CN108864461B - 一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车环保材料的技术领域，提供了一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料及制备方法。该方法以花粉作为模板制备微孔化SiO2颗粒料，并在SiO2微孔中负载光催化剂，然后加入聚丙烯酸酯涂料中并涂覆于有机玻璃的内侧，制得高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料。与传统方法相比，本发明制备的汽车玻璃材料，微孔化SiO2颗粒可有效负载光催化剂和吸附甲醛气体，透明度高，光能利用率高，光催化活性好，对于甲醛的降解能力强、降解速率快，并且制备过程简单，易于控制，产品质量稳定，便于推广应用。

Description

一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料及制备方法
技术领域
本发明属于汽车环保材料的技术领域，提供了一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料及制备方法。
背景技术
近年来，随着社会经济的发展和汽车工业的突飞猛进，汽车已成了人们生活中不可或缺的一部分，同时随着人们环保意识的不断提高，对车内空气质量的要求也越来越高 。目前汽车内装饰材料释放出的有毒气体对人的伤害十分严重，这些有毒物质主要包括甲醛、苯、二甲苯等，其中甲醛作为车内常见的污染物，因其具有强烈的刺激性，并且对人体存在致突变性和致癌性。因此，为了人们的健康、安全和环保，研究和应用车内甲醛的去除方法和材料越来越受到人们重视。
目前汽车去除甲醛的方法主要有：自然通风、活性炭吸附、紫加黑吸附、甲醛清除剂或甲醛溶解酶 、车载空气净化器、光触媒等。其中活性炭吸附去除甲醛的能力较弱，甲醛清除剂或甲醛溶解酶容易产生二次污染，紫加黑对甲醛的去除量有限，无法反复使用，成本较高，光触媒是室内除甲醛比较常见的方法之一，其原理是用二氧化钛等催化剂在光照条件下催化甲醛的分解，实现甲醛的高效安全去除。
光触媒三个先决条件：紫外线、空气流动量以及光催化剂的量。 室内光催化剂一般是将光催化剂喷涂在墙壁上，现有车内光光催化剂只能喷涂在车内的皮质座椅、饰品表面，考虑到最大限度吸收光照的影响，近年来出现了光催化剂附着于车窗玻璃的研究和应用。
中国发明专利申请号201610313723.6公开了一种光催化汽车避光垫，包括防滑涤纶布、避光垫本体和光催化净化层，滑涤纶布位于避光垫本体下表层，其上设有若干粘合点，可以使避光垫完全贴合固定在汽车仪表台上，光催化净化层负载于避光垫本体上表层，可以吸收阳光照射。但存在光催化材料固定性不佳，最重要的紫外线无法穿过车窗，因此光催化效率低，甲醛降解效果不理想。
中国发明专利申请号200920319100.5公开了一种能够降解汽车车内的污染空气、成本较低的前风挡玻璃,主要包括两层玻璃和粘结层，外层为与车外空气直接接触的普通玻璃层，中间层为粘结层，里层的为与车内空气接触的表面镀有具有降解功能的膜的玻璃层。但仍然存在光能利用率低，并且光催化材料的添加影响了玻璃的透光性能。
综上所述，目前常用的利用光触媒技术去除汽车车内甲醛的技术方法，存在车内紫外线光照条件差，光能利用率低，光催化效率差，甲醛降解速率慢，将光催化剂用于车窗玻璃时，影响玻璃透光率，进而影响车内光照条件，因此开发一种具有光触媒功能的高透光率车窗玻璃具有重要的意义。
发明内容
可见，现有光催化降解车内甲醛的技术存在光催化效率低，甲醛降解效率差的缺点，而现有的光催化玻璃材料的透明度低，影响了光照条件，制约了光催化技术在汽车去除甲醛方面的应用。针对这种情况，我们提出一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料及制备方法，可有效解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料的制备方法，所述汽车玻璃材料制备的具体步骤如下：
（1）将硫酸、硅酸钠、无水乙醇加入水中，分散均匀，然后加入花粉作为模板，并调节pH值至3~4，使SiO2在模板表面均匀生长；
（2）20~30min后，过滤，得到滤液和滤渣；
（3）对滤渣进行洗涤，然后与光催化剂一起重新加入滤液中；
（4）20~30min后，过滤、洗涤，然后置于管式炉内高温煅烧除去花粉模板，得到负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料；
（5）将负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料加入聚丙烯酸酯涂料中，分散均匀，涂覆于有机玻璃的内侧，制得高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料。
