CN109012009A - 一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料及制备方法，属于装饰领域，以解决现有材料去除甲醛效率不佳的问题。该干粉空气净化材料由以下重量份的原料制得：TiO2‑Ag‑巯基卟啉光催化剂3‑8份、凹凸棒土30‑90份、负离子粉75‑100份、熟石膏粉120‑130份、蒙脱土40‑100份、硅灰石粉16‑30份、高纯埃洛石粉16‑30份。本发明产品的特点在于选用天然无机矿物质材料，无有害有机化合物的释放，且富含多种元素，固结干燥后内部形成网状多孔结构，再通过光触媒活性材料有效分解空气中的甲醛等有机化合物，达到净化空气，美化环境的功效。

Description

一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料及制备方法
技术领域
本发明属于装饰领域，具体涉及一种干粉空气净化材料及制备方法。
背景技术
据统计人类有60%以上的时间是在室内度过的，在装修后的室内生活或工作，常有胸闷、头痛或过敏。长此以往导致血相变化、发病甚至死亡。据中国室内装修协会环境检测中心透露，全国每年由室内装修污染引起的死亡人数已达11.1万，这个数字是惊人的。室内环境的主要污染源是甲醛、苯、氨和放射性物质。其中，甲醛来源于人造板材、胶粘剂、墙纸等材料，是世界公认的潜在致癌物，它还能致胎儿畸形；苯主要来源于油漆、涂料和黏合剂中，也是强烈的致癌物。
自上个世纪七十年代发现Ti02在紫外光照射下具有很强的氧化还原性，而能够降解有机、无机污染物以来，人们围绕着提高Ti02光催化剂的量子效率和太阳光利用率进行了诸多研究。目前，利用纳米Ti02在紫外光区的良好响应，已有多种光催化剂被开发应用于难降解废水的处理和环保涂料中，国内专门设计的以涂料为载体将光催化剂固定在墙面上，得到具有净化空气功能的涂层。但是光触媒是一种以纳米级Ti02为代表光催化材料，粒径介于1-100 nm之间，一般认为，纳米细度大于50nm的光触媒光活性降低明显，30nm以下较佳。这种颗粒尺寸微小，质量轻盈的光催化剂应用于涂料中需添加聚乙烯醇、胶粉等以满足涂层固化、耐反复擦洗要求，而粘接剂、胶粉材料本身还有一定的有害物质，且涂层干燥固化成膜包裹也一定程度影响光催化材料的空气净化效率。
我国的装饰艺术品是一种独特的“文采”设计艺术，早期的装饰艺术品主要表现出艺术性，体现审美性，随着人类文明的进步，装饰艺术品的功能性、趣味性越来越受人们的追求。目前，市售的功能性（空气净化）材料主要分为二种，第一种以空气净化设备（包含负离子发生器、空气净化器等设备）为本体，主要设计装置的外观及装置的连接结构；第二种以椰壳、活性炭吸附材料为本体，添加杀菌剂、负氧离子制作成粉体或活性炭包。第一种美观时尚，但去甲醛效果不明显，持久性差，第二种以活性炭为本体，主要为吸附作用，净化空气效率低且存在吸附饱和。
发明内容
本发明的目的是提供了一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料，以解决现有材料去除甲醛效率不佳的问题。
本发明的另一个目的是提供了一种该干粉空气净化材料的制备方法。
本发明技术方案如下：一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料，由以下重量份的原料制得：TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂3-8份、凹凸棒土30-90份、负离子粉75-100份、熟石膏粉120-130份、蒙脱土40-100份、硅灰石粉16-30份、高纯埃洛石粉16-30份。
作为本发明的进一步改进，凹凸棒土采用优质2500目的凹凸棒土。
作为本发明的进一步改进，所述熟石膏粉的摩氏硬度为3～3.5，以保持工艺品强度。
上述一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料的制备方法，包括以下步骤：按一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料的粉体质量的2-3倍在容器中加够水量，之后边搅拌边加入上述粉体材料，制成糊状浆液，搅拌30分钟均匀后，将浆液至于真空箱中，抽真空排除浆液中的气泡后注入石膏模或硅胶模具，注满为止，注好的模具用平板或封底盖板盖住注浆口，于40℃温度下烘箱2小时，待干燥固化后脱模即得产品。
作为本发明的进一步改进，水量占干粉空气净化材料的粉体质量的2.5倍。
本发明产品的特点在于选用天然无机矿物质材料，无有害有机化合物的释放，且富含多种元素，固结干燥后内部形成网状多孔结构，再通过光触媒活性材料有效分解空气中的甲醛等有机化合物，达到净化空气，美化环境的功效。
本发明同时添加负离子粉，具有杀灭病菌，释放负离子，促进人体新陈代谢，提高免疫力，无毒害净化空气的同时，兼具观赏性。制成装饰艺术品，其艺术品为多孔实心结构，可以是玩偶摆件、也可以是仿雕刻品、仿陶瓷品、手工艺品、人物肖像艺术品等，制作成的工艺品白度较高。
