CN109589945B - 一种甲醛清除剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种甲醛清除剂及其制备方法。该甲醛清除剂含有以下质量百分含量的组分：高分子聚合物1％～5％，甲醛捕获剂1％～5％，中性硅溶胶5％～15％，三乙醇胺0.5％～2％，硫酸钙0.01～1％，余量为纯水。其适用条件温和，在常温下即具有强效的降解甲醛能力。该清除剂的组成原料对人体较为安全，在使用过程中不会产生二次污染。可以直接喷洒在空气中，用于消除空气中游离的有害气体。也可以将其喷涂在板材、家具、壁纸、织物上，用于消除其中游离的甲醛。

Description

一种甲醛清除剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种甲醛清除剂，以及该甲醛清除剂的制备方法。
背景技术
甲醛，化学式为HCHO或CH2O，分子量为30.03，又称蚁醛。无色，对人眼、鼻等有刺激作用。甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的刺激，甲醛在室内达到一定浓度时，人就有不适感，可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等。新装修的房间甲醛含量较高，是众多疾病的主要诱因。最普遍的症状就是眼睛受刺激和头痛，严重的可引起过敏性皮炎和哮喘。由于甲醛可与蛋白质反应生成氮次甲基化合物而使细胞中的蛋白质凝固变性，因而可抑制细胞机能。此外，甲醛还能和空气中的离子性氯化物反应生成二氯甲基醚，而后者是一种致癌物质。甲醛可被室内的高比表面材料吸附富集，当室内温度升高时又重新释放出来，加剧污染效应。我国《室内空气质量标准》规定室内空气中甲醛的限值为0.10mg/m3。
目前，用于消除甲醛的主要技术是采用活性炭作为吸附剂，此种方法较为简单，但净化周期长，且活性炭需要定期更换。较为理想的甲醛消除方法是催化氧化技术，该法是在催化剂的催化作用下，利用空气将甲醛催化氧化为对人类完全无害的H2O和CO2。但能在室温较为有效消除甲醛的催化剂多为贵金属催化剂，如纳米立方体CeO2负载的Pd，其制备和原料成本较高。而且光催化剂受光照条件影响大，分解甲醛的速度也不够快。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种甲醛清除剂。
本发明的第二目的在于提供上述甲醛清除剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明涉及一种甲醛清除剂，其含有以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0001921986360000021
优选地，所述甲醛清除剂含有以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0001921986360000022
优选地，所述高分子聚合物由对苯乙烯磺酸钠、丙烯酸和糖类化合物共聚合得到。
优选地，所述对苯乙烯磺酸钠、丙烯酸与糖类化合物的质量比为(5～10):(1～4):(1.5～2.5)。
优选地，所述甲醛捕获剂为己二酸二酰肼。
优选地，所述中性硅溶胶中，二氧化硅的质量百分含量为15％～30％，余量为水。
本发明还涉及所述甲醛清除剂的制备方法，包括以下步骤：向纯水中加入甲醛捕获剂和中性硅溶胶，搅拌均匀后加入三乙醇胺和硫酸钙，最后加入高分子聚合物，搅拌均匀后得到所述甲醛清除剂。
优选地，所述高分子聚合物通过以下方法制备得到：
(2)将对苯乙烯磺酸钠与聚乙烯吡咯烷酮加入水中，搅拌均匀后加入丙烯酸，在35～45℃下搅拌10～30min，得到混合溶液；
(2)向所述混合溶液中加入糖类化合物，反应10～13h，使混合溶液发生聚合反应；
(3)当所述混合溶液的旋转粘度达到2500～8000mpa·s时，终止聚合反应，得到聚合物原料；
(4)向所述聚合物原料中加水稀释，直至液体旋转粘度达到150mpa·s，得到聚合物成品。
优选地，步骤(2)中，开启紫外线灯对所述混合溶液进行照射，照射强度为5mW/cm2。
