CN110142832B - 可再生吸附有害气体的活性炭板材及其制备方法 - Google Patents

可再生吸附有害气体的活性炭板材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可再生吸附有害气体的活性炭板材及其制备方法，该方法包括：(1)制备二氧化钛负载型活性炭；(2)将润湿后的二氧化钛负载型活性炭加入到胶黏剂中，充分混匀，获得待涂混合胶；(3)采用待涂混合胶对基材进行双面施胶后贴木单板，经冷压成型、热压固化后，陈放养护，获得可再生吸附有害气体的活性炭板材。本申请在活性炭表面负载纳米二氧化钛，当活性炭吸附有害气体后，在光催化作用下，二氧化钛会分解有害气体，释放活性炭的吸附位点，从而实现了活性炭的可再生吸附，大大延长活性炭的使用寿命，提高活性炭的吸附效率。二氧化钛负载型活性炭在使用前充分润湿能够确保二氧化钛负载型活性炭发挥应有的吸附功能。

Description

可再生吸附有害气体的活性炭板材及其制备方法
技术领域
本发明属于活性炭板材制造技术领域，具体涉及一种可再生吸附有害气体的活性炭板材及其制备方法。
背景技术
胶黏剂是人造板生产过程中所需要的主要原料之一，不过目前市场上所使用的胶黏剂，有90％以上都是以甲醛为原料制成的脲醛树脂。脲醛树脂在生产和使用过程中会持续释放游离甲醛，污染消费者的家具环境，对人体造成持久的伤害。此外，板材中释放的苯、甲苯、二甲苯等有机挥发性气体同样会影响人体的健康。
活性炭是一种具有吸附甲醛、有机挥发性有害气体等功能的多孔性炭材料。授权公告号为CN104726043B的中国发明专利公开的能降低人有毒气体和游离醛含量的人造板胶水中，就将将活性炭和竹炭按照一定的重量比添加到胶水中，以降低有毒气体和游离甲醛的释放，该人造板胶水的制备方法包括：脲与甲醛按摩尔比为1：1.5，在pH＝8，30-35℃下全部溶解后，再加入脲量0.3％-0.54％的草酸及0.33％-0.88％的草酸酯，随即发生放热反应，温度上升，加入竹炭、活性炭，温度保持在55-60℃，并严格控制pH＝5.5-6.5，经60-75min，即得所需的脲醛树脂。
上述人造板胶水的不足之处在于：活性炭本身对甲醛、有机挥发性有害气体等物质的吸附量有限，并不能长久地对居家环境进行净化；并且，如若将活性炭直接添加到胶黏剂中，胶黏剂会占据和封堵活性炭的表面孔隙，不仅影响活性炭的吸附效率，而且也会在一定程度上影响胶黏剂的胶合强度。
发明内容
本申请的发明目的是提供一种可再生吸附有害气体的活性炭板材及其制备方法。
为实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种可再生吸附有害气体的活性炭板材，该活性炭板材的制备方法包括以下步骤：
(1)制备二氧化钛负载型活性炭，用水充分润湿；
(2)将润湿后的二氧化钛负载型活性炭加入到胶黏剂中，充分混匀，获得待涂混合胶；
(3)采用所述的待涂混合胶对基材进行双面施胶后贴木单板，经冷压成型、热压固化后，陈放养护，获得所述的可再生吸附有害气体的活性炭板材。
本申请在活性炭表面负载纳米二氧化钛，当活性炭吸附甲醛等有害气体后，在光催化作用下，二氧化钛会分解甲醛等有害气体，释放活性炭的吸附位点，从而实现了活性炭的可再生吸附，大大延长活性炭的使用寿命，提高活性炭的吸附效率。
二氧化钛负载型活性炭在使用前充分润湿，使水分子占据活性炭表面孔隙，避免胶黏剂再次占据活性炭表面孔隙，当后续进行热压固化时，活性炭表面孔隙内的水分蒸发将孔隙腾出，此时胶黏剂已经固化，不会堵塞活性炭表面孔隙，确保二氧化钛负载型活性炭发挥应有的吸附功能。
在上述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法中，步骤(1)中，二氧化钛负载型活性炭的制备方法包括：
a)将二氧化钛分散于水中，加入十二烷基苯磺酸钠，磁力震荡，获得分散液；
b)向所述的分散液中加入活性炭，于恒温摇床上浸渍负载24h，取出后烘干并于300℃下煅烧1.5-2.5h，获得所述的二氧化钛负载型活性炭。
作为优选，步骤a)中，二氧化钛与十二烷基苯磺酸钠的质量比为1：(0.01-0.03)；磁力震荡5-8h。
作为优选，步骤b)中，活性炭与二氧化钛的质量比为(1.5-2.5)：1。
在上述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法中，步骤(2)中，所述的胶黏剂为大豆蛋白胶黏剂。大豆蛋白胶黏剂为无醛类胶黏剂，在生产和使用过程中均不会释放甲醛等有毒气体，能够从根本上解决板材有毒气体释放的问题。并且，水基型无醛大豆胶的溶剂为水，固化后不会形成连续的密封膜，不仅不会堵塞性炭的孔隙，而且为活性炭与胶膜外侧环境之间的空气流通提供了必要的通道，进一步提高二氧化钛负载型活性炭的吸附效率。
作为优选，所述的大豆蛋白胶黏剂的制备方法包括：
c)将碱0.1～0.5份、醇5～20份溶于100份水中，获得含有醇的碱溶液；
