自清洁滤芯，其特征在于，其对甲醛降解率为85~95.8%，抗菌率为89.1~99.8%。