CN110479052A - 一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜及制备方法，所述空气净化装饰贴膜是将负载型负离子粉、碳酸氢钠和装饰涂料混合后涂刷于薄膜基体表面并压辊而制得，所述负载型负离子粉是先利用有机硅源水解制备纳米级微孔二氧化硅球，然后在有机硅烷偶联剂辅助下利用负离子粉包覆负载改性，再分散于酸溶液反应，最后将产物洗涤、干燥、煅烧而制得。本发明提供的空气净化装饰贴膜中，负载型负离子粉的内部空心结构比表面积大，负离子粉的结合强度高，不易脱落，可提高负离子的释放速率，有效去除甲醛等有害物质，并且具有长效维持释放负离子的效果，同时制备成本适中，制备工艺简单，可推广应用。

Description

一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜及制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，特别是涉及一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜及制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展和生活水平的提高，大量使用美化、装饰材料，导致大量的化学品在室内使用，许多有毒有害的物质正在悄悄地威胁着人体的健康，因此，人们迫切的希望有一个安全健康的生活空间，从而室内空气污染净化技术成为研究热点，室内空气净化材料也应运而生，并越来越受到人们的关注和重视。
目前市场上室内空气净化材料大多是采用活性炭作为主要的吸附净化材料，辅助以各种化学净化材料制成的复合型室内空气净化颗粒，虽然具有一定的空气净化效果，但还存在净化效率较低、持续净化时间短、材料吸附量容易饱和、不能多次反复利用的缺陷；后来人们利用比活性炭性能更加优异的非金属矿物材料如硅藻土、沸石等作为室内空气净化材料中的主材，提高了净化材料的吸附净化能力，有利于该产品更加广泛的应用。
负离子是空气中一种带负电荷的气体离子，负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理活动，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响，因此它又被称为“空气维生素”。并认为它像食物的维生素一样，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响，有的甚至认为空气负离子与长寿有关，称它为“长寿素”。因此，近年来对于可释放负离子进行空气净化的装饰材料受到越来越多的关注，目前主要的应用方式为将负离子材料负载于非金属矿物材料制成负载型负离子功能材料。
中国发明专利申请号201210358131.8公开了一种硅藻土复合空气环境净化材料的制备方法，属于材料科学与环境科学领域。将硅藻土、托玛琳、助熔剂、造孔剂，按一定比例配料后与水、分散剂、粘结剂混合，加入装有研磨介质的磨机内研磨混合，达到一定细度后，再与一定比例的宏孔造孔剂在混料机内混合，压模或挤出或以其他方式成型，干燥，然后煅烧，制得硅藻土基托玛琳环境净化材料。中国发明专利申请号201810939846.X公开了一种增强环保硅藻泥涂料的制作工艺，通过以微生物发酵制备活化木质素与苯酚反应部分取代苯酚，以超支化聚酯为媒介，利用多孔材料石英粉负载负离子粉与木质素取代苯酚和甲醛，然后与硅藻土、羟乙基纤维素、无机颜料、氢氧化钙于高速下混合制备而得。
为了提高负载型负离子功能材料的结合强度，避免负离子粉脱落失效，有必要提出一种新型负载型负离子装饰材料，进而有效保证了负离子的释放速率。
发明内容
针对目前用于空气净化装饰材料中的常规负载型负离子功能材料结合强度不足，导致负离子粉易脱落失效的缺陷，本发明提出一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜及制备方法，从而提高了负离子粉与载体的结合强度，可长效维持释放负离子的效果。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜的制备方法，具体制备方法如下：
(1)将无水乙醇、水和氨水在20-40℃下混合均匀，然后加入有机硅源1，搅拌均匀形成溶液，反应5-6h后冷冻干燥，得到纳米级微孔二氧化硅球，再将有机硅源2和有机硅烷偶联剂、负离子粉混合均匀，最后加入所述纳米级微孔二氧化硅球，搅拌2-3h，制得负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球；
(2)将负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球均匀分散于酸溶液中，在25-100℃下反应10-15min，形成紧密包覆层，然后收集产物，经洗涤、干燥，最后在500-600℃下煅烧，得到牢固负载的负载型负离子粉；
(3)将负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂、装饰涂料混合均匀，然后均匀涂刷于薄膜基体表面，再利用100-150℃的带图案压辊作用于涂层压制，形成厚度为8-15μm的涂层，即得负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜。
优选的，步骤(1)中，无水乙醇、水、氨水、有机硅源1的质量比为50-55:25-30:5-8:2-5；有机硅源2、有机硅烷偶联剂、负离子粉、微孔二氧化硅球的质量比为4-6:0.5-1:5-10:2-5。所述负离子粉为六环石粉、蛋白石粉、奇冰石粉中的一种。
