CN109847544A - 一种高效释放负离子的空气净化材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种高效释放负离子的空气净化材料及制备方法，所述空气净化材料是先制得表面烃基化的电气石粉末，然后与二氧化钛粉末、硅胶、合成树脂、活性炭和硅藻土粉混合，形成浸润乳胶，再以水刺无纺布作为基材，通过浸浆、挤压、定型、固化冷却工序而制得。本发明提供的空气净化材料中，表面烃基化的电气石粉在与活性炭粉、合成树脂形成的乳胶液中，分散均匀，不会发生团聚，通过水刺无纺布的浸润成型，电气石粉均匀分布于所得空气净化材料中，负离子释放能力得到极大的提高，有效地解决了传统空气净化材料负离子释放量不足的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，特别是涉及一种高效释放负离子的空气净化材料及制备方法。
背景技术
负离子是带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称。空气中的负离子种类很多，包括电子和各种气体分子反应产生的负离子如氧气负离子等。负离子对人体有众多益处：使细胞活化，通过对细胞膜发生作用；净化血液，促进新陈代谢；恢复疲劳；增强抗病能力；抑制肿瘤细胞生长；改善过敏体质等。对空气负离子的作用进行大量观测和临床试验证明，对人体健康作用更为有效和明显的负离子是水化羟基负离子OH﹣(H2O)m，即羟基负离子。这种负离子在空气中存活的周期更长，运移距离远，同时它还通过物理吸附、化学分解、电性中和等综合方式起到净化室内空气的作用。
目前，市场上开发了多种通过释放负离子来净化空气的材料和产品。比如通过电晕作用产生负离子的空气净化机，通过通电和紫外灯照射的负氧离子空调机，通过光催化作用的光触媒材料以及采用电气石简单加工生产的负离子材料等。但它们在安全性、空气净化效率等方面存在缺陷和不足。空气净化机和负离子空气发生机在产生负离子的同时会产生臭氧和氮氧化物等对人体有害的气体。
电气石是含有硼、铝、钠、铁和锂的结构和成分复杂的环状含硼硅酸盐矿物，具有永久的自发极化效应，能够释放负离子和远红外线等功能，作为一种环保的负离子释放材料广泛地应用于诸多领域。在空气净化领域中，普遍是将电气石粉与其他功能性净化材料混合，作为空气净化器滤芯材料。但电气石是一种极性分子材料，加工到一定细度后会产生一种自聚现象，很难将自聚的粉团打开。另外电气石极性亲水性的表面结构，与聚合物粘结剂等材料表面性能差异大，难以与其它材料牢固结合在一起。导致这类负离子空气净化材料负离子释放量小，其浓度不足以来净化空气而且对人体起到健康的作用。
中国发明专利申请号201810555555.0公开了一种负离子空气净化材料及其制备方法，本发明提供的负离子空气净化材料，对现有的电气石负离子释放材料进行了改进和加工，在以电气石为基料的基础上，添加稀土氧化物、半导体催化材料、奇冰石粉末、石墨烯复合物、杀菌中草药粉，上述各成分促使电气石的性能发挥更加彻底，释放的负离子显著增加，同时，配方中还加入了杀菌中草药粉对空气中的细菌等有害物质进行了清除，最终使得室内的空气得到很好的净化。中国发明专利申请号201410012041.2公开了一种空气净化剂，其制备原料含有：硅藻土粉、沸石粉、麦饭石粉、电气石粉、活性炭粉，海泡石粉、二氧化钛粉，并采用如下方法制备：（1）将硅藻土粉、沸石粉、麦饭石粉、电气石粉、活性炭粉，海泡石粉、二氧化钛粉混合；（2）将步骤（1）所得混合物造粒；（3）烘干步骤（2）造粒后所得混合物。
为了在确保空气净化材料具有良好空气净化能力的同时，具备高效释放负离子的能力，有必要提出一种新型可高效释放负离子的空气净化材料，进而提高空气净化材料的负离子释放能力。
发明内容
针对目前空气净化材料中添加电气石进行释放负离子的技术方法中，电气石粉存在易团聚、负离子释放量小的缺陷，本发明提出一种高效释放负离子的空气净化材料及制备方法，从而有效改善了电气石粉的分散性，制得的空气净化材料具有良好的负离子释放性能。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种高效释放负离子的空气净化材料的制备方法，所述空气净化材料是先制得表面烃基化的电气石粉末，然后与二氧化钛粉末、硅胶、合成树脂、活性炭和硅藻土粉混合，形成浸润乳胶，再以水刺无纺布作为基材，通过浸浆、挤压、定型、固化冷却工序而制得，具体制备方法如下：
