CN110523271B - 建筑内饰材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑内饰材料及其制备方法。本发明的建筑内饰材料包括交织铺叠的缎带式纤维，所述缎带式纤维的表面附着有光触媒材料纳米粒子。该建筑内饰材料除甲醛效果好，机械性能变化较小。

Description

建筑内饰材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑内饰材料及其制备方法。
背景技术
随着物质水平生活的提高，追求更好的居住环境和室内装修已蔚然成风。但是，室内装修中使用的油漆、板材、家具、地板、地毯、壁纸、胶水等材料，会不同程度产生对人体有害的有机物，诸如甲醛、氮氧化物、硫氧化等。这些有机污染物能够引起诸如白血病、鼻咽癌等一系列危害人类生命的疾病，而且呈现出日益严重的趋势。公众对于室内装修引发的一系列污染问题逐年重视。如何解决室内环境污染成为广大商家和研究者所关注的热点问题之一。
CN105350401A公开了一种含纳米硅藻土-二氧化钛的抗菌净化型涂层的壁纸，该壁纸由基纸和涂覆于基纸表面的抗菌净化型改性水性聚氨酯涂层组成。该方法需将涂层浆料涂覆在无纺布基纸表面，经过长时间使用会出现抗菌净化涂层脱落于基纸的现象，影响壁纸的除甲醛性能。
CN104775587A公开了一种除甲醛的PVC壁纸，通过如下方法制备：(1)将纳米活性炭颗粒、高分子甲醛吸附剂、稀土金属反应剂、硅藻土、表面活性剂、去离子水制成甲醛吸收层基料；(2)将苯丙烯、石蜡、稳定剂、氨水和碳酸钠制成防潮层基料；(3)将甲醛吸收基料和防潮基料分别涂覆在壁纸两侧。该方法同样会出现甲醛吸收层脱落于壁纸的现象，影响壁纸除甲醛的性能。
CN106835856A公开了一种具有空气净化功能的壁纸的制备方法：以钛酸四丁酯为原料，经过陈化、干燥、煅烧、研磨等步骤得到改性的纳米二氧化钛；将改性的纳米二氧化钛、硅藻土、聚乙烯醇、纤维素醚、木纤维、电气石、去离子水研磨，得到涂膜浆液；将上述涂膜浆液涂覆在无纺纸表面，再用印花辊在涂膜表面压制图案层和压花层，干燥，得到空气净化功能壁纸。该壁纸制备工艺复杂，且在使用的过程中会出现涂膜层脱落无纺布纸的现象，影响甲醛的清除效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供了一种建筑内饰材料，该材料除甲醛效果好，且机械性能变化较小。本发明的另一个目的在于提供了上述建筑内饰材料的制备方法，其工艺简单，适于工业化生产。采用如下技术方案实现上述目的。
一方面，本发明提供一种建筑内饰材料，包括交织铺叠的缎带式纤维，所述缎带式纤维的表面附着有光触媒材料纳米粒子。
根据本发明的材料，优选地，所述的光触媒材料纳米粒子的粒径为1～50nm。
根据本发明的材料，优选地，所述的光触媒材料纳米粒子选自二氧化钛、二氧化钛与贵金属的混合物、氧化锌、硫化镉、三氧化钨、三氧化二铁、硫化铅、氧化锡、硫化锌、钛酸锶中的一种或多种。
根据本发明的材料，优选地，所述的缎带式纤维的厚度为0.2～5μm，且宽度为2～30μm。
根据本发明的材料，优选地，所述的缎带式纤维的材质可以选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚中的一种或多种。
另一方面，本发明还提供上述建筑内饰材料的制备方法，将纺丝液形成初生纤维，同时将含有光触媒材料纳米粒子的溶液喷洒在所述初生纤维的表面，得到附着有光触媒材料纳米粒子的改性初生纤维，将改性初生纤维沉积在铺网转移系统上，得到建筑内饰材料；其中，建筑内饰材料包括交织铺叠的缎带式纤维，所述缎带式纤维的表面附着有光触媒材料纳米粒子。