优选的，所述有机硅源1和有机硅源2为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的一种。
优选的，所述装饰涂料为常规易于在薄膜表面涂覆的涂料，选用丙烯酸装饰涂料、聚氨酯装饰涂料中的一种。
优选的，所述薄膜基体为PVC薄膜、PP薄膜、PET薄膜中的一种。
优选的，所述有机硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上的组合。
优选的，所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液中的一种，pH值为1-5。
优选的，步骤(2)中，酸溶液、负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球的质量比例为100:30-60。
优选的，步骤(3)中，装饰涂料、负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂的质量比例为100:20-50:10-16。
本发明通过有机硅源水解制备纳米级微孔二氧化硅球，然后在有机硅烷偶联剂的作用下将负离子粉负载于微孔二氧化硅球表面，不仅实现了负离子粉的有效负载，而且改善了二氧化硅微球的分散性。
进一步的，将负离子粉包覆改性二氧化硅球加入酸溶液中，在二氧化硅球表面发生原位反应，使得负离子粉从原有包覆层中保留并牢固负载于二氧化硅球表面，接着洗涤、干燥、煅烧，得到大孔壁的负载负离子粉，内部空心结构增大了比表面积，使得负离子粉牢固负载于大孔壁的二氧化硅空心球孔隙和表面，结合强度高，不易脱落。由于制得的大孔壁二氧化硅空心球具有高比表面积、大孔径孔容、均一的孔径分布、良好的稳定性等特点，而且空心结构更赋予其容纳客体分子的能力，可促进分子的传质扩散吸附，是负离子粉的理想载体。
更进一步的，制得的负载型负离子粉可均匀分散在薄膜基体中，同时使得发泡剂产生气体，保留介孔载体多孔特性，得到的多孔吸附载体将负离子粉负载并均匀分散于薄膜基体，可实现负离子粉的高效且持续释放。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜，所述空气净化装饰贴膜是将负载型负离子粉、碳酸氢钠和装饰涂料混合后涂刷于薄膜基体表面并压辊而制得，所述负载型负离子粉是先利用有机硅源水解制备纳米级微孔二氧化硅球，然后在有机硅烷偶联剂辅助下利用负离子粉包覆改性，再分散于酸溶液反应，最后将产物洗涤、干燥、煅烧而制得。
现有的负载型负离子功能材料结合强度不足，导致负离子粉易脱落失效的缺陷，限制了其在空气净化装饰材料中的应用。鉴于此，本发明提出一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜及制备方法，将无水乙醇、水和氨水混合均匀，然后加入有机硅源，搅拌形成溶液，反应得到纳米级微孔二氧化硅球，再将有机硅源和有机硅烷偶联剂、负离子粉混合均匀，加入微孔二氧化硅球，搅拌形成负离子粉包覆改性微孔二氧化硅球；将负离子粉包覆改性二氧化硅球均匀分散于酸溶液中反应，形成紧密包覆层，收集产物，经洗涤、干燥、煅烧，除去有机硅烷偶联剂后，得到牢固负载型负离子粉；将负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂、装饰涂料混合，随后均匀涂刷在薄膜基体表面，利用带图案压辊作用于涂层，固化，得到负离子除甲醛的装饰贴膜。本发明提供的空气净化装饰贴膜中，负载型负离子粉的内部空心结构比表面积大，负离子粉的结合强度高，不易脱落，可提高负离子的释放速率，有效去除甲醛等有害物质，并且具有长效维持释放负离子的效果，同时制备成本适中，制备工艺简单，可推广应用。
本发明提出一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明通过二氧化硅球负载负离子粉，内部空心结构可增大比表面积，负离子粉从原有包覆层中保留并牢固负载于大孔壁的二氧化硅空心球孔隙和表面，结合强度高，不易脱落，可长效维持释放负离子的效果。
2、本发明借助球形载体更易均匀分散在薄膜基体中，并且引入多孔吸附载体并将负离子粉负载，可提高负离子的释放速率，有效去除甲醛等有害物质。
3、本发明制备成本适中，制备工艺简单，可推广应用。
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)将无水乙醇、水和氨水在28℃下混合均匀，然后加入有机硅源1，搅拌均匀形成溶液，反应5.5h后冷冻干燥，得到纳米级微孔二氧化硅球，再将有机硅源2和有机硅烷偶联剂、负离子粉混合均匀，最后加入微孔二氧化硅球，搅拌2.5h，制得负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球；有机硅源为正硅酸乙酯；有机硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；负离子粉为电气石粉；其中，无水乙醇、水、氨水、有机硅源1的质量比为52:28:6:4；有机硅源2、有机硅烷偶联剂、负离子粉、微孔二氧化硅球的质量比为5:0.7:7:4；
(2)将负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球均匀分散于酸溶液中，在100℃下反应10min，形成紧密包覆层，然后收集产物，经洗涤、干燥，最后在560℃下煅烧，得到牢固负载型负离子粉；酸溶液为盐酸溶液，pH值为2；其中，酸溶液、负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球的质量比例为100:50；