（1）将硬脂酸钠加入无水乙醇中，然后加入电气石粉末，在恒温水浴中搅拌反应，反应结束后对混合液进行真空抽滤，洗涤，干燥，得到表面烃基化的电气石粉；
（2）将二氧化钛粉末、活性炭和硅藻土粉加入到无水乙醇中，分散均匀，然后加入硅胶和合成树脂，搅拌形成乳胶液，再加入表面烃基化的电气石粉，超声震荡，使电气石粉均匀地分散在乳胶液之中，得到混合乳胶液；
（3）将水刺无纺布上机，先通过混合乳胶液充分浸润受浆，然后通过挤压形成主体材料，接着进入热气泵负压仓，通过热气冲击贯穿形成微孔分布于主体材料之中，最后固化冷却，得到高效释放负离子的空气净化材料。
优选的，步骤（1）中所述恒温水浴的温度为60-70℃，搅拌的转速为200-300rpm，反应30-40min。
优选的，步骤（1）中所述洗涤采用丙酮，洗涤次数为3-4次。
优选的，步骤（1）中所述表面烃基化的电气石粉制备中，无水乙醇、电气石粉末、硬脂酸钠的质量比例为100:40-60:8-12。
优选的，步骤（2）中所述超声震荡的超声波频率为40-50kHz，时间为50-60min。
优选的，所述合成树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚1-丁烯中的一种或两种以上的组合。
优选的，步骤（2）中，无水乙醇、二氧化钛粉末、活性炭、硅藻土粉、硅胶、合成树脂、表面烃基化的电气石粉的质量比例为100:12-16:10-15:11-16:11-16:15-20:14-18。
优选的，所述水刺无纺布的纤维原料为涤纶、锦纶、丙纶、甲壳素纤维、天丝、蚕丝、竹纤维、木浆纤维、海藻纤维中的一种或两种以上的组合。
优选的，步骤（3）中所述浸润受浆的时间为60-80min。
本发明还提供一种上述的制备方法制备得到的一种高效释放负离子的空气净化材料。
现有的具备负离子释放能力的空气净化材料中，添加电气石粉存在易团聚、负离子释放量小的缺陷，限制了其应用。鉴于此，本发明提出一种高效释放负离子的空气净化材料及制备方法，将硬脂酸钠溶于乙醇溶液，然后加入电气石粉末，在恒温水浴中搅拌反应一定时间后，对混合液真空抽滤，然后用丙酮溶液洗涤三次，干燥后得到表面烃基化的电气石粉；将二氧化钛粉末、活性炭和硅藻土粉加入到无水乙醇溶液中，分散均匀，然后加入硅胶和合成树脂，形成乳胶液，最后再加入改性后的电气石粉，超声震荡，使电气石粉均匀地分散在乳胶液之中；将水刺无纺布上机，通过步骤b中配制好的乳胶液充分浸润受浆，然后通过挤压形成主体材料，然后再进入热气泵负压仓通过热气冲击贯穿形成若干微孔分布在主体材料之中，最后固化冷却形成及得到了高效释放负离子的空气净化材料。本发明提供的空气净化材料中，表面烃基化的电气石粉在与活性炭粉、合成树脂形成的乳胶液中，分散均匀，不会发生团聚，通过水刺无纺布的浸润成型，电气石粉均匀分布于所得空气净化材料中，负离子释放能力得到极大的提高，有效地解决了负离子释放量不足的缺陷。
本发明提出一种高效释放负离子的空气净化材料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明采用硬脂酸钠的乙醇溶液对电气石粉末进行了表面改性，电气石粉体表面与硬脂酸钠发生了化学偶联反应，得到了表面烃基化的电气石粉，在与活性炭粉、合成树脂形成的乳胶液中，表面烃基化的电气石粉分散均匀，不会发生团聚。
2、本发明通过水刺无纺布的浸润成型，电气石粉均匀分布在该空气净化材料中，负离子释放能力得到极大的提高，有效地解决了负离子释放量不足的缺陷。
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）将硬脂酸钠加入无水乙醇中，然后加入电气石粉末，在恒温水浴中搅拌反应，反应结束后对混合液进行真空抽滤，洗涤，干燥，得到表面烃基化的电气石粉；恒温水浴的温度为65℃，搅拌的转速为250rpm，反应35min；洗涤采用丙酮，洗涤次数为3次；表面烃基化的电气石粉制备中，无水乙醇、电气石粉末、硬脂酸钠的质量比例为100:50:10；
（2）将二氧化钛粉末、活性炭和硅藻土粉加入到无水乙醇中，分散均匀，然后加入硅胶和合成树脂，搅拌形成乳胶液，再加入表面烃基化的电气石粉，超声震荡，使电气石粉均匀地分散在乳胶液之中，得到混合乳胶液；超声震荡的超声波频率为45kHz，时间为55min；混合乳胶液中，无水乙醇、二氧化钛粉末、活性炭、硅藻土粉、硅胶、合成树脂、表面烃基化的电气石粉的质量比例为100:14:12:14:14:18:16；合成树脂为聚苯乙烯；