根据本发明的方法，优选地，所述的光触媒材料纳米粒子溶液中，光触媒材料纳米粒子的含量为0.01～10wt％。
根据本发明的方法，优选地，含有光触媒材料纳米粒子的溶液还包括表面活性剂，其选自聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、十二烷基苯磺酸钠、肝胆酸钠、十八烷基硫酸钠、硬脂酸钠、季铵盐中的一种或多种。
根据本发明的方法，优选地，含有光触媒材料纳米粒子的溶液以气溶胶的形式喷洒在初生纤维的表面。
根据本发明的方法，优选地，将纺丝液采用闪蒸法或纺粘法形成初生纤维。
本发明的建筑内饰材料的光触媒材料纳米粒子附着在缎带式纤维的表面，这样可以增加光触媒材料的表面积，从而增强材料清除甲醛的能力。此外，由于光触媒材料纳米粒子附着在缎带式纤维的表面，而不是其内部，因而对纤维的机械性能影响较小。
附图说明
图1为本发明的建筑内饰材料的结构示意图；
图2为本发明实施例1制得的建筑内饰材料的电子显微镜照片；
附图标记：1-缎带式纤维；2-光触媒材料纳米粒子。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
<建筑内饰材料>
本发明的建筑内饰材料通常表示建筑内部的装饰材料，例如墙纸等。本发明的建筑内饰材料包括交织铺叠的缎带式纤维，所述缎带式纤维的表面附着有光触媒材料纳米粒子。本发明的建筑内饰材料还可以印制有各种花纹或图案，这里不再赘述。
缎带表示宽度显著大于厚度的物体，因而缎带式纤维不同于通常的横截面为圆形的纤维。缎带式纤维的横截面的宽度显著大于厚度。这样的纤维可以通过闪蒸法，纺粘法等工艺获得。目前，尚未有将缎带式纤维用于建筑内饰材料的报道。
本发明的缎带式纤维的厚度可以为0.2～5μm。优选地，缎带式纤维的厚度为0.5～1.5μm。更优选地，缎带式纤维的厚度为0.5～0.8μm。本发明的缎带式纤维的宽度可以为2～30μm。优选地，缎带式纤维的宽度为5～15μm。更优选地，缎带式纤维的宽度为5～8μm。这样可以保证建筑内饰材料的机械性能以及光触媒材料纳米粒子的附着效果。根据本发明的一个实施方式，所述的缎带式纤维的厚度为0.5～0.8μm，且宽度为5～8μm。
在本发明中，缎带式纤维的材质可以选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚中的一种或多种。优选地，缎带式纤维的材质选自聚丙烯、聚乙烯中的一种或多种。更优选地，缎带式纤维的材质为聚乙烯。这些纤维材料在紫外区有良好的透光性，不会影响光触媒材料对紫外光的吸收，从而提高了材料的除甲醛性能。
本发明的建筑内饰材料的克重为50～100g/m2。优选地，建筑内饰材料的克重为50～80g/m2。更优选地，建筑内饰材料的克重为60～75g/m2。
本发明的光触媒材料纳米粒子附着在缎带式纤维的表面。所谓附着表示二者之间具有较大的结合力，光触媒材料纳米粒子不会容易地从缎带式纤维的表面脱落。
光触媒材料是一种具有光催化功能的光半导体材料的总称，它涂布于基材表面，在紫外光及可见光的作用下，产生强烈催化降解功能。本发明的光触媒材料纳米粒子的粒径为1～50nm。优选地，光触媒材料的粒径为5～30nm。更优选地，光触媒材料的粒径为10～20nm。这样可以提高建筑内饰材料的除甲醛性能，且可以减小对机械性能的影响。
本发明的光触媒材料可以选自二氧化钛、二氧化钛与贵金属的混合物、氧化锌、硫化镉、三氧化钨、三氧化二铁、硫化铅、氧化锡、硫化锌、钛酸锶中的一种或多种。优选地，光触媒材料选自二氧化钛、二氧化钛与贵金属的混合物、氧化锌、硫化镉中的一种或多种。更优选地，光触媒材料为二氧化钛。所述的贵金属可以选自铂、铑、钯、金、银中的一种或多种。这样可以提高建筑内饰材料的除甲醛性能。
