CN109331543A - 一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料及制备方法 - Google Patents

一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及空气净化领域，公开了一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料及制备方法。包括如下制备过程：（1）将活性炭粉末浸渍贵金属的硝酸盐，然后加入水合肼还原得到载有贵金属的活性炭；（2）将载有贵金属的活性炭粉浸入氯化钠溶液，使氯化钠充分浸润活性碳的微孔，然后干燥；（3）与发泡剂、扩链交联剂、配合剂与多异氰酸酯、聚酯二元醇混合后发泡成型，熟化，洗涤，制得聚氨酯泡沫空气净化过滤材料。以聚氨酯泡沫作为支撑骨架，与均匀而牢固负载贵金属的活性炭粉末融为一体，且预先采用氯化钠占位微孔，再洗脱，确保良好的微孔，具有很强的催化活性，可以在常温下分解会挥发性有机物，具有优异的空气净化效果。

Description

一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料及制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化领域，公开了一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料及制备方法。
背景技术
随着当前科技的发展和室内装修的流行，其中产生的空气污染问题也日益突出，特别是挥发性有害气体污染物的含量逐渐升高，严重威胁着人类的健康。应对这一问题的空气净化器产品也日益普及，在空气净化器中滤芯材料起到了有效去除空气中这些污染物的作用。
目前，大部分空气净化器的滤芯材料主要以活性炭、石墨烯、硅胶、光触媒等具有吸附和降解作用的物质为主，通过加工成一定形状填充在滤网中或者将净化材料喷涂粘接在网格支撑骨架上得到空气净化滤网。填充式空气净化滤网对净化材料的利用率不高，粘接式的滤网净化材料易脱落，都会影响空气净化的效果。
聚氨酯是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。聚氨酯材料性能优异，用途广泛，制品种类多，聚氨酯泡沫是聚氨酯的主要品种，约占其总量的70%，已成为近10年来发展速度最快的合成材料之一。聚氨酯泡沫是一种重要的合成材料，具有多孔性、相对密度小、比强度高等特点，根据所用原料的不同和配方的变化可制成普通软泡、高回弹泡沫及硬泡等。近年来，将聚氨酯泡沫用于空气净化网骨架材料的研究越来越受到重视。
中国发明专利申请号201711243356.8公开了一种聚氨酯纤维空调滤网的制备方法，选用的聚氨酯纤维织物的孔径为301~311μm，丝径为51~57μm；聚氨酯纤维空调滤网的制备方法包括以下步骤：（1）将石墨烯加入到庚烷中，得到石墨烯悬浮液；在搅拌条件下依次加入0.5~1L有机硅树脂、0.05~0.1L聚氨酯预聚体和5~10g固化剂，制成混合液；（2）将聚氨酯纤维织物在十三氟辛基三乙氧基硅烷中浸提后自然晾干；（3）将混合液均匀喷涂在聚氨酯纤维织物上，自然晾干得到聚氨酯纤维空调滤网。
中国发明专利申请号201610313792.7公开了一种聚氨酯泡沫空气净化滤网及其制备方法。现在还没有一种合成过程简单，负载牢固，比表面积大，净化效率高的聚氨酯泡沫空气净化滤网及其制备方法。该发明的聚氨酯泡沫空气净化滤网包括空气净化材料粉末，其特点是：还包括聚氨酯泡沫，空气净化材料粉末均匀的固定在聚氨酯泡沫内。该发明的制备方法的步骤如下：将A料、B料和空气净化材料粉末混合后高速搅拌均匀待其发泡，当刚开始有发泡趋势时，倒入模具中发泡成型，然后熟化，得到空气净化材料粉末均匀地分布于聚氨酯泡沫中的聚氨酯泡沫空气净化滤网；A料为聚氨酯泡沫制备原料，B料为多异氰酸酯。
根据上述，现有方案中用于空气净化过滤材料存在净化材料的利用率不高，存在吸附容量有限、净化效果不理想等不足之处。
发明内容
目前应用较广的聚氨酯泡沫基体材料用作空气净化滤网材料时，存在吸附容量有限、净化效果不理想等缺点，并且制备工艺复杂，成本较高。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料的制备方法，制备的具体过程为：
（1）将活性炭粉末浸渍贵金属的硝酸盐，然后加入水合肼加热至50-80℃还原1-4h，然后洗涤，干燥得到载有贵金属的活性炭；
（2）将载有贵金属的活性炭粉浸入氯化钠溶液，使氯化钠充分浸润活性碳的微孔，然后干燥；
（3）将步骤（2）得到的负载贵金属、氯化钠的活性炭与发泡剂、扩链交联剂、配合剂与多异氰酸酯、聚酯二元醇混合高速搅拌均匀，当开始有发泡趋势时，倒入模具中发泡成型，再熟化3~48h，洗涤，制得聚氨酯泡沫空气净化过滤材料。
步骤（1）所述贵金属为金、银、铂、钯、铑中的至少一种。
步骤（1）中，贵金属的硝酸盐3-5重量份、活性炭30-50重量份、水合肼1-3重量份，水70~80重量份。
步骤（1）所述浸渍的时间为12~15h。
步骤（2）所述载有贵金属的活性炭粉为25-45重量份，氯化钠10-25重量份，水40-100重量份，浸泡时间为6~10h。
步骤（3）所述发泡剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙中的至少一种。
步骤（3）所述扩链交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、二亚乙基三胺、六氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
