CN110093814B - 一种多效室内空气质量保障纸的制备方法及得到的产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多效室内空气质量保障纸的制备方法及得到的产品。它需要解决提高空气净化效果，提高基层与功能层的结合力，又不必担心可能的二次污染等问题。制备方法按如下步骤：1）将活性反应物质配制成重量百分含量为5‑15%的水溶液均匀涂覆在纸质基材的一个表面，干燥后形成反应层；2）将吸附层物质配置成重量百分含量为2‑10%的水分散液，均匀涂覆在反应层表面，干燥后形成吸附层；3）将粒径为1‑20 nm的催化层物质配制成重量百分含量为0.3‑2.0%的水分散液，均匀涂覆在吸附层表面，干燥后形成催化层，从而得到纸质基材一面依次有反应层、吸附层和催化层的产品，三层总厚度为30‑60μm。

Description

一种多效室内空气质量保障纸的制备方法及得到的产品

技术领域

本发明属于功能纸张制造领域，具体涉及一种多效室内空气质量保障纸的制备方法及得到的产品。

背景技术

现代人每天有约80％-90％的时间在室内度过，每天呼吸的绝大部分空气是室内空气。随着人们对居室美观质量的高要求，各类木质材料及墙体油漆、人造板胶黏剂、内墙涂料、各式壁纸、家具等大量应用于室内装饰装修中。但是，上述室内装修材料在装修、使用过程中都会缓慢的释放出大量的甲醛、苯、氨和挥发性有机化合物，这已经成为室内空气环境污染的主要来源之一和空气质量下降的主要影响因素，长期生活在这样环境里的人容易患上“不良建筑物综合症”。因此，开发高效、长久、全面、低成本的空气净化技术及产品显得十分重要。

传统空气净化类纸基材料所用功能材料通常采用共混涂覆方式，即将所有成分按一定配比进行共混并涂覆在纸张表面。例如，申请号为200810041446.3的中国专利文献公开了一种能净化空气的功能型壁纸材料，将二氧化钛纳米级微粉、二氧化硅纳米级微粉、氧化锌微粉、负离子微粉、无机抗菌粉、三氧化二铁、导电粉、聚苯胺、聚氯乙烯、钛白粉、邻苯二甲酸二辛酯、碳酸钙、助剂等全部材料按照比例称量，然后在容器内混合，搅拌均匀成糊料，从而制得PVC功能型壁纸材料(该材料是一种糊料)，这种使用方法往往使得各主要组分(如光催化纳米二氧化钛)结构被大量包埋，无法暴露在外与室内空气充分接触，影响净化效果。

中国专利文献CN103469987A公开了一种“环保型除甲醛防霉抗菌壁纸”,它在基层表面上设有吸附层，吸附层表面上设有涂布层。所述吸附层上有吸附剂：改性分子筛、活性炭、硅藻土；所述涂布层由以下质量百分比的材料组成：PVC：35-45份、抗菌剂5-10份、防霉剂:3-4份、负离子粉:5-15份、钛白粉：4-5份、天然石膏：5-10份。该申请称壁纸有着环保、除甲醛、抗菌、防霉的作用。但是该壁纸有几点不足，一是基层系无纺布、化纤布、纯棉布等，织物结构比较松散，其上直接涂覆吸附层，牢度不够好，容易剥落。二是仅有吸附层-涂布层，净化效果还显不足。特别是被吸附的甲醛细菌等依旧保持在壁纸内，或壁纸日久老化、功能层剥落等，还存在着二次污染的问题。

发明内容

为了解决上述技术中存在的不足和缺点，本发明需要解决的技术问题是，增加新的功能涂层，提高空气净化效果，提高基层与功能层的结合力，又不必担心可能的二次污染。

本发明需要解决的另一技术问题是，提高产品在小空间的空气净化效果。

本发明的多效室内空气质量保障纸的制备方法，按如下步骤：

1)首先将活性反应物质配制成重量百分含量为5-15％的水溶液均匀涂覆在纸质基材的一个表面，干燥后形成反应层，厚度为10-30μm；所述活性反应物质选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酰肼、氨基脲、尿素、乙酰乙酸甲酯、丙二酸二甲酯中的一种或几种；所述纸质基材选自无纺纸、PVC覆膜纸、无纺布、文化纸中的一种；