优选地，步骤(2)中，所述糖类化合物为无水葡萄糖，所述对苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸与糖类化合物的质量比为(5～10):1:(1～4):(1.5～2.5)。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种甲醛清除剂，其含有高分子聚合物、甲醛捕捉剂等物质。上述物质含有大量高分子反应官能团，这些官能团能与多种有害气体发生反应，使其转变成无害物质。无需光照，可长期大量吸附有害气体，净化空气环境。
该甲醛清除剂适用条件温和，在常温下即具有强效的降解甲醛能力，也可以去除苯、TVOC等有害气体。该清除剂的组成原料对人体较为安全，在使用过程中不会产生二次污染。可以直接喷洒在空气中，用于消除空气中游离的有害气体。也可以将其喷涂在板材、家具、壁纸、织物上，用于消除其中游离的甲醛。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明实施例涉及一种甲醛清除剂，其含有以下质量百分含量的组分：高分子聚合物1％～5％，甲醛捕获剂1％～5％，中性硅溶胶5％～15％，三乙醇胺0.5％～2％，硫酸钙0.01～1％，余量为纯水。
进一步地，该甲醛清除剂含有以下质量百分含量的组分：高分子聚合物2％，甲醛捕获剂1.5％～3％，中性硅溶胶8.5％～12.5％，三乙醇胺0.5％～1.5％，硫酸钙0.01％。
在本发明的一个实施例中，上述甲醛清除剂中的高分子聚合物是由对苯乙烯磺酸钠、丙烯酸和糖类化合物共聚合得到的。该高分子聚合物中含有氢氧基、磺基、羧基等亲水性官能团，能够捕捉空气中的水分，与空气中的有害气体发生反应。
在本发明的一个实施例中，对苯乙烯磺酸钠、丙烯酸与糖类化合物的质量比为(5～10):(1～4):(1.5～2.5)。
在本发明的一个实施例中，甲醛捕获剂为己二酸二酰肼。上述物质能够与甲醛发生加成作用，起到脱除甲醛的作用。1分子的己二酸二酰肼能与2分子甲醛反应，其反应方程式如下：
Figure BDA0001921986360000051
中性硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为mSiO2·nH2O。制备硅溶胶有不同的途径，最常用的方法有离子交换法、硅粉一步水解法、硅烷水解法等。在本发明的一个实施例中，硅溶胶中二氧化硅的质量百分含量为15％～30％，余量为水。
本发明实施例还涉及甲醛清除剂的制备方法，包括以下步骤：向纯水中加入甲醛捕获剂和中性硅溶胶，搅拌均匀后加入三乙醇胺和硫酸钙，最后加入高分子聚合物，搅拌均匀后得到甲醛清除剂。
在本发明的一个具体实施例中，甲醛清除剂的制备方法包括以下步骤：取1/2体积的纯水，将其加热至28～30℃，加入配方量的甲醛捕获剂。搅拌20～30分钟后，加入配方量的中性硅溶胶。搅拌10～20分钟后，加入配方量的三乙醇胺和硫酸钙。搅拌均匀后加入配方量的高分子聚合物。加入余量的纯水，搅拌20～30分钟后得到甲醛清除剂。
在本发明的一个实施例中，上述甲醛清除剂中的高分子聚合物通过以下方法制备得到：
(1)将对苯乙烯磺酸钠与聚乙烯吡咯烷酮加入水中，搅拌均匀后加入丙烯酸，在35～45℃下搅拌10～30min，得到混合溶液。其中，聚乙烯吡咯烷酮是作为分散剂、助溶剂和增稠剂使用。
(2)向混合溶液中加入糖类化合物，反应10～13h，使混合溶液发生聚合反应。
进一步地，可通过外界能量引发聚合反应。本发明是通过开启紫外线灯对混合溶液进行照射，照射强度为5mW/cm2。加入的糖类化合物可为聚合反应提供能量和羟基等反应基团，本发明中采用无水葡萄糖。对苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸与糖类化合物的质量比为(5～10):1:(1～4):(1.5～2.5)。
(3)当混合溶液的旋转粘度达到2500～8000mpa·s时，终止聚合反应，得到聚合物原料。
(4)向聚合物原料中加水稀释，直至液体旋转粘度达到150mpa·s，得到聚合物成品。
实施例1
高分子聚合物的制备
(1)向6重量份对苯乙烯磺酸钠和1重量份聚乙烯吡咯烷酮中加入60重量份水，搅拌均匀后加入2重量份丙烯酸，充分混合后静置20分钟，并向其中充氮气2～3分钟。将该反应体系置于反应箱中加热15～20分钟，加热的同时进行磁力搅拌。待温度达到40℃后停止加热并继续搅拌，得到混合溶液。
(2)开启紫外线灯对上述混合溶液进行照射，照射强度为5mW/cm2。照射过程中加入葡萄糖溶液(将2重量份无水葡萄糖溶于3.2重量份纯净水中得到)，使混合溶液发生聚合反应。反应时间为10～13小时。