d)向所述的碱溶液中加入30-45份脱脂大豆粉，搅拌均匀，获得碱改性大豆溶胶；
e)调节所述的碱改性大豆溶胶的pH至4.0-6.0，加入异氰酸酯固化剂，搅拌均匀，获得所述的大豆蛋白胶黏剂。
异氰酸酯固化剂不仅能够与大豆蛋白进行交联固化，异氰酸酯中携带的-NCO基团还可以与活性炭表面的羟基、氨基等活性基团反应，促进整个体系的结合强度。
步骤(2)中，二氧化钛负载型活性炭与脱脂大豆粉的质量比为1：(1-1.5)；二氧化钛负载型活性炭与大豆蛋白胶黏剂的质量比为1：(4-6)。本申请中在增加二氧化钛负载型活性炭用量的同时降低了脱脂大豆粉的用量，在确保板材吸附性能的同时，避免脱脂大豆粉添加量过高导致的干胶现象。
在上述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法中，步骤(2)中，还向胶黏剂中添加有麻纤维，待涂混合胶中麻纤维的质量百分数为0.4-0.6％。添加麻纤维能够进一步提高胶黏剂的胶合强度，降低二氧化钛负载型活性炭添加对胶黏剂的胶合强度的影响。
在上述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法中，步骤(3)中，处于活性炭板材最外侧的木单板为奥古曼单板层。奥古曼单板层穿透性强，不仅有利于活性炭吸附有毒气体，而且便于光线穿过，利于二氧化钛对有毒气体进行分解。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本申请在活性炭表面负载纳米二氧化钛，当活性炭吸附甲醛等有害气体后，在光催化作用下，二氧化钛会分解甲醛等有害气体，释放活性炭的吸附位点，从而实现了活性炭的可再生吸附，大大延长活性炭的使用寿命，提高活性炭的吸附效率。
(2)二氧化钛负载型活性炭在使用前需要充分润湿，使水分子占据活性炭表面孔隙，避免胶黏剂再次占据活性炭表面孔隙，当后续进行热压固化时，活性炭表面孔隙内的水分蒸发将孔隙腾出，此时胶黏剂已经固化，不会堵塞活性炭表面孔隙，确保二氧化钛负载型活性炭发挥应有的吸附功能。
具体实施方式
下面列举具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1
本实施例一种可再生吸附有害气体的活性炭板材，其制备方法包括以下步骤：
(1)制备二氧化钛负载型活性炭，用水充分润湿；
具体包括：
a)将10g二氧化钛分散100g水中，加入0.2g十二烷基苯磺酸钠，磁力震荡6h。
b)称取20g活性炭粉末，将入上述1分散液中，恒温摇床上浸渍负载24h，70℃烘干，并将置于管式炉300℃中煅烧2h，得到二氧化钛负载型活性炭。
使用前，用水充分润湿，备用。
(2)将润湿后的二氧化钛负载型活性炭加入到胶黏剂中，充分混匀，获得待涂混合胶；
具体包括：
c)将0.3g的碱和10g的醇加入到100g的水中，所述碱为氢氧化钠，醇为乙醇/乙二醇混合醇，搅拌混合后配成含有醇的碱溶液；
d)然后将40g的脱脂大豆粉加入到水中，搅拌30-50min，得到碱改性大豆溶胶；
e)向碱改性大豆溶胶中滴加草酸/磷酸混合酸，调节pH值至4.0-6.0，搅拌5-10min，加入3g异氰酸酯固化剂，搅拌10-30min，获得大豆蛋白胶黏剂；
f)将步骤(1)中润湿后的二氧化钛负载型活性炭与步骤e)制得的大豆蛋白胶黏剂混合，加入麻纤维，获得麻纤维的质量百分数为0.5％的待涂混合胶。
(3)采用待涂混合胶对基材进行双面施胶后贴木单板，经冷压成型、热压固化后，陈放养护，获得本实施例的可再生吸附有害气体的活性炭板材；
具体包括：将该待涂混合胶涂覆于杉木芯板两面，在涂胶后的杉木芯板两面各贴上一张杨木单板，冷压(冷压压力为1.0-1.4Mpa，冷压时间为30-60min) 后热压(热压压力为1.0-1.4Mpa，热压温度为120-150℃，热压速率为0.7-1.3min/mm)形成板坯；砂光后在板坯外表面再次涂覆该待涂混合胶，并贴上奥古曼单板层，冷压(冷压压力为1.0-1.4Mpa，冷压时间为30-60min)后热压(热压压力为1.0-1.4Mpa，热压温度为120-150℃，热压速率为0.7-1.3min/mm)，陈放养护24h后，获得本实施例的可再生吸附有害气体的活性炭板材。
实施例2
本实施例一种可再生吸附有害气体的活性炭板材，其制备方法参考实施例1，但未添加麻纤维。
对比例1
本实施例一种活性炭板材，其制备方法参考实施例1，但二氧化钛负载型活性炭在使用前未润湿。
对比例2
本实施例一种活性炭板材，其制备方法参考实施例1，但大豆蛋白胶黏剂中添加的活性炭(已润湿)未负载二氧化钛。
取实施例1-2和对比例1-2制备的活性炭板材，对其进行性能测试，测试结果见表1。
表1
Figure BDA0002029306930000071
注：按照JCT 1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》中的检测方法检测板材的甲醛净化效率和甲醛净化效果持久性。