优选的，步骤（1）所述各原料的重量份为，花粉8~12重量份、硫酸10~13重量份、硅酸钠20~30重量份、无水乙醇12~15重量份、水30~50重量份。
优选的，步骤（1）所述花粉的粒径为30~40μm。
优选的，步骤（3）所述洗涤采用无水乙醇，次数为2~3次。
优选的，步骤（3）所述各原料的重量份为，滤渣20~30重量份、光催化剂6~10重量份、滤液60~74重量份。
优选的，步骤（3）所述光催化剂为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锡、纳米硫化镉、纳米硫化锌中的至少一种。
优选的，步骤（4）所述洗涤采用无水乙醇，次数为3~5次。
优选的，步骤（4）所述高温煅烧的温度为600~650℃，时间为1~2h。
优选的，步骤（5）所述各原料的重量份为，SiO2颗粒料5~10重量份、聚丙烯酸酯涂料90~95重量份。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料。所述汽车玻璃材料是以花粉作为模板制备微孔化SiO2颗粒料，并在SiO2微孔中负载光催化剂，然后加入聚丙烯酸酯涂料中并涂覆于有机玻璃的内侧而制得。
本发明提供了一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明制备的汽车玻璃材料，由于SiO2颗粒料在聚丙烯酸酯涂层中的添加量较低，因此该玻璃具有较高的透光率。
2.本发明的制备方法，以花粉为模板，利用花粉微米尺度上的大孔和纳米尺度上的小孔，控制生成的SiO2颗粒的形态和结构，除去模板后，得到的微孔化SiO2颗粒料具有很高的孔隙率和很大的比表面积，有利于甲醛气体的吸附及光催化剂的负载。
3.本发明的制备方法，将光催化剂负载于SiO2颗粒料的微孔中，可在聚丙烯酸酯涂料中均匀分散，并通过透明玻璃吸收太阳能，起到高效催化降解甲醛的作用。
4.本发明的制备方法，过程简单，易于控制，产品质量稳定，便于推广应用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将硫酸、硅酸钠、无水乙醇加入水中，分散均匀，然后加入花粉作为模板，并调节pH值至3~4，使SiO2在模板表面均匀生长；
（2）26min后，过滤，得到滤液和滤渣；
（3）渣进行洗涤，然后与光催化剂一起重新加入滤液中；
（4）24min后，过滤、洗涤，然后置于管式炉内高温煅烧除去花粉模板，得到负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料；
（5）将负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料加入聚丙烯酸酯涂料中，分散均匀，涂覆于有机玻璃的内侧，制得高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料；
步骤（1）花粉的平均粒径为36μm；步骤（3）光催化剂为纳米二氧化钛；
步骤（1）各原料的重量份为，花粉11重量份、硫酸11重量份、硅酸钠26重量份、无水乙醇13重量份、水39重量份；步骤（3）各原料的重量份为，滤渣26重量份、光催化剂9重量份、滤液65重量份；步骤（5）各原料的重量份为，SiO2颗粒料7重量份、聚丙烯酸酯涂料93重量份；
步骤（3）洗涤采用无水乙醇，次数为2次；步骤（4）洗涤采用无水乙醇，次数为4次，高温煅烧的温度为630℃，时间为1.5h。
测试方法：
（1）透光率：任意选取一款汽车天窗有机玻璃作为试验对象，平均厚度为4mm，分为对照组和试验组，试验组采用本发明制得的玻璃材料，平均厚度为100μm，对照组无涂层，分别采用SV-TG100透光率测试仪测定玻璃的透光率，测试5次计算平均值；
（2）甲醛浓度（甲醛吸附降解试验）：任意选取一款刚出厂家用轿车作为研究对象，分为对照组和试验组，每组各5辆车，对照组车窗玻璃采用普通有机玻璃，试验组车窗采用本发明制得的玻璃材料，涂层平均厚度为100μm，将汽车置于白炽灯光照试验室内，车内温度为60℃；采用BGFM06甲醛浓度测试仪测试车内的甲醛浓度，分别记录试验前、1h、2h、4h时的车内甲醛浓度；所得数据如表1所示。
实施例2
（1）将硫酸、硅酸钠、无水乙醇加入水中，分散均匀，然后加入花粉作为模板，并调节pH值至3~4，使SiO2在模板表面均匀生长；
（2）20min后，过滤，得到滤液和滤渣；
（3）渣进行洗涤，然后与光催化剂一起重新加入滤液中；
（4）20min后，过滤、洗涤，然后置于管式炉内高温煅烧除去花粉模板，得到负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料；