<制备方法>
本发明的建筑内饰材料的制备方法包括如下步骤：将纺丝液形成初生纤维，同时将含有光触媒材料纳米粒子的溶液喷洒在所述初生纤维的表面，得到附着有光触媒材料纳米粒子的改性初生纤维，将改性初生纤维沉积在铺网转移系统上，得到建筑内饰材料。
本发明的纺丝液的溶质可以选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚中的一种或多种，优选为聚丙烯或聚乙烯，更优选为线性聚乙烯。纺丝液的溶剂可以为二氯甲烷、二氯乙烷、正戊烷、氟二氯甲烷、氟三氯甲烷或正己烷中的一种或多种，优选为二氯甲烷或二氯乙烷。纺丝液中的溶质浓度可以为5～25wt％，优选为8～20wt％，更优选为10～15wt％。这样有利于光触媒材料纳米粒子的附着。根据本发明的一个实施方式，纺丝液为线性聚乙烯浓度为5～25wt％的二氯甲烷溶液。
将光触媒材料纳米粒子、溶剂和表面活性剂混合均匀，得到含有光触媒材料纳米粒子的溶液。光触媒材料纳米粒子、溶剂和表面活性剂的混合顺序并没有特殊的限制。可以先将光触媒材料纳米粒子和溶剂混合，再和表面活性剂混合；也可以先将光触媒材料纳米粒子和表面活性剂混合，再和溶剂混合；还可以将光触媒材料纳米粒子、溶剂和表面活性剂一起混合。
在本发明中，含有光触媒材料纳米粒子的溶液中，光触媒材料纳米粒子的含量可以为0.01～10wt％。优选地，光触媒材料纳米粒子的含量为0.05～2wt％。更优选地，光触媒材料纳米粒子的含量为0.5～1wt％。这样既可以保证建筑内饰材料的除甲醛性能，又可以减小对建筑内饰材料机械性能的影响。
本发明的溶剂可以为醇和/或水。所述的醇可以选自甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种或多种。优选地，所述的溶剂为乙醇、水、或乙醇和水的混合溶液。更优选地，所述的溶剂为乙醇和水的混合液。乙醇和水的混合液中，乙醇和水的体积比可以为1～0.01:100。优选地，乙醇和水的体积比为1～0.1:10。更优选地，乙醇和水的体积比为1～1:5。这样有利于光触媒材料纳米粒子的分散及其在纤维表面的附着。
本发明的表面活性剂可以选自聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、十二烷基苯磺酸钠、肝胆酸钠、十八烷基硫酸钠、硬脂酸钠、季铵盐中的一种或多种。所述的季铵盐可以选自烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、吡啶鎓盐中的一种或多种。优选地，表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。更优选地，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。表面活性剂的用量为常规用量，在此不再赘述。这样有利于光触媒材料纳米粒子的分散及其在纤维表面的附着，从而提高建筑内饰材料的除甲醛能力。
将纺丝液形成初生纤维，同时将含有光触媒材料纳米粒子的溶液喷洒在所述初生纤维的表面，得到附着有光触媒材料纳米粒子的改性初生纤维，将改性初生纤维沉积在铺网转移系统上，得到建筑内饰材料。将纺丝液采用闪蒸法或纺粘法形成初生纤维。根据本发明的一个实施方式，含有光触媒材料纳米粒子的溶液以气溶胶的形式喷洒在初生纤维的表面。
本发明的初生纤维表示纺丝液从喷丝孔喷出之后，尚未凝固为成型纤维的一种纤维状态。亦即，含有光触媒材料纳米粒子的溶液在纺丝区加入，这不同于在纺丝液中加入的方式，也不同于在纤维成型后进行表面改性处理的方式。