(3)将负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂、装饰涂料混合均匀，然后均匀涂刷于薄膜基体表面，再利用120℃的带图案压辊作用于涂层研制，形成平均厚度为13μm的涂层，即得负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜；装饰涂料为聚氨酯涂料；薄膜基体为PVC薄膜；其中，装饰涂料、负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂的质量比例为100:30:14。
测试方法：
将本实施例制备获得的空气净化装饰贴膜裁剪为100mm×100mm的试样，置于560mm×300mm×210mm的密闭测试仓内，在恒温恒湿条件下进行测试(温度25℃，相对湿度55％)，测试仪器为COM-3200PROⅡ空气离子测试仪，先静置900s，测试距离为5cm，测试得到初始负离子释放量，然后将样品置于室内自然条件下，分别于15d、30d和60d后再次进行测试，得到负离子释放量，得到结果如表1所示。
实施例2
(1)将无水乙醇、水和氨水在20℃下混合均匀，然后加入有机硅源1，搅拌均匀形成溶液，反应6h后冷冻干燥，得到纳米级微孔二氧化硅球，再将有机硅源2和有机硅烷偶联剂、负离子粉混合均匀，最后加入微孔二氧化硅球，搅拌2h，制得负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球；有机硅源为正硅酸甲酯；有机硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；负离子粉为电气石粉；其中，步骤(1)中，无水乙醇、水、氨水、有机硅源1的质量比为55:25:8:5；有机硅源2、有机硅烷偶联剂、负离子粉、微孔二氧化硅球的质量比为4:0.5:5:4；
(2)将负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球均匀分散于酸溶液中，在25℃下反应10min，形成紧密包覆层，然后收集产物，经洗涤、干燥，最后在500℃下煅烧，得到牢固负载型负离子粉；酸溶液为硫酸溶液，pH值为1；其中，酸溶液、负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球的质量比例为100:30；
(3)将负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂、装饰涂料混合均匀，然后均匀涂刷于薄膜基体表面，再利用120℃的带图案压辊作用于涂层压制，形成平均厚度为8μm的涂层，即得负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜；装饰涂料为聚氨酯涂料；薄膜基体为PP薄膜；其中，装饰涂料、负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂的质量比例为100:20:10。
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)将无水乙醇、水和氨水在40℃下混合均匀，然后加入有机硅源1，搅拌均匀形成溶液，反应5h后冷冻干燥，得到纳米级微孔二氧化硅球，再将有机硅源2和有机硅烷偶联剂、负离子粉混合均匀，最后加入微孔二氧化硅球，搅拌3h，制得负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球；有机硅源为正硅酸乙酯；有机硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；负离子粉为电气石粉；其中，步骤(1)中，无水乙醇、水、氨水、有机硅源1的质量比为50:30:6:5；有机硅源2、有机硅烷偶联剂、负离子粉、微孔二氧化硅球的质量比为6:1:10:5；
(2)将负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球均匀分散于酸溶液中，在80℃下反应12min，形成紧密包覆层，然后收集产物，经洗涤、干燥，最后在600℃下煅烧，得到牢固负载型负离子粉；酸溶液为硝酸溶液，pH值为5；其中，酸溶液、负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球的质量比例为100:60；
(3)将负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂、装饰涂料混合均匀，然后均匀涂刷于薄膜基体表面，再利用120℃的带图案压辊作用于涂层压制，形成平均厚度为15μm的涂层，即得负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜；装饰涂料为丙烯酸装饰涂料；薄膜基体为PET薄膜；其中，装饰涂料、负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂的质量比例为100:50:16。
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)将无水乙醇、水和氨水在30℃下混合均匀，然后加入有机硅源1，搅拌均匀形成溶液，反应5.5h后冷冻干燥，得到纳米级微孔二氧化硅球，再将有机硅源2和有机硅烷偶联剂、负离子粉混合均匀，最后加入微孔二氧化硅球，搅拌2.5h，制得负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球；有机硅源为正硅酸甲酯；有机硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；负离子粉为电气石粉；步骤(1)中，无水乙醇、水、氨水、有机硅源1的质量比为53:27:6:3；有机硅源2、有机硅烷偶联剂、负离子粉、微孔二氧化硅球的质量比为5:0.8:8；2；