（5）将负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料加入聚丙烯酸酯涂料中，分散均匀，涂覆于有机玻璃的内侧，制得高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料；
步骤（1）花粉的平均粒径为30μm；步骤（3）光催化剂为纳米氧化锌；
步骤（1）各原料的重量份为，花粉8重量份、硫酸10重量份、硅酸钠20重量份、无水乙醇12重量份、水50重量份；步骤（3）各原料的重量份为，滤渣20重量份、光催化剂6重量份、滤液74重量份；步骤（5）各原料的重量份为，SiO2颗粒料5重量份、聚丙烯酸酯涂料95重量份；
步骤（3）洗涤采用无水乙醇，次数为2次；步骤（4）洗涤采用无水乙醇，次数为3次，高温煅烧的温度为600℃，时间为2h。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例3
（1）将硫酸、硅酸钠、无水乙醇加入水中，分散均匀，然后加入花粉作为模板，并调节pH值至3~4，使SiO2在模板表面均匀生长；
（2）30min后，过滤，得到滤液和滤渣；
（3）渣进行洗涤，然后与光催化剂一起重新加入滤液中；
（4）30min后，过滤、洗涤，然后置于管式炉内高温煅烧除去花粉模板，得到负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料；
（5）将负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料加入聚丙烯酸酯涂料中，分散均匀，涂覆于有机玻璃的内侧，制得高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料；
步骤（1）花粉的平均粒径为40μm；步骤（3）光催化剂为纳米氧化锡；
步骤（1）各原料的重量份为，花粉12重量份、硫酸13重量份、硅酸钠30重量份、无水乙醇15重量份、水30重量份；步骤（3）各原料的重量份为，滤渣30重量份、光催化剂10重量份、滤液60重量份；步骤（5）各原料的重量份为，SiO2颗粒料10重量份、聚丙烯酸酯涂料90重量份；
步骤（3）洗涤采用无水乙醇，次数为3次；步骤（4）洗涤采用无水乙醇，次数为5次，高温煅烧的温度为650℃，时间为1h。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例4
（1）将硫酸、硅酸钠、无水乙醇加入水中，分散均匀，然后加入花粉作为模板，并调节pH值至3~4，使SiO2在模板表面均匀生长；
（2）22min后，过滤，得到滤液和滤渣；
（3）渣进行洗涤，然后与光催化剂一起重新加入滤液中；
（4）23min后，过滤、洗涤，然后置于管式炉内高温煅烧除去花粉模板，得到负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料；
（5）将负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料加入聚丙烯酸酯涂料中，分散均匀，涂覆于有机玻璃的内侧，制得高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料；
步骤（1）花粉的平均粒径为33μm；步骤（3）光催化剂为纳米硫化镉；
步骤（1）各原料的重量份为，花粉9重量份、硫酸11重量份、硅酸钠22重量份、无水乙醇13重量份、水45重量份；步骤（3）各原料的重量份为，滤渣22重量份、光催化剂7重量份、滤液71重量份；步骤（5）各原料的重量份为，SiO2颗粒料6重量份、聚丙烯酸酯涂料94重量份；
步骤（3）洗涤采用无水乙醇，次数为3次；步骤（4）洗涤采用无水乙醇，次数为3次，高温煅烧的温度为610℃，时间为2h。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例5
（1）将硫酸、硅酸钠、无水乙醇加入水中，分散均匀，然后加入花粉作为模板，并调节pH值至3~4，使SiO2在模板表面均匀生长；
（2）28min后，过滤，得到滤液和滤渣；
（3）渣进行洗涤，然后与光催化剂一起重新加入滤液中；
（4）27min后，过滤、洗涤，然后置于管式炉内高温煅烧除去花粉模板，得到负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料；
（5）将负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料加入聚丙烯酸酯涂料中，分散均匀，涂覆于有机玻璃的内侧，制得高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料；
步骤（1）花粉的平均粒径为38μm；步骤（3）光催化剂为纳米硫化锌；