根据本发明的一个实施方式，利用雾化装置将含有光触媒材料纳米粒子的溶液雾化，并在载气的负载下，从添加器出口喷出，与热空气混合并干燥，得到分散较好的气溶胶。将气溶胶的喷口置于冷却纺丝区，在纤维冷却的过程中，光触媒材料纳米粒子与纤维结合，附着在纤维表面，并在纺丝气流的引导下，随同纤维一起沉积在铺网转移系统中，形成建筑内饰材料。
以下实施例和比较例的聚乙烯纺丝液的组成如下：线性聚乙烯浓度为10wt％，溶剂为二氯甲烷。
以下实施例和比较例的测试方法说明如下：
克重：采用GB/T 24218.1-2009进行测定。径向拉伸强度：采用GB/T 24218.3-2010进行测定。纬向拉伸强度：采用GB/T 24218.3-2010进行测试。撕裂强度：采用GB/T 3917.3-2009进行测试。耐磨性：采用GB/T 21196.2-2007进行测试。
实施例1
将二氧化钛纳米粒子(粒径为15nm)分散在乙醇和水的混合溶液中(乙醇与水的体积比为1:3)，加入聚乙烯吡咯烷酮，超声分散，得到二氧化钛纳米粒子溶液(二氧化钛纳米粒子的含量为0.3wt％)。
采用闪蒸法将聚乙烯纺丝液形成初生纤维，将二氧化钛纳米粒子溶液形成气溶胶，喷洒在初生纤维的表面，冷却使二氧化钛纳米粒子附着，得到附着有二氧化钛纳米粒子的改性初生纤维，将改性初生纤维沉积在铺网转移系统上，得到建筑内饰材料。建筑内饰材料包括交织铺叠的缎带式纤维。缎带式纤维的厚度为1μm，宽度为9μm。
实施例2
将二氧化钛纳米粒子(粒径为30nm)分散在乙醇和水的混合溶液中(乙醇与水的体积比为1:3)，加入聚乙烯吡咯烷酮，超声分散，得到二氧化钛纳米粒子溶液(二氧化钛纳米粒子的含量为0.3wt％)。
采用闪蒸法将聚乙烯纺丝液形成初生纤维，将二氧化钛纳米粒子溶液形成气溶胶，喷洒在初生纤维的表面，冷却使二氧化钛纳米粒子附着，得到附着有二氧化钛纳米粒子的改性初生纤维，将改性初生纤维沉积在铺网转移系统上，得到建筑内饰材料。建筑内饰材料包括交织铺叠的缎带式纤维。缎带式纤维的厚度为1μm，宽度为9μm。
实施例3
将二氧化钛纳米粒子(粒径为40nm)分散在乙醇和水的混合溶液中(乙醇与水的体积比为1:3)，加入聚乙烯吡咯烷酮，超声分散，得到二氧化钛纳米粒子溶液(二氧化钛纳米粒子的含量为0.3wt％)。
采用闪蒸法将聚乙烯纺丝液形成初生纤维，将二氧化钛纳米粒子溶液形成气溶胶，喷洒在初生纤维的表面，冷却使二氧化钛纳米粒子附着，得到附着有二氧化钛纳米粒子的改性初生纤维，将改性初生纤维沉积在铺网转移系统上，得到建筑内饰材料。建筑内饰材料包括交织铺叠的缎带式纤维。缎带式纤维的厚度为1μm，宽度为9μm。
实施例4
将二氧化钛纳米粒子(粒径为15nm)分散在乙醇和水的混合溶液中(乙醇与水的体积比为1:3)，加入聚乙烯吡咯烷酮，超声分散，得到二氧化钛纳米粒子溶液(二氧化钛纳米粒子的含量为1wt％)。
采用闪蒸法将聚乙烯纺丝液形成初生纤维，将二氧化钛纳米粒子溶液形成气溶胶，喷洒在初生纤维的表面，冷却使二氧化钛纳米粒子附着，得到附着有二氧化钛纳米粒子的改性初生纤维，将改性初生纤维沉积在铺网转移系统上，得到建筑内饰材料。建筑内饰材料包括交织铺叠的缎带式纤维。缎带式纤维的厚度为0.5μm，宽度为5μm。
实施例5
将二氧化钛纳米粒子(粒径为15nm)分散在乙醇和水的混合溶液中(乙醇与水的体积比为1:3)，加入聚乙烯吡咯烷酮，超声分散，得到二氧化钛纳米粒子溶液(二氧化钛纳米粒子的含量为0.05wt％)。
采用闪蒸法将聚乙烯纺丝液形成初生纤维，将二氧化钛纳米粒子溶液形成气溶胶，喷洒在初生纤维的表面，冷却使二氧化钛纳米粒子附着，得到附着有二氧化钛纳米粒子的改性初生纤维，将改性初生纤维沉积在铺网转移系统上，得到建筑内饰材料。建筑内饰材料包括交织铺叠的缎带式纤维。缎带式纤维的厚度为1μm，宽度为9μm。