本发明干粉空气净化复合材料，用于制做装饰艺术品，其中凹凸棒石是起辅助降解甲醛的作用，本发明重点在于其他天然矿物材料的选用和搭配上，在不影响装饰艺术品成型和外观的条件下，筛选搭配出来有用的蒙脱土、硅灰石粉、埃洛石等，以合理的组成搭配制备得到环保艺术品。
凹凸棒土的白度高可提高观赏性，含杂质少，及其链层状结构可有效富集、吸附甲醛等有机污染物，凹凸棒土形态成纤维状结构，干燥收缩小、不产生裂纹。
熟石膏粉与水混合后有可塑性，此过程放出大量热并膨胀，用于磨具成型，不需要有机成膜物质。
蒙脱土、硅灰石粉、埃洛石属于硅酸盐矿物，其中蒙脱土加水后并变成糊状物，提供材料一定粘黏性，为体系增加黏稠性性，避免使用有机助剂对催化效率的折损。其体积可膨胀形成网状多孔结构有利于吸附污小分子污染物，干燥后，有滑感，提高工艺品外观手感。
埃洛石拥有蜡状或油脂光泽，为天然纳米管状结构，材质非常稀松有利于吸附小分子污染物，在光照下与催化材料反应进一步分解净化空气。选用高纯超细煅烧过得优质埃洛石，白度较高，性能更优异。
硅灰石粉具有纤维状结构，物理机械效能强。材料成型后大大增强了成品的耐摩擦性、提高韧性，同时不影响网络空状结构。
TiO2-Ag-巯基卟啉为光催化剂，利用巯基卟啉对可见光的强吸收以及银纳米颗粒的局域表面等离子共振以及电子传输特性，将光电子通过银纳米颗粒的传输至纳米二氧化钛，拓展光相应范围，进行光催化分解反应。
本发明空气净化材料包含纳米Ti02光催化剂，材料成型具有较强的力学性能，可制作成室内工艺品或装饰材料，解决了光催化剂固定于涂层干燥固化成膜包裹对光催化材料效果的折损，同时可制作成具有装饰效果的艺术品，去除甲醛效率远大于活性炭及普通的净化设备。
本发明特点如下：
1、在自主研发的环境友好型干粉空气净化涂料基础上，创新的设计了配方将其应用到装饰艺术品上，避免了胶粉、聚乙烯醇成膜基质及其他有机助剂的加入对光催化材料效率的折损，且成型速度快，具有一定力学性能，易于加工成工艺品及装饰材料；解决了光催化材料固定于墙面的限制，进一步提高了光催化净化空气效率；
2、本发明选用埃洛石粉、硅灰石粉属于天然无机矿物材料均属于纤维和管状结构，成型固化后内部形成网络多孔结构，有利于凹凸棒土对有机物的富集，同时进一步提高光催化材料的分解速度。
3、本发明解决了光催化材料固定于墙面的限制，改进配方提高成型强度、柔韧性、及粘度将其应用于装饰工艺品，延伸了产品的应用领域，扩大销售市场；
4、本发明材料应用于装饰艺术品无毒、无害、对人体安全可靠不会产生二次污染，破碎后废弃物不污染环境；集美观与功能性于一体，在净化室内空气的同时，又能起到美化居室环境的巧妙功用。
5、本发明材料应用于工艺品延伸了产品的应用领域，扩大销售市场，产品成型速度快，无毒环保、提高了光触媒材料利用率，实现醛净化室内空气，成本低、制作工艺简单、模具可反复利用。
附图说明
图1是实施例1-4的装饰艺术品的甲醛去除率测试结果图；
图2是甲醛净化效果持久性测试图；
图3是实施例1产品与同类空气净化材料活性炭的对比实验图；
图4是本发明一种装饰艺术品的效果图；
图5是本发明另一种装饰艺术品的效果图。
具体实施方式
下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。实施例中的原料为商购现有产品。
实施例中TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂为自制，制备过程见本申请人在先专利CN105542523 A，一种室内高效除甲醛光触媒清漆。凹凸棒土采用优质2500目的凹凸棒土。熟石膏粉的摩氏硬度为3～3.5。
实施例1
一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料的组成：凹凸棒土30g，TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂8g，负离子粉75，熟石膏粉130g，蒙脱土100g，硅灰石粉16g，高纯埃洛石粉30g。
将上述一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料按质量比1：2.5的比例在搅拌容器中加够水量，用搅拌棒边搅拌边加入上述粉体材料，制成糊状浆液，即得空气净化复合材料。搅拌30分钟均匀后，将浆液至于真空箱中，抽真空排除浆液中的气泡后注入石膏模或硅胶模具，注满为止，用夹子整齐夹好硅胶模具或用绑带固定好石膏模具，注好的模具用平板或封底盖板盖住注浆口摆正放好，于40℃烘箱2小时，待干燥固化后取掉绑带、夹子脱模自然晾干后即得空气净化环保装饰艺术品。
实施例2
一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料的组成：凹凸棒土50g，TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂6g，负离子粉100，熟石膏粉130g，蒙脱土80g，硅灰石粉25g，高纯埃洛石粉25g。