2)随后将吸附层物质配置成重量百分含量为2-10％的水分散液，均匀涂覆在反应层表面，干燥后形成吸附层；所述吸附层物质选自沸石分子筛、活性炭、吸附树脂、多孔氧化铝、硅胶、硅藻土、海泡石、高岭土中的一种或几种；

3)最后将粒径为1-20nm的催化层物质配制成重量百分含量为0.3-2.0％的水分散液，均匀涂覆在吸附层表面，干燥后形成催化层，厚度为5-15nm，从而得到纸质基材一面依次有反应层、吸附层和催化层的产品；所述催化层物质选自锐钛矿型纳米二氧化钛、金红石型纳米二氧化钛、纳米氧化锌中的一种或几种；

上述纸质基材一面的反应层、吸附层和催化层三层总厚度为30-60μm(优选为40-50μm)。反应层、吸附层和催化层，通称功能层。

所述的纸质基材各类纸张均可，如不同定量的文化纸、天然纤维原纸等，纸质基材优选为高定量的，选自定量为80-120g/m²的无纺纸、定量为120-150g/m²的PVC覆膜纸、定量为150-260g/m²的无纺布、定量为80-120g/m²的文化纸中的一种。

所述的活性反应物质的水溶液重量百分含量为8-10％；所述的吸附层物质的水分散液的重量百分含量为5-8％；所述的催化层物质粒径为5-10nm，催化层物质的水分散液重量百分含量为0.5-1.0％。

作为优选，所述的纸质基材另一个表面，按上述步骤依次涂覆有反应层、吸附层和催化层。

本发明的催化层(外层)能够持久分解室内空气污染物，并具有防霉、杀菌、释放负离子、祛异味等。

本发明的吸附层(中层)利用吸附层物质的高孔隙率多孔结构，能够有效地大量吸附空气中的化学污染物、微细杂质颗粒及致病菌等，将其固着在孔隙结构中，一方面可以有效减少室内空气中游离的污染物含量，另一方面有利于反应层或催化层降解消除。

本发明的反应层(里层)反应物质含有大量活性基团，易与纸基纤维、吸附物质及纳米催化物质等产生相对稳定的物理键合作用，不但起到粘合作用，使纸质基材与中、外层结合得更加紧密、更加牢固，防止中、外层脱落；又能够快速捕捉室内空气(包括从纸质基材背面穿透来的空气)中游离甲醛等主要污染物，与之发生不可逆反应，从而达到协同消除室内空气污染物的目的(当避光/弱光条件下催化层净化效果减弱时，反应层可发挥主要净化作用，从而起到协同消除污染物的作用)，是本发明的一个创新点。

本发明整个功能涂层体系是多级分层结构，越往外(相对于纸质基材)粒子的粒径越小，外层为催化层，总厚度仅为5-15nm，且该层由纳米多孔催化组成，其随机分布不会遮挡、阻碍在内的中、内层物质发挥效能；中层为吸附层，由大量高孔隙率吸附材料组成，自身具有高孔隙结构，不会影响反应层作用；里层为反应层，通过上述中、外层结构可发挥自身作用。多层涂覆可保证各类功能层材料的微观结构分布错落有序，内部互相联通形成微细通道结构，协同完成空气净化目的。

本发明解决另一技术问题的方案是，在保障纸两面均匀压制有若干条间距为35-80mm的折痕，奇数条折痕设在正面，偶数条折痕设在反面。这样便于将保障纸折叠成锯齿状，以搁放在小空间(如壁橱、抽屉等部位)内。此时纸张的两面凌空，都能接触到空气，其净化效果会比保障纸平放要好。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1、本发明保障纸的净化功能层有三层，兼具快速反应、高效吸附及持久催化等多种空气净化效果。