步骤（3）所述配合剂为热稳定剂、光稳定剂、水解稳定剂、防霉剂、阻燃剂中的至少一种，为常规选择。
步骤（3）中，发泡剂2~4重量份、扩链交联剂3~5重量份、配合剂2~4重量份、多异氰酸酯57~83重量份、聚酯二元醇30-40重量份、负载有贵金属氯化钠的活性炭粉10~30重量份。
由上述方法制备得到的一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料，将活性炭粉末浸渍贵金属的硝酸盐，然后加入水合肼还原得到载有贵金属的活性炭；将载有贵金属的活性炭粉浸入氯化钠溶液，使氯化钠充分浸润活性碳的微孔，然后干燥；与发泡剂、扩链交联剂、配合剂与多异氰酸酯、聚酯二元醇混合后发泡成型，熟化，洗涤，制得聚氨酯泡沫空气净化过滤材料。以聚氨酯泡沫作为支撑骨架，与均匀而牢固负载贵金属的活性炭粉末融为一体，且预先采用氯化钠占位微孔，再洗脱，确保良好的微孔，具有很强的催化活性，可以在常温下分解会挥发性有机物，具有优异的空气净化效果。
本发明提供了一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、提出了将负载有贵金属的活性炭与聚氨酯泡沫融为一体制备聚氨酯泡沫空气净化过滤材料的方法。
2、采用等体积浸渍的方法将贵金属负载到活性炭粉末上，在微孔负载氯化钠占位，通过将聚氨酯泡沫作为支撑骨架，负载有贵金属的活性炭与聚氨酯泡沫融为一体，然后洗脱氯化钠，较佳的保证了活性炭的空隙，防止贵金属界面被聚氨酯覆盖，具有很强的催化活性，可以在常温下分解会挥发性有机物，具有优异的空气净化效果。
3、本发明的制备工艺简单，原料易得，聚氨酯成本低廉，适合规模化生产。
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）将硝酸银5重量份、活性炭30重量份、水70重量份分散均匀，浸渍的时间为12h，然后加入水合肼1重量份，加热至80℃还原1h，然后洗涤，干燥得到载有贵金属的活性炭；
（2）将载有贵金属的活性炭粉浸入氯化钠溶液，载有贵金属的活性炭粉25重量份，氯化钠10重量份，水40重量份，浸泡时间为6h，使氯化钠充分浸润活性碳的微孔，然后干燥，使氯化钠占位活性炭的微孔，落在贵金属界面；
（3）将步骤（2）得到的负载贵金属、氯化钠的活性炭30重量份、发泡剂碳酸氢铵4重量份、扩链交联剂过氧化二苯甲酰3重量份、配合剂氢氧化镁阻燃剂2重量份、二异氰酸酯57重量份、聚酯二元醇30重量份混合后高速搅拌均匀，当开始有发泡趋势时，倒入模具中发泡成型，再熟化3h，洗涤除脱氯化钠，干燥制得聚氨酯泡沫空气净化过滤材料。
实施例2
（1）将硝酸银5重量份、活性炭30重量份、水70重量份分散均匀，浸渍的时间为15h，然后加入水合肼2重量份，加热至600℃还原2h，然后洗涤，干燥得到载有贵金属的活性炭；
（2）将载有贵金属的活性炭粉浸入氯化钠溶液，载有贵金属的活性炭粉25重量份，氯化钠25重量份，水100重量份，浸泡时间为10h，使氯化钠充分浸润活性碳的微孔，然后干燥，使氯化钠占位活性炭的微孔，落在贵金属界面；
（3）将步骤（2）得到的负载贵金属、氯化钠的活性炭10重量份、发泡剂碳酸氢钠2重量份、扩链交联剂过氧化二异丙苯3重量份、配合剂光稳定剂受阻酚衍生物2重量份、二异氰酸酯60重量份、聚酯二元醇30重量份混合后高速搅拌均匀，当开始有发泡趋势时，倒入模具中发泡成型，再熟化6h，洗涤除脱氯化钠，干燥制得聚氨酯泡沫空气净化过滤材料。
实施例3
（1）将硝酸银3重量份、活性炭30重量份、水70重量份分散均匀，浸渍的时间为15h，然后加入水合肼3重量份，加热至80℃还原4h，然后洗涤，干燥得到载有贵金属的活性炭；
（2）将载有贵金属的活性炭粉浸入氯化钠溶液，载有贵金属的活性炭粉45重量份，氯化钠25重量份，水100重量份，浸泡时间为10h，使氯化钠充分浸润活性碳的微孔，然后干燥，使氯化钠占位活性炭的微孔，落在贵金属界面；
（3）将步骤（2）得到的负载贵金属、氯化钠的活性炭20重量份、发泡剂碳酸氢铵4重量份、扩链交联剂过氧化二苯甲酰5重量份、配合剂光稳定剂4重量份、二异氰酸酯70重量份、聚酯二元醇35重量份混合后高速搅拌均匀，当开始有发泡趋势时，倒入模具中发泡成型，再熟化12h，洗涤除脱氯化钠，干燥制得聚氨酯泡沫空气净化过滤材料。
实施例4
（1）将硝酸银4重量份、活性炭40重量份、水80重量份分散均匀，浸渍的时间为15h，然后加入水合肼3重量份，加热至80℃还原4h，然后洗涤，干燥得到载有贵金属的活性炭；
（2）将载有贵金属的活性炭粉浸入氯化钠溶液，载有贵金属的活性炭粉25重量份，氯化钠10重量份，水40重量份，浸泡时间为10h，使氯化钠充分浸润活性碳的微孔，然后干燥，使氯化钠占位活性炭的微孔，落在贵金属界面；
（3）将步骤（2）得到的负载贵金属、氯化钠的活性炭30重量份、发泡剂碳酸氢铵4重量份、扩链交联剂过氧化二苯甲酰4重量份、配合剂磷阻燃剂4重量份、二异氰酸酯80重量份、聚酯二元醇40重量份混合后高速搅拌均匀，当开始有发泡趋势时，倒入模具中发泡成型，再熟化5h，洗涤除脱氯化钠，干燥制得聚氨酯泡沫空气净化过滤材料。
对比例1
对比例1没有在活性炭碳预负载氯化钠，其他条件与实施例6相同。由于未使用氯化钠与负载活性炭，容易造成活性炭微孔被聚氨酯堵塞，而且贵金属界面被封闭，从而影响空隙吸附、杀菌性。
将实施例1-4、对比例1得到的滤网材料裁切为30cm×20cm×1cm的滤材，用于空调的净风系统，对同一空气进行净化测试，测试过滤后空气细菌菌落数变化，衡量杀菌效果；测试对空气中甲醛的吸附净化，衡量滤材的吸附效果。如表1所示。
表1：

