CN109059245B - 一种易清洗的空气净化器滤芯 - Google Patents

一种易清洗的空气净化器滤芯 Download PDF

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Abstract

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种易清洗的空气净化器滤芯，包括网状骨架及设置在网状骨架上的净化涂料，净化涂料由功能化海泡石粉和水性树脂乳液复配而成；所述的功能化海泡石粉包括以下重量份的原料制备得到：有机钛酸酯15～30份、四氯化锡0.75～9份、海泡石粉35～55份、聚环氧氯丙烷‑二甲胺3～8份、氧化还原石墨烯5～15份；本发明通过在海泡石的孔道结构中原位生成锡掺杂的二氧化钛，对其进行表面接枝改性，使用氧化还原石墨烯进行包覆，制备的功能化海泡石粉对空气中的污染物具有优异的催化降解能力，同时该功能化海泡石粉具有的亲水性能可以方便高效的去除附着在网状骨架上的粉尘颗粒污染物，实现滤芯结构容易清洗，方便回收利用。

Description

一种易清洗的空气净化器滤芯
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种易清洗的空气净化器滤芯。
背景技术
空气净化器又称“空气清洁器”、空气清新机、净化器，是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物，有效提高空气清洁度的产品。其中滤芯是空气净化器最重要的一个部件，关系到净化的空气质量，但现有滤芯过滤能力不足或使用寿命较短，更换周期较短，因此有必要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易清洗的空气净化器滤芯，提高空气净化器滤芯的过滤效率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种易清洗的空气净化器滤芯，所述的滤芯包括网状骨架及设置在网状骨架上的净化涂料，所述的净化涂料由功能化海泡石粉和水性树脂乳液复配而成；
所述的功能化海泡石粉包括以下重量份的原料制备得到：有机钛酸酯15～30份、四氯化锡0.75～9份、海泡石粉35～55份、聚环氧氯丙烷-二甲胺3～8份、氧化还原石墨烯5～15份。
上述功能化海泡石粉的制备方法为：
(1)向海泡石原料中加入盐酸溶液，混合搅拌30～40min，抽滤，洗涤，烘干得到活化的海泡石粉；
(2)将有机钛酸酯和四氯化锡分散到无水乙醇中，加入活化的海泡石粉，超声分散处理，接着在110～150℃密闭反应1～3h，将产物离心沉淀，得到中间产物A；
(3)将聚环氧氯丙烷-二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物A，然后加入氧化还原石墨烯，超声处理，接着离心分离，将分离得到的产物在惰性气体氛围中，在400～500℃焙烧3～5h，得到功能化海泡石粉。
本发明中，通过将有机钛酸酯和四氯化锡分散到无水乙醇中，加入活化后的海泡石粉，接着超声分散，使有机钛酸酯和四氯化锡侵入到海泡石粉的孔道结构中，在热反应的过程中，有机钛酸酯和四氯化锡在海泡石的孔道结构中原位生成锡掺杂的二氧化钛；得到该中间产物A后，利用聚环氧氯丙烷-二甲胺对其进行表面接枝改性，然后与氧化还原石墨烯混合，通过氧化还原石墨烯表面富有的活性官能团与其相结合，将中间产物A包覆起来。经过氧化还原石墨烯包覆的中间产物A不仅提高了锡掺杂二氧化钛与海泡石粉的结合力，提高了该吸附净化材料的使用寿命，还能提高该吸附净化材料的吸附、催化降解性能；并且，氧化还原石墨烯所具有的良好的导电性能可以有效的防止污染物的静电吸附作用，同时，氧化还原石墨烯所具有的亲水性能使大部分的污染物不易附着并通过简单的水洗即可容易的去除。
将该功能化海泡石粉与水性树脂乳液混合均匀后喷淋到网状骨架上，得到所述的空气净化器滤芯，使得经过该滤芯的空气中的污染物被高效的吸附，经过锡掺杂的二氧化钛的催化、降解，达到净化空气的目的；所述的滤芯在使用一段时间后将其拆下，在水中浸泡3～5h并简单洗涮即可去除表面积累的灰尘等污染物，回收利用简单方便。
通过上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
本发明中，通过在海泡石粉中引入有机钛酸酯和四氯化锡，并在海泡石的孔道结构中原位生成锡掺杂的二氧化钛，接着对其进行表面接枝改性，并使用氧化还原石墨烯进行包覆，制备得到的功能化海泡石粉不仅对空气中的污染物具有优异的催化降解能力，还能有效的防止污染物通过静电吸附堵塞网状骨架，并且该功能化海泡石粉具有的亲水性能可以方便高效的去除附着在网状骨架上的粉尘颗粒污染物，实现滤芯结构容易清洗，方便回收利用的优点；