实施例6
将二氧化钛纳米粒子(粒径为15nm)分散在乙醇和水的混合溶液中(乙醇与水的体积比为1:3)，加入聚乙烯吡咯烷酮，超声分散，得到二氧化钛纳米粒子溶液(二氧化钛纳米粒子的含量为0.3wt％)。
采用闪蒸法将聚乙烯纺丝液形成初生纤维，将二氧化钛纳米粒子溶液形成气溶胶，喷洒在初生纤维的表面，冷却使二氧化钛纳米粒子附着，得到附着有二氧化钛纳米粒子的改性初生纤维，将改性初生纤维沉积在铺网转移系统上，得到建筑内饰材料。建筑内饰材料包括交织铺叠的缎带式纤维。缎带式纤维的厚度为0.2μm，宽度为2μm。
比较例
采用闪蒸法将聚乙烯纺丝液形成初生纤维，将初生纤维沉积在铺网转移系统上，得到建筑内饰材料。建筑内饰材料包括交织铺叠的缎带式纤维。缎带式纤维的厚度为1μm，宽度为9μm。
实验例
检测实施例1～6和比较例制备得到的建筑内饰材料的机械性能，检测结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002196481610000111
检测实施例1～6和比较例制备得到的建筑内饰材料对于甲醛的清除能力。检测方法如下：
取100cm2无纺布壁纸至于密闭腔体中，腔体中设置有紫外灯，腔体体积为30cm×30cm×30cm，向腔体中加入甲醛，使腔体内甲醛浓度上升至1mg/m3，用紫外灯照射1小时后，检测密闭腔体中甲醛的浓度。检测结果如表2所示。
表2
照射1小时后甲醛浓度(mg/m<sup>3</sup>)
实施例1 0.035
实施例2 0.092
实施例3 0.205
实施例4 0.010
实施例5 0.195
实施例6 0.105
比较例 0.985
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (4)

1.一种建筑内饰材料的制备方法，其特征在于，将纺丝液形成初生纤维，同时将含有光触媒材料纳米粒子的溶液的气溶胶的喷口置于冷却纺丝区，在纤维冷却的过程中，光触媒材料纳米粒子与纤维结合，附着在纤维表面，得到附着有光触媒材料纳米粒子的改性初生纤维，将改性初生纤维在纺丝气流的引导下沉积在铺网转移系统上，在改性初生纤维沉积在铺网转移系统的过程中，附着在纤维表面光触煤材料纳米粒子随同纤维一起沉积在铺网转移系统上，得到建筑内饰材料；其中，建筑内饰材料包括交织铺叠的缎带式纤维，所述缎带式纤维的表面附着有光触媒材料纳米粒子；
还包括制备气溶胶的步骤：利用雾化装置将含有光触媒材料纳米粒子的溶液雾化，并在载气的负载下，从添加器出口喷出，与热空气混合并干燥，得到将含有光触媒材料纳米粒子的溶液的气溶胶；
所述含有光触媒材料纳米粒子的溶液中包含光触媒材料纳米粒子、溶剂和聚乙烯吡咯烷酮；所述光触媒材料纳米粒子的含量为0.01～2wt％，所述光触媒材料纳米粒子的粒径为1～50nm；所述溶剂为乙醇和水的混合溶液；
所述缎带式纤维的材质为聚乙烯，所述光触媒材料纳米粒子为二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的缎带式纤维的厚度为0.2～5μm，且宽度为2～30μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的光触媒材料纳米粒子溶液中，光触媒材料纳米粒子的含量为0.05～2wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将纺丝液采用闪蒸法或纺粘法形成初生纤维。
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