Claims (10)

1.一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：
（1）将活性炭粉末浸渍贵金属的硝酸盐，然后加入水合肼加热至50-80℃还原1-4h，然后洗涤，干燥得到载有贵金属的活性炭；
（2）将载有贵金属的活性炭粉浸入氯化钠溶液，使氯化钠充分浸润活性碳的微孔，然后干燥；
（3）将步骤（2）得到的负载贵金属、氯化钠的活性炭与发泡剂、扩链交联剂、配合剂与多异氰酸酯、聚酯二元醇混合高速搅拌均匀，当开始有发泡趋势时，倒入模具中发泡成型，再熟化3~48h，洗涤，制得聚氨酯泡沫空气净化过滤材料。
2.根据权利要求1所述一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述贵金属为金、银、铂、钯、铑中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，贵金属的硝酸盐3-5重量份、活性炭30-50重量份、水合肼1-3重量份，水70~80重量份。
4.根据权利要求1所述一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述浸渍的时间为12~15h。
5.根据权利要求1所述一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述载有贵金属的活性炭粉为25-45重量份，氯化钠10-25重量份，水40-100重量份，浸泡时间为6~10h。
6.根据权利要求1所述一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述发泡剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述扩链交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、二亚乙基三胺、六氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
8.根据权利要求1所述一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述配合剂为热稳定剂、光稳定剂、水解稳定剂、防霉剂、阻燃剂中的至少一种。
9.根据权利要求1所述一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，发泡剂2~4重量份、扩链交联剂3~5重量份、配合剂2~4重量份、多异氰酸酯57~83重量份、聚酯二元醇30-40重量份、负载有贵金属氯化钠的活性炭粉10~30重量份。
10.权利要求1~9任一项所述方法制备得到的一种聚氨酯泡沫空气净化过滤材料。
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