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
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明提供了一种易清洗的空气净化器滤芯，所述的滤芯包括网状骨架及设置在网状骨架上的净化涂料，所述的净化涂料由功能化海泡石粉和水性树脂乳液复配而成；
所述的功能化海泡石粉包括以下重量份的原料制备得到：有机钛酸酯15～30份、四氯化锡0.75～9份、海泡石粉35～55份、聚环氧氯丙烷-二甲胺3～8份、氧化还原石墨烯5～15份。
进一步的优选的，所述的功能化海泡石粉包括以下重量份的原料制备得到：有机钛酸酯18～25份、四氯化锡0.9～7.5份、海泡石粉40～48份、聚环氧氯丙烷-二甲胺4～7份、氧化还原石墨烯8～12份。
根据本发明，上述空气净化器滤芯的制备方法为：
(1)向海泡石原料中加入盐酸溶液，混合搅拌30～40min，抽滤，洗涤，烘干得到活化的海泡石粉；
(2)将有机钛酸酯和四氯化锡分散到无水乙醇中，加入活化的海泡石粉，超声分散处理，接着在110～150℃密闭反应1～3h，将产物离心沉淀，得到中间产物A；
(3)将聚环氧氯丙烷-二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物A，然后加入氧化还原石墨烯，超声处理，接着离心分离，将分离得到的产物在惰性气体氛围中，在400～500℃焙烧3～5h，得到功能化海泡石粉；
(4)向功能化海泡石粉中加入水性树脂乳液，混合均匀后得到净化涂料，经该净化涂料喷淋到网状骨架上，得到所述的空气净化器滤芯。
本发明中所述的海泡石是一种纤维状的含水硅酸镁，在其结构单元中，硅氧四面体和镁氧八面体相互交替，具有层状和链状的过渡特征，在其通道和孔洞中可以吸附大量的水或极性物质，包括低极性物质，因此海泡石具有很强的吸附能力，使其具备作为催化剂载体的良好条件。
本发明中，通过将有机钛酸酯和四氯化锡均匀的分散到无水乙醇中，然后与海泡石粉进行混合，再超声处理，使得有机钛酸酯和四氯化锡侵入到海泡石粉的孔道结构中，在热反应的过程中，有机钛酸酯和四氯化锡在海泡石的孔道结构中原位生成锡掺杂的二氧化钛，得到该中间产物A后，利用聚环氧氯丙烷-二甲胺对其进行表面接枝改性，然后与氧化还原石墨烯混合，通过氧化还原石墨烯表面富有的活性官能团与其相结合，将中间产物A包覆起来，接着对其进行高温焙烧，得到功能化的海泡石粉；通过水性树脂乳液将功能化的海泡石粉分散，并将其喷涂到网状骨架上，得到空气净化器的滤芯。
为了增大海泡石的孔径，促使更多的有机钛酸酯和四氯化锡侵入到海泡石的孔道结构中，使用盐酸溶液对其进行活化处理。
进一步的，根据本发明，所述的净化涂料中，每100g功能化海泡石粉中加入300～500g水性树脂乳液；净化涂料在网状骨架上的喷涂量为150～300g/cm2。
本发明中，所述水性树脂乳液为固含量在45％～70％的水性丙烯酸树脂乳液。
根据本发明，所述的有机钛酸酯选自钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四异丁酯、钛酸四正丁酯中的至少一种。
本发明中所述的网状骨架为无纺布和纱布中的一种。
以下通过具体的实施例对本发明提供的空气净化器滤芯的制备方法的优点做进一步的说明。
实施例1
一种空气净化器滤芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)向海泡石原料中加入盐酸溶液，混合搅拌35min，抽滤，洗涤，烘干得到活化的海泡石粉；
(2)将钛酸四甲酯和四氯化锡分散到无水乙醇中，加入活化的海泡石粉，超声分散处理，接着在120℃密闭反应2h，将产物离心沉淀，得到中间产物A；
(3)将聚环氧氯丙烷-二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物A，然后加入氧化还原石墨烯，超声处理，接着离心分离，将分离得到的产物在惰性气体氛围中，在450℃焙烧4h，得到功能化海泡石粉；
(4)每100g功能化海泡石粉中加入400g固含量为60％的水性丙烯酸树脂乳液，混合均匀后喷淋到无纺布上，喷涂量为200g/cm2，得到所述的空气净化器滤芯；
功能化海泡石粉包括以下重量份的原料制备得到：钛酸四甲酯22份、四氯化锡5份、海泡石粉45份、聚环氧氯丙烷-二甲胺5份、氧化还原石墨烯10份。
实施例2
一种空气净化器滤芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)向海泡石原料中加入盐酸溶液，混合搅拌30min，抽滤，洗涤，烘干得到活化的海泡石粉；