2、本发明的保障纸的中、外层与基层的结合更牢固，大大减少了脱落。

3、两面均涂覆有功能层的保障纸，与空气进行接触的面面积倍增，在净化效果接近的情况下，产品的用量可下降近一半。

4、本发明的保障纸用后丢弃，不存在室内二次污染的担心。

5、两面有折痕的保障纸，无需悬挂，特别适用于小空间搁放使用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种多效室内空气质量保障纸，以定量为80-120g/m²的普通无纺纸为基材，首先将重量百分含量为10％的聚丙烯酰胺的水溶液均匀地分散喷涂在纸质基材表面，干燥后形成反应层(厚度为25μm)；随后将沸石分子筛与多孔氧化铝按80:20的重量比混合均匀后配置成重量百分含量为5％的水分散液，均匀地喷涂在反应层表面，干燥后形成吸附层(厚度为24μm)；最后将重量百分含量为1％、粒径为5nm的锐钛矿型纳米二氧化钛的水分散液均匀地分散喷涂在吸附层表面，干燥后形成催化层(厚度为8nm)，最终得产品。

一、本例产品净化效果检测。检测条件：

1.纸张尺寸：8K纸尺寸(260mm×370mm)

2.甲醛去除率：参考JC/T 1074-2008所述方法对空气质量保障纸进行检测，将多效室内空气保障纸平铺置于1.5m³玻璃反应舱中，检测结果：其甲醛去除率为91.5％(平均值，24h)，高于国家规定的80％。

3.甲醛净化效果持久性：参考JC/T 1074-2008所述方法对空气质量保障纸进行检测，将多效室内空气保障纸平铺置于1.0m³玻璃反应舱中，检测结果：其甲醛净化效果持久性为80.2％(平均值，24h)，高于国家规定的65％。经检测：甲醛去除率达到92％，甲醛净化持久率达到81％，抗菌率达到91％以上(供试菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)。

二、在相同条件下，对没有反应层结构的室内空气保障纸进行检测，比较如下

上表可见，无反应层的甲醛去除效果、持久性及抗菌性均有较大下降。

同时，通过毛刷表面擦拭对室内空气质量保障纸涂层的牢固性进行验证，结果表明：具有反应层的室内空气质量保障纸具有较好的涂层牢固性，失重率为0.68％；无反应层的室内空气质量保障纸具有较好的涂层牢固性，失重率为3.20％。说明反应层具有良好的粘结作用，可以有效防止中、外层脱落。

再在本例保障纸两面均匀压制出若干条间距为50mm的折痕，奇数条折痕设在正面，偶数条折痕设在反面。使用时将保障纸折叠为锯齿形状，搁放于小空间。对比试验结果如下：

上表可见，保障纸成锯齿状搁放的净化效果比平放确有所提高。

实施例2

一种多效室内空气质量保障纸，以定量为120-150g/m²的PVC覆膜纸为基材，首先将聚丙烯酰胺与乙酰乙酸甲酯按50∶50的重量比混合均匀后配置成重量百分含量为10％的水溶液，均匀地分散喷涂在纸质基材表面，干燥后形成反应层(厚度为22μm)；随后将重量百分含量为5％的沸石分子筛水分散液均匀地喷涂在反应层表面，干燥后形成吸附层(厚度为21μm)；最后将粒径为10nm的锐钛矿型纳米二氧化钛与金红石型纳米二氧化钛按75∶25的重量比混合均匀后配置成重量百分含量为1％的水分散液，均匀地分散喷涂在吸附层表面，干燥后形成催化层(厚度为12nm)；最终得产品。

经检测：甲醛去除率达到90％，甲醛净化持久率达到82％，抗菌率达到93％以上(供试菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)。