(3)待混合溶液不出现分层或析出的情况，旋转粘度达到2500～8000mpa·s，终止聚合反应，所得的液体即为聚合物原料。
(4)向聚合物原料中加水稀释，直至液体旋转粘度达到150mpa·s，得到聚合物成品，产量为80～90kg。
甲醛清除剂的制备
(1)取50kg纯净水加热至28～30℃，加入2kg甲醛捕获剂(己二酸二酰肼)搅拌溶解，30分钟后加入10kg中性硅溶胶(质量含量20％)，搅拌10分钟后加入1kg三乙醇胺和1kg硫酸钙溶液(质量含量0.1％)。
(2)然后加入2kg高分子聚合物，继续加水至100kg，搅拌30分钟即得。
实施例2～3和对比例1～3中，高分子聚合物和甲醛清除剂的制备过程与实施例1相同，区别在于甲醛清除剂的各原料加入量发生变化。甲醛清除剂中各组分的成分和重量百分含量见表1。
表1
Figure BDA0001921986360000071
表1中，“-”代表未加入。
室温除甲醛性能测试(25℃)
按照国标QB-T2761-2006《室内空气净化产品净化效果测定方法》进行实验测试。将能够释放甲醛的1平方米的地板放置在10平方米空白舱中，放置24h后，检测空白舱中甲醛的浓度为10毫克/立方米。分别将200ml实施例1～3和对比例1～3的产品分别放置在每个空白舱中，且在空白舱中放置功率为1W的光源，24小时后，检测空白舱甲醛的浓度。甲醛的去除率＝(初始浓度-试样浓度)×100/初始浓度，测试结果见表2。
表2
实施例/对比例 甲醛去除率
实施例1 85.4％
实施例2 83.5％
实施例3 82.1％
对比例1 79.5％
对比例2 77.0％
对比例3 78.2％
对于实施例1的产品，申请人持有国家环保产品质量监督检验中心出具的检验检测报告。报告编号为No.GHB2017HB00142，签发日期为2017-4-14。能够证明实施例1的产品在室温下具有85.4％的甲醛24小时去除率。
从表2可知，使用本发明的甲醛清除剂，室温下的甲醛24小时去除率均在80％以上。当该甲醛清除剂中不含有硅溶胶、三乙醇胺和硫酸钙中的任意一种时，其甲醛清除率有不同程度的下降。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种甲醛清除剂，其特征在于，其含有以下质量百分含量的组分：
Figure FDA0003271730330000011
所述高分子聚合物由对苯乙烯磺酸钠、丙烯酸和糖类化合物共聚合得到，所述对苯乙烯磺酸钠、丙烯酸与糖类化合物的质量比为(5～10):(1～4):(1.5～2.5)。
2.根据权利要求1所述的甲醛清除剂，其特征在于，其含有以下质量百分含量的组分：
Figure FDA0003271730330000012
3.根据权利要求1或2所述的甲醛清除剂，其特征在于，所述甲醛捕获剂为己二酸二酰肼。
4.根据权利要求1或2所述的甲醛清除剂，其特征在于，所述中性硅溶胶中，二氧化硅的质量百分含量为15％～30％。
5.根据权利要求1或2所述的甲醛清除剂，其特征在于，所述高分子聚合物通过以下方法制备得到：
(1)将对苯乙烯磺酸钠与聚乙烯吡咯烷酮加入水中，搅拌均匀后加入丙烯酸，在35～45℃下搅拌10～30min，得到混合溶液；
(2)向所述混合溶液中加入糖类化合物，反应10～13h，使混合溶液发生聚合反应；
(3)当所述混合溶液的旋转粘度达到2500～8000mpa·s时，终止聚合反应，得到聚合物原料；
(4)向所述聚合物原料中加水稀释，直至液体旋转粘度达到150mpa·s，得到聚合物成品。
6.根据权利要求5所述的甲醛清除剂，其特征在于，步骤(2)中，开启紫外线灯对所述混合溶液进行照射，照射强度为5mW/cm2。
7.根据权利要求5所述的甲醛清除剂，其特征在于，步骤(2)中，所述糖类化合物为无水葡萄糖，所述对苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸与糖类化合物的质量比为(5～10):1:(1～4):(1.5～2.5)。
8.根据权利要求1至4任一项所述的甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向纯水中加入甲醛捕获剂和中性硅溶胶，搅拌均匀后加入三乙醇胺和硫酸钙，最后加入高分子聚合物，搅拌均匀后得到所述甲醛清除剂。
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