将上述一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料按质量比1：2.5的比例在搅拌容器中加够水量，用搅拌棒边搅拌边加入上述粉体材料，制成糊状浆液，即得空气净化复合材料。通过加工可制作成各种空气净化艺术品，如玩偶摆件、人物肖像仿雕刻品等。
实施例3
一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料的组成：凹凸棒土70g，TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂4g，负离子粉80，熟石膏粉120g，蒙脱土60g，硅灰石粉20g，高纯埃洛石粉20g。
将上述一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料按质量比1：3的比例在搅拌容器中加够水量，用搅拌棒边搅拌边加入上述粉体材料，制成糊状浆液，即得空气净化复合材料。通过加工可制作成各种空气净化艺术品，如玩偶摆件、人物肖像仿雕刻品等。
实施例4
一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料的组成：凹凸棒土90g，TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂3g，负离子粉90，熟石膏粉120g，蒙脱土40g，硅灰石粉30g，高纯埃洛石粉16g。
将上述一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料按质量比1：2的比例在搅拌容器中加够水量，用搅拌棒边搅拌边加入上述粉体材料，制成糊状浆液，即得空气净化复合材料。通过加工可制作成各种空气净化艺术品，如玩偶摆件、人物肖像仿雕刻品等。
《效果试验》
1.甲醛去除率测试
采用专利CN 104596930 B一种在线式挥发性有机化合物含量测定装置进行甲醛降解检测。实验条件为：光辐射强度1mW/cm2 ±0.1 mW/cm 2 ，波长400nm-760nm，功率为8W的四只管状日光灯。测试对象：实施例1-4的装饰艺术品，分贝进行测试，保持温湿度不变，每次注射量30ul0.37%的甲醛溶液（理论容积20L下理论值为4.5ppm），按照JC/T 1074-2008室内空气净化功能涂覆材料净化性能标准中6.5.4计算测试结果，测试结果甲醛去除率可达到97.4%以上，参见图1，甲醛去除率分别为实施例1是98.2%，实施例2是98.8%，实施例3是97.4%，实施例4是98.0%。
甲醛净化效果持久性选择具体实施例4配方产品进行测试，连续进行三次同等甲醛含量的净化试验，经过三次连续4.55ppm甲醛的净化试验，由图2可知净化效果和重复性均较好。
2.与活性炭的性能比较
将本发明实施例1的产品与现有活性炭产品进行甲醛去除率比较，按照总质量相等的测试方法进行对比，结果如图3所示，本发明产品净化甲醛效率高，可降解甲醛至0.02PPM以下。无机基料对催化剂的遮蔽包裹作用较小，同时提供多个吸附位点供光降解反应，使降解效率增加。
3. 外观效果
图4示出了本发明一种装饰艺术品的效果图，为交扣的手型。
图5示出了本发明另一种装饰艺术品的效果图，制作过程为：通过将本发明一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料加水、环保色浆制成柔软的彩泥，用抹刀刮入刻图、印花好的相框，再用抹刀压实抹平，成型的装饰艺术品根据刻画的图形，制成画或书法字体相框挂在墙面上。

Claims (5)

1.一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料，其特征在于它由以下重量份的原料制得：
TiO2-Ag-巯基卟啉光催化剂3-8份、凹凸棒土30-90份、负离子粉75-100份、熟石膏粉120-130份、蒙脱土40-100份、硅灰石粉16-30份、高纯埃洛石粉16-30份。
2.根据权利要求1所述的一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料，其特征在于：凹凸棒土采用优质2500目的凹凸棒土。
3.根据权利要求1或2所述的一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料，其特征在于：所述熟石膏粉的摩氏硬度为3～3.5。
4.权利要求1所述一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料的粉体质量的2-3倍在容器中加够水量，之后边搅拌边加入上述粉体材料，制成糊状浆液，搅拌30分钟均匀后，将浆液至于真空箱中，抽真空排除浆液中的气泡后注入石膏模或硅胶模具，注满为止，注好的模具用平板或封底盖板盖住注浆口，于40℃温度下烘箱2小时，待干燥固化后脱模即得产品。
5.根据权利要求4所述一种制备环保艺术品的干粉空气净化材料的制备方法，其特征在于：水量占干粉空气净化材料的粉体质量的2.5倍。
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