(2)将负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球均匀分散于酸溶液中，在50℃下反应10min，形成紧密包覆层，然后收集产物，经洗涤、干燥，最后在550℃下煅烧，得到牢固负载型负离子粉；酸溶液为盐酸溶液，pH值为3；其中，酸溶液、负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球的质量比例为100:45；
(3)将负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂、装饰涂料混合均匀，然后均匀涂刷于薄膜基体表面，再利用125℃的带图案压辊作用于涂层压制，形成平均厚度为12μm的涂层，即得负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜；装饰涂料为聚氨酯装饰涂料；薄膜基体为PVC薄膜；其中，装饰涂料、负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂的质量比例为100:35:13。
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，未采用微孔二氧化硅球负载负离子粉，其他原料及步骤同实施例1，制得的空气净化装饰贴膜采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
对比例2
对比例2与实施例1相比，未添加碳酸氢钠发泡剂，其他原料及步骤同实施例1，制得的空气净化装饰贴膜采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
表1：

Claims (10)

1.一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
(1)将无水乙醇、水和氨水在20-40℃下混合均匀，然后加入有机硅源1，搅拌均匀形成溶液，反应5-6h后冷冻干燥，得到纳米级微孔二氧化硅球，再将有机硅源2和有机硅烷偶联剂、负离子粉混合均匀，最后加入所述纳米级微孔二氧化硅球，搅拌2-3h，制得负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球；
(2)将负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球均匀分散于酸溶液中，在25-100℃下反应10-15min，形成紧密包覆层，然后收集产物，经洗涤、干燥，最后在500-600℃下煅烧，得到牢固负载负离子粉的负载型负离子粉；
(3)将负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂、装饰涂料混合均匀，然后均匀涂刷于薄膜基体表面，再利用100-150℃的带图案压辊作用于涂层压制，形成厚度为8-15μm的涂层，即得负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜。
2.根据权利要求1所述的一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，无水乙醇、水、氨水、有机硅源1的质量比为50-55:25-30:5-8:2-5；有机硅源2、有机硅烷偶联剂、负离子粉、微孔二氧化硅球的质量比为4-6:0.5-1:5-10:2-5；所述负离子粉为六环石粉、蛋白石粉、奇冰石粉中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜的制备方法，其特征在于，所述有机硅源1和有机硅源2为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜的制备方法，其特征在于，所述有机硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜的制备方法，其特征在于，所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液中的一种，pH值为1-5。
6.根据权利要求1所述的一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，酸溶液、负离子粉包覆改性的微孔二氧化硅球的质量比例为100:30-60。
7.根据权利要求1所述的一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，装饰涂料、负载型负离子粉、碳酸氢钠发泡剂的质量比例为100:20-50:10-16。
8.根据权利要求1所述的一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜的制备方法，其特征在于，所述装饰涂料为丙烯酸装饰涂料、聚氨酯装饰涂料中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜的制备方法，其特征在于，所述薄膜基体为PVC薄膜、PP薄膜、PET薄膜中的一种。
10.如权利要求1-9任一权项所述制备方法制备得到的一种负离子除甲醛的空气净化装饰贴膜。
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