(2)将钛酸四甲酯和四氯化锡分散到无水乙醇中，加入活化的海泡石粉，超声分散处理，接着在140℃密闭反应2h，将产物离心沉淀，得到中间产物A；
(3)将聚环氧氯丙烷-二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物A，然后加入氧化还原石墨烯，超声处理，接着离心分离，将分离得到的产物在惰性气体氛围中，在480℃焙烧4h，得到功能化海泡石粉；
(4)每100g功能化海泡石粉中加入350g固含量为60％的水性丙烯酸树脂乳液，混合均匀后喷淋到无纺布上，喷涂量为250g/cm2，得到所述的空气净化器滤芯；
功能化海泡石粉包括以下重量份的原料制备得到：钛酸四甲酯18份、四氯化锡0.9份、海泡石粉40份、聚环氧氯丙烷-二甲胺4份、氧化还原石墨烯8份。
实施例3
一种空气净化器滤芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)向海泡石原料中加入盐酸溶液，混合搅拌35min，抽滤，洗涤，烘干得到活化的海泡石粉；
(2)将钛酸四甲酯和四氯化锡分散到无水乙醇中，加入活化的海泡石粉，超声分散处理，接着在130℃密闭反应2h，将产物离心沉淀，得到中间产物A；
(3)将聚环氧氯丙烷-二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物A，然后加入氧化还原石墨烯，超声处理，接着离心分离，将分离得到的产物在惰性气体氛围中，在480℃焙烧4h，得到功能化海泡石粉；
(4)每100g功能化海泡石粉中加入400g固含量为60％的水性丙烯酸树脂乳液，混合均匀后喷淋到无纺布上，喷涂量为250g/cm2，得到所述的空气净化器滤芯；
钛酸四甲酯25份、四氯化锡7.5份、海泡石粉48份、聚环氧氯丙烷-二甲胺7份、氧化还原石墨烯12份。
实施例4
一种空气净化器滤芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)向海泡石原料中加入盐酸溶液，混合搅拌30min，抽滤，洗涤，烘干得到活化的海泡石粉；
(2)将钛酸四甲酯和四氯化锡分散到无水乙醇中，加入活化的海泡石粉，超声分散处理，接着在110℃密闭反应3h，将产物离心沉淀，得到中间产物A；
(3)将聚环氧氯丙烷-二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物A，然后加入氧化还原石墨烯，超声处理，接着离心分离，将分离得到的产物在惰性气体氛围中，在400℃焙烧5h，得到功能化海泡石粉；
(4)每100g功能化海泡石粉中加入300g固含量为60％的水性丙烯酸树脂乳液，混合均匀后喷淋到无纺布上，喷涂量为150g/cm2，得到所述的空气净化器滤芯；
功能化海泡石粉包括以下重量份的原料制备得到：钛酸四甲酯15份、四氯化锡0.75份、海泡石粉35份、聚环氧氯丙烷-二甲胺3份、氧化还原石墨烯5份。
实施例5
一种空气净化器滤芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)向海泡石原料中加入盐酸溶液，混合搅拌40min，抽滤，洗涤，烘干得到活化的海泡石粉；
(2)将钛酸四甲酯和四氯化锡分散到无水乙醇中，加入活化的海泡石粉，超声分散处理，接着在150℃密闭反应1h，将产物离心沉淀，得到中间产物A；
(3)将聚环氧氯丙烷-二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物A，然后加入氧化还原石墨烯，超声处理，接着离心分离，将分离得到的产物在惰性气体氛围中，在500℃焙烧3h，得到功能化海泡石粉；
(4)每100g功能化海泡石粉中加入500g固含量为60％的水性丙烯酸树脂乳液，混合均匀后喷淋到无纺布上，喷涂量为300g/cm2，得到所述的空气净化器滤芯；
功能化海泡石粉包括以下重量份的原料制备得到：钛酸四甲酯30份、四氯化锡9份、海泡石粉55份、聚环氧氯丙烷-二甲胺8份、氧化还原石墨烯15份。
实施例6
本实施例与实施例1中空气净化器滤芯的制备方法基本相同，不同的是，所述的网状骨架采用的是纱布，即在步骤(4)中，功能化海泡石粉和水性丙烯酸树脂乳液混合后喷淋到纱布上，喷涂量为200g/cm2。
对比例1
本实施例与实施例1的空气净化器滤芯的制备方法相同，不同的是，步骤(2)中，不添加四氯化锡，即，所述的制备方法为：
一种空气净化器滤芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)向海泡石原料中加入盐酸溶液，混合搅拌35min，抽滤，洗涤，烘干得到活化的海泡石粉；