（3）将水刺无纺布上机，先通过混合乳胶液充分浸润受浆，然后通过挤压形成主体材料，接着进入热气泵负压仓，通过热气冲击贯穿形成微孔分布于主体材料之中，最后固化冷却，得到高效释放负离子的空气净化材料；浸润受浆的时间为70min；水刺无纺布的纤维原料为竹纤维。
测试方法：
将本实施例制备获得的空气净化材料进行性能测试，利用泰思肯SEM扫描电镜观察电气石粉在空气净化材料中的分散特征，得到结果如表1所示；
将本实施例制备获得的空气净化材料进行负离子释放性能测试，室温25℃，湿度为55%条件下进行测试，实验室（5m×4m×3m）充分通风后关闭门窗，将空气净化材料置于实验室中央，15分钟，在负离子发生器沿线上距离发生器不同距离处放置检测器，风速为0，使风向与发生器沿线垂直。距离以发生器前端至检测窗中心计；记录不同距离处检测器读数的值，计算平均值，得到结果如表1所示。
实施例2
（1）将硬脂酸钠加入无水乙醇中，然后加入电气石粉末，在恒温水浴中搅拌反应，反应结束后对混合液进行真空抽滤，洗涤，干燥，得到表面烃基化的电气石粉；恒温水浴的温度为60℃，搅拌的转速为200rpm，反应40min；洗涤采用丙酮，洗涤次数为4次；表面烃基化的电气石粉制备中，无水乙醇、电气石粉末、硬脂酸钠的质量比例为100:40:8；
（2）将二氧化钛粉末、活性炭和硅藻土粉加入到无水乙醇中，分散均匀，然后加入硅胶和合成树脂，搅拌形成乳胶液，再加入表面烃基化的电气石粉，超声震荡，使电气石粉均匀地分散在乳胶液之中，得到混合乳胶液；超声震荡的超声波频率为40kHz，时间为60min；混合乳胶液中，无水乙醇、二氧化钛粉末、活性炭、硅藻土粉、硅胶、合成树脂、表面烃基化的电气石粉的质量比例为100:12:10:11:11:15:14；合成树脂为聚氯乙烯；
（3）将水刺无纺布上机，先通过混合乳胶液充分浸润受浆，然后通过挤压形成主体材料，接着进入热气泵负压仓，通过热气冲击贯穿形成微孔分布于主体材料之中，最后固化冷却，得到高效释放负离子的空气净化材料；浸润受浆的时间为60min；水刺无纺布的纤维原料为丙纶。
采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
实施例3
（1）将硬脂酸钠加入无水乙醇中，然后加入电气石粉末，在恒温水浴中搅拌反应，反应结束后对混合液进行真空抽滤，洗涤，干燥，得到表面烃基化的电气石粉；恒温水浴的温度为70℃，搅拌的转速为300rpm，反应30min；洗涤采用丙酮，洗涤次数为3次；表面烃基化的电气石粉制备中，无水乙醇、电气石粉末、硬脂酸钠的质量比例为100: 60: 12；
（2）将二氧化钛粉末、活性炭和硅藻土粉加入到无水乙醇中，分散均匀，然后加入硅胶和合成树脂，搅拌形成乳胶液，再加入表面烃基化的电气石粉，超声震荡，使电气石粉均匀地分散在乳胶液之中，得到混合乳胶液；超声震荡的超声波频率为50kHz，时间为50min；混合乳胶液中，无水乙醇、二氧化钛粉末、活性炭、硅藻土粉、硅胶、合成树脂、表面烃基化的电气石粉的质量比例为100: 16: 15: 16: 16:20: 18；合成树脂为聚丙烯；
（3）将水刺无纺布上机，先通过混合乳胶液充分浸润受浆，然后通过挤压形成主体材料，接着进入热气泵负压仓，通过热气冲击贯穿形成微孔分布于主体材料之中，最后固化冷却，得到高效释放负离子的空气净化材料；浸润受浆的时间为80min；水刺无纺布的纤维原料为锦纶。
采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
实施例4
（1）将硬脂酸钠加入无水乙醇中，然后加入电气石粉末，在恒温水浴中搅拌反应，反应结束后对混合液进行真空抽滤，洗涤，干燥，得到表面烃基化的电气石粉；恒温水浴的温度为66℃，搅拌的转速为260rpm，反应34min；洗涤采用丙酮，洗涤次数为4次；表面烃基化的电气石粉制备中，无水乙醇、电气石粉末、硬脂酸钠的质量比例为100:48:11；
（2）将二氧化钛粉末、活性炭和硅藻土粉加入到无水乙醇中，分散均匀，然后加入硅胶和合成树脂，搅拌形成乳胶液，再加入表面烃基化的电气石粉，超声震荡，使电气石粉均匀地分散在乳胶液之中，得到混合乳胶液；超声震荡的超声波频率为46kHz，时间为54min；混合乳胶液中，无水乙醇、二氧化钛粉末、活性炭、硅藻土粉、硅胶、合成树脂、表面烃基化的电气石粉的质量比例为100:15:13:13:15:17:17；合成树脂为聚乙烯；