Claims (9)

1.一种可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备二氧化钛负载型活性炭，用水充分润湿；
(2)将润湿后的二氧化钛负载型活性炭加入到胶黏剂中，充分混匀，获得待涂混合胶；
所述的胶黏剂为大豆蛋白胶黏剂；
(3)采用所述的待涂混合胶对基材进行双面施胶后贴木单板，经冷压成型、热压固化后，陈放养护，获得所述的可再生吸附有害气体的活性炭板材。
2.如权利要求1所述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，二氧化钛负载型活性炭的制备方法包括：
a)将二氧化钛分散于水中，加入十二烷基苯磺酸钠，磁力震荡，获得分散液；
b)向所述的分散液中加入活性炭，于恒温摇床上浸渍负载24h，取出后烘干并于300℃下煅烧1.5-2.5h，获得所述的二氧化钛负载型活性炭。
3.如权利要求2所述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法，其特征在于，步骤a)中，二氧化钛与十二烷基苯磺酸钠的质量比为1：(0.01-0.03)；磁力震荡5-8h。
4.如权利要求2所述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法，其特征在于，步骤b)中，活性炭与二氧化钛的质量比为(1.5-2.5)：1。
5.如权利要求1所述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法，其特征在于，所述的大豆蛋白胶黏剂的制备方法包括：
c)将碱0.1～0.5份、醇5～20份溶于100份水中，获得含有醇的碱溶液；
d)向所述的碱溶液中加入30-45份脱脂大豆粉，搅拌均匀，获得碱改性大豆溶胶；
e)调节所述的碱改性大豆溶胶的pH至4.0-6.0，加入异氰酸酯固化剂，搅拌均匀，获得所述的大豆蛋白胶黏剂。
6.如权利要求1所述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，二氧化钛负载型活性炭与脱脂大豆粉的质量比为1：(1-1.5)。
7.如权利要求1所述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，还向胶黏剂中添加有麻纤维，待涂混合胶中麻纤维的质量百分数为0.4-0.6％。
8.如权利要求1所述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，处于活性炭板材最外侧的木单板为奥古曼单板层。
9.由如权利要求1-8中任意一项所述的可再生吸附有害气体的活性炭板材的制备方法制备的活性炭板材。
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