步骤（1）各原料的重量份为，花粉11重量份、硫酸12重量份、硅酸钠28重量份、无水乙醇14重量份、水35重量份；步骤（3）各原料的重量份为，滤渣28重量份、光催化剂9重量份、滤液63重量份；步骤（5）各原料的重量份为，SiO2颗粒料8重量份、聚丙烯酸酯涂料92重量份；
步骤（3）洗涤采用无水乙醇，次数为2次；步骤（4）洗涤采用无水乙醇，次数为5次，高温煅烧的温度为640℃，时间为1h。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例6
（1）将硫酸、硅酸钠、无水乙醇加入水中，分散均匀，然后加入花粉作为模板，并调节pH值至3~4，使SiO2在模板表面均匀生长；
（2）25min后，过滤，得到滤液和滤渣；
（3）渣进行洗涤，然后与光催化剂一起重新加入滤液中；
（4）25min后，过滤、洗涤，然后置于管式炉内高温煅烧除去花粉模板，得到负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料；
（5）将负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料加入聚丙烯酸酯涂料中，分散均匀，涂覆于有机玻璃的内侧，制得高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料；
步骤（1）花粉的平均粒径为35μm；步骤（3）光催化剂为纳米二氧化钛；
步骤（1）各原料的重量份为，花粉10重量份、硫酸12重量份、硅酸钠25重量份、无水乙醇13重量份、水40重量份；步骤（3）各原料的重量份为，滤渣25重量份、光催化剂8重量份、滤液67重量份；步骤（5）各原料的重量份为，SiO2颗粒料7重量份、聚丙烯酸酯涂料93重量份；
步骤（3）洗涤采用无水乙醇，次数为3次；步骤（4）洗涤采用无水乙醇，次数为3次，高温煅烧的温度为625℃，时间为1.5h。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
对比例1
制备过程中，未使用花粉作为模板，其他制备条件与实施例6一致。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
表1：
Figure 811367DEST_PATH_IMAGE001

Claims (7)

1.一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料的制备方法，其特征在于，所述汽车玻璃材料制备的具体步骤如下：
（1）将硫酸、硅酸钠、无水乙醇加入水中，分散均匀，然后加入花粉作为模板，并调节pH值至3~4，使SiO2在模板表面均匀生长；各原料的重量份为，花粉8~12重量份、硫酸10~13重量份、硅酸钠20~30重量份、无水乙醇12~15重量份、水30~50重量份；花粉的粒径为30~40μm；
（2）20~30min后，过滤，得到滤液和滤渣；
对滤渣进行洗涤，然后与光催化剂一起重新加入滤液中；各原料的重量份为，滤渣20~30重量份、光催化剂6~10重量份、滤液60~74重量份；
（4）20~30min后，过滤、洗涤，然后置于管式炉内高温煅烧除去花粉模板，得到负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料；
（5）将负载光催化剂的微孔化SiO2颗粒料加入聚丙烯酸酯涂料中，分散均匀，涂覆于有机玻璃的内侧，制得高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料。
2.根据权利要求1所述一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述洗涤采用无水乙醇，次数为2~3次。
3.根据权利要求1所述一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述光催化剂为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锡、纳米硫化镉、纳米硫化锌中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述洗涤采用无水乙醇，次数为3~5次。
5.根据权利要求1所述一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述高温煅烧的温度为600~650℃，时间为1~2h。
6.根据权利要求1所述一种高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述各原料的重量份为，SiO2颗粒料5~10重量份、聚丙烯酸酯涂料90~95重量份。
7.权利要求1~6任一项所述制备方法制备得到的高效吸附降解甲醛的汽车玻璃材料。
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