（3）将水刺无纺布上机，先通过混合乳胶液充分浸润受浆，然后通过挤压形成主体材料，接着进入热气泵负压仓，通过热气冲击贯穿形成微孔分布于主体材料之中，最后固化冷却，得到高效释放负离子的空气净化材料；浸润受浆的时间为68min；水刺无纺布的纤维原料为涤纶。
采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
对比例1
对比例1与实施例1相比，未对电气石粉进行表面烃基化改性，制得的空气净化材料采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
表1：
| 性能指标 | 电气石粉分散特征 | 负离子释放量（个/cm<sup>3</sup>） |
| 实施例1 | 分散均匀 | 11045 |
| 实施例2 | 分散均匀 | 11061 |
| 实施例3 | 分散均匀 | 11033 |
| 实施例4 | 分散均匀 | 11051 |
| 对比例1 | 团聚严重 | 1332 |
Claims (10)
1.一种高效释放负离子的空气净化材料的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
（1）将硬脂酸钠加入无水乙醇中，然后加入电气石粉末，在恒温水浴中搅拌反应，反应结束后对混合液进行真空抽滤，洗涤，干燥，得到表面烃基化的电气石粉；
（2）将二氧化钛粉末、活性炭和硅藻土粉加入到无水乙醇中，分散均匀，然后加入硅胶和合成树脂，搅拌形成乳胶液，再加入表面烃基化的电气石粉，超声震荡，使电气石粉均匀地分散在乳胶液之中，得到混合乳胶液；
（3）将水刺无纺布上机，先通过混合乳胶液充分浸润受浆，然后通过挤压形成主体材料，接着进入热气泵负压仓，通过热气冲击贯穿形成微孔分布于主体材料之中，最后固化冷却，得到高效释放负离子的空气净化材料。
2.根据权利要求1所述的一种高效释放负离子的空气净化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述恒温水浴的温度为60-70℃，搅拌的转速为200-300rpm，反应30-40min。
3.根据权利要求1所述的一种高效释放负离子的空气净化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述洗涤采用丙酮，洗涤次数为3-4次。
4.根据权利要求1所述的一种高效释放负离子的空气净化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述表面烃基化的电气石粉制备中，无水乙醇、电气石粉末、硬脂酸钠的质量比例为100:40-60:8-12。
5.根据权利要求1所述的一种高效释放负离子的空气净化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述超声震荡的超声波频率为40-50kHz，时间为50-60min。
6.根据权利要求1所述的一种高效释放负离子的空气净化材料的制备方法，其特征在于，所述合成树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚1-丁烯中的一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1所述的一种高效释放负离子的空气净化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，无水乙醇、二氧化钛粉末、活性炭、硅藻土粉、硅胶、合成树脂、表面烃基化的电气石粉的质量比例为100:12-16:10-15:11-16:11-16:15-20:14-18。
8.根据权利要求1所述的一种高效释放负离子的空气净化材料的制备方法，其特征在于，所述水刺无纺布的纤维原料为涤纶、锦纶、丙纶、甲壳素纤维、天丝、蚕丝、竹纤维、木浆纤维、海藻纤维中的一种或两种以上的组合。
9.根据权利要求1所述的一种高效释放负离子的空气净化材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述浸润受浆的时间为60-80min。
10.权利要求1-9任一权项所述的制备方法制备得到的一种高效释放负离子的空气净化材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190607 |