实施例3

一种多效室内空气质量保障纸，以定量为200-260g/m²的无纺布为基材，首先将聚丙烯酰胺与尿素按20∶80的重量比混合均匀后配置成重量百分含量为10％的水分散液，均匀地分散喷涂在纸质基材表面，干燥后形成反应层(厚度为18μm)；随后将沸石分子筛与硅藻土按50∶50的重量比混合均匀后配置成重量百分含量为5％的水分散液，随后均匀地喷涂在反应层表面，干燥后形成吸附层；最后将粒径为5nm的锐钛矿型纳米二氧化钛与粒径为10nm的纳米氧化锌按85∶15的重量比混合均匀后配置成重量百分含量为1％的水分散液，均匀地分散喷涂在吸附层表面，干燥后形成催化层，最终得产品。本例反应层、吸附层和催化层三层总厚度为45μm。

经检测：甲醛去除率达到94％，甲醛净化持久率达到85％，抗菌率达到92％以上(供试菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)。

实施例4

以定量为80-120g/m²的普通无纺纸为基材，首先将重量百分含量为10％的聚丙烯酰胺的水溶液，在基材两面均匀地分散喷涂在纸质基材表面，干燥后在基材的两面形成正反两个反应层(厚度均为25μm)；随后将沸石分子筛与多孔氧化铝按80:20的重量比混合均匀后配置成重量百分含量为5％的水分散液，随后分别均匀地喷涂在正反两个反应层表面，干燥后形成正反两个吸附层(厚度均为24μm)；最后将重量百分含量为1％、粒径为5nm的锐钛矿型纳米二氧化钛的水分散液分别均匀地分散喷涂在正反两个吸附层表面，干燥后形成正反两个催化层(厚度各为8nm)，最终得基材两面均涂覆有功能层的产品。

项目	甲醛去除率	甲醛净化持久性	抗菌性
				面积A的实施例1产品	92％	81％	91％
面积A/2的实施例4产品	90％	78％	92％

上表可见，在空气净化效果接近的情况下，双面涂覆功能层的产品的用量可以减少近一半。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多效室内空气质量保障纸的制备方法，其特征在于按如下步骤：

1）首先将活性反应物质配制成重量百分含量为5-15 %的水溶液均匀涂覆在纸质基材的一个表面，干燥后形成反应层，厚度为10-30μm；所述活性反应物质选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酰肼、氨基脲、尿素、乙酰乙酸甲酯、丙二酸二甲酯中的一种或几种；所述纸质基材选自无纺纸、PVC覆膜纸、无纺布、文化纸中的一种；

2）随后将吸附层物质配置成重量百分含量为2-10%的水分散液，均匀涂覆在反应层表面，干燥后形成吸附层；所述吸附层物质选自沸石分子筛、活性炭、吸附树脂、多孔氧化铝、硅胶、硅藻土、海泡石、高岭土中的一种或几种；

3）最后将粒径为1-20 nm的催化层物质配制成重量百分含量为0.3-2.0 %的水分散液，均匀涂覆在吸附层表面，干燥后形成催化层，厚度为5-15 nm，从而得到纸质基材一面依次有反应层、吸附层和催化层的产品；所述催化层物质选自锐钛矿型纳米二氧化钛、金红石型纳米二氧化钛、纳米氧化锌中的一种或几种；

上述纸质基材一面的反应层、吸附层和催化层三层总厚度为30-60 μm。

2.根据权利要求1所述的多效室内空气质量保障纸的制备方法，其特征在于：

1）所述纸质基材中，无纺纸定量为80-120g/m²、PVC覆膜纸定量为120-150 g/m²、无纺布定量为150-260 g/m²、文化纸的定量为80-120g/m²；所述的活性反应物质的水溶液重量百分含量为8-10%；

2）所述的吸附层物质的水分散液的重量百分含量为5-8%；

3）所述的催化层物质粒径为5-10nm，催化层物质的水分散液重量百分含量为 0.5-1.0%；

上述反应层、吸附层和催化层三层总厚度为40-50 μm。

3.根据权利要求1或2所述的多效室内空气质量保障纸的制备方法，其特征在于：所述的纸质基材另一个表面，依次涂覆有反应层、吸附层和催化层。

4.一种按照权利要求2或3所述的多效室内空气质量保障纸的制备方法得到的产品，其特征在于在保障纸两面均匀压制有若干条间距为35-80mm的折痕，奇数条折痕设在正面，偶数条折痕设在反面。