(2)将钛酸四甲酯分散到无水乙醇中，加入活化的海泡石粉，超声分散处理，接着在120℃密闭反应2h，将产物离心沉淀，得到中间产物A；
(3)将聚环氧氯丙烷-二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物A，然后加入氧化还原石墨烯，超声处理，接着离心分离，将分离得到的产物在惰性气体氛围中，在450℃焙烧4h，得到功能化海泡石粉；
(4)每100g功能化海泡石粉中加入400g固含量为60％的水性丙烯酸树脂乳液，混合均匀后喷淋到无纺布上，喷涂量为200g/cm2，得到所述的空气净化器滤芯；
功能化海泡石粉包括以下重量份的原料制备得到：钛酸四甲酯22份、海泡石粉45份、聚环氧氯丙烷-二甲胺5份、氧化还原石墨烯10份。
对比例2
本实施例与实施例1中的空气净化器滤芯的制备方法相同，不同的是，在步骤(4)中，功能化海泡石粉和水性丙烯酸树脂乳液的混合物喷涂量为100g/cm2。
对比例3
本实施例与实施例1中的空气净化器滤芯的制备方法相同，不同的是，在步骤(4)中，功能化海泡石粉和水性丙烯酸树脂乳液的混合物喷涂量为400g/cm2。
本发明实施例中提供的空气净化器滤芯通过以下方法测试性能：
1、滤芯的过滤性能试验方法
根据ASHRAE52.1-1992中所规定的试验方法，以风量550m3/hr，供给SAE AC FINE粉尘，直到压力损失变为200Pa为止，然后，计算平均粒子捕获效率(％)及过滤寿命(容尘量)(g)。此处需要说明的是，初期压力损失(Pa)是在风量550m3/hr下测量的值。
2、将上述实施例中制备得到的滤芯装填到
Figure BDA0001730037320000082
长度为200mm的聚四氟乙烯管反应器中，装填的尺寸为
Figure BDA0001730037320000083
(装填直径与聚四氟乙烯管反应器的直径相同，保证通过的气体均经过口罩滤片)；原料气的组成为：甲醛浓度10ppm，其余为空气，通气空速(GHSV)为5000h-1，由国产GD80便携式甲醛气体检测仪检测出甲醛浓度并计算得到甲醛的净化率，实验结果汇总到表1中。
表1：
Figure BDA0001730037320000081
Figure BDA0001730037320000091
结合表1的数据可以看出，本发明提供的空气净化器滤芯能确保压力损失小且能量消耗低；对空气中的污染物具有优异的净化效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种易清洗的空气净化器滤芯，其特征在于：所述的滤芯包括网状骨架及设置在网状骨架上的净化涂料，所述的净化涂料由功能化海泡石粉和水性树脂乳液复配而成；
所述的功能化海泡石粉包括以下重量份的原料制备得到：有机钛酸酯15～30份、四氯化锡0.75～9份、海泡石粉35～55份、聚环氧氯丙烷-二甲胺3～8份、氧化还原石墨烯5～15份；
上述功能化海泡石粉的制备方法为：
(1)向海泡石原料中加入盐酸溶液，混合搅拌30～40min，抽滤，洗涤，烘干得到活化的海泡石粉；
(2)将有机钛酸酯和四氯化锡分散到无水乙醇中，加入活化的海泡石粉，超声分散处理，接着在110～150℃密闭反应1～3h，将产物离心沉淀，得到中间产物A；
(3)将聚环氧氯丙烷-二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物A，然后加入氧化还原石墨烯，超声处理，接着离心分离，将分离得到的产物在惰性气体氛围中，在400～500℃焙烧3～5h，得到功能化海泡石粉。
2.根据权利要求1所述的易清洗的空气净化器滤芯，其特征在于：所述的功能化海泡石粉包括以下重量份的原料制备得到：有机钛酸酯18～25份、四氯化锡0.9～7.5份、海泡石粉40～48份、聚环氧氯丙烷-二甲胺4～7份、氧化还原石墨烯8～12份。
3.根据权利要求1所述的易清洗的空气净化器滤芯，其特征在于：所述的净化涂料中，每100g功能化海泡石粉中加入300～500g水性树脂乳液；
净化涂料在网状骨架上的喷涂量为150～300g/cm2。
4.根据权利要求1所述的易清洗的空气净化器滤芯，其特征在于：所述水性树脂乳液为固含量在45％～70％的水性丙烯酸树脂乳液。
5.根据权利要求1所述的易清洗的空气净化器滤芯，其特征在于：所述的有机钛酸酯选自钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四异丁酯、钛酸四正丁酯中的至少一种。
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