CN111171528A - 一种除甲醛高分子复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于净化甲醛领域，具体公开了一种除甲醛高分子复合材料及其制备方法，以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、阿拉伯胶、壳聚糖季铵盐、2‑咪唑烷酮、己二酸二酰肼、凹凸棒土、多孔填料、电气石、改性活性炭、糖浆、消泡剂、乳化剂、白炭黑和水为原料制得的除甲醛高分子复合材料具有净化甲醛、环保、净味的功能，能够有效地净化空气中的有害物质；其中，改性活性炭具有吸收、分解甲醛的作用。本发明制备方法简单，制得的除甲醛高分子复合材料，能高效祛除室内空气中的甲醛、氨、苯等有害物质，还能够释放负氧离子，使空气清新，环保安全。

Description

一种除甲醛高分子复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于净化甲醛领域，特别涉及一种除甲醛高分子复合材料及其制备方法。

背景技术

甲醛是一种常见的空气污染物，长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、细胞核的基因突变，DNA单链内交连和DNA与蛋白质交连及抑制DNA损伤的修复、妊娠综合症、引起新生儿染色体异常、白血病，引起青少年记忆力和智力下降。在所有接触者中，儿童和孕妇对甲醛尤为敏感，危害也就更大。

目前常用的空气净化技术，主要是物理吸附，比如植物吸附和活性炭吸，但是除甲醛效果不理想。

发明内容

本发明提出一种除甲醛高分子复合材料及其制备方法，能高效祛除室内空气中的甲醛、氨、苯等有害物质，还能够释放负氧离子，使空气清新，环保安全。

一种除甲醛高分子复合材料，包括以下重量份数的原料

30-40份聚对苯二甲酸乙二醇酯、20-30份聚乳酸、5-10份阿拉伯胶、4-7份壳聚糖季铵盐、3-6份2-咪唑烷酮、3-6份己二酸二酰肼、5-6份凹凸棒土、4-6份多孔填料、4-7份电气石、4-6份改性活性炭、5-10份糖浆、1-2份消泡剂、5-10份乳化剂、10-20份白炭黑、240-350份水。

进一步地，聚对苯二甲酸乙二醇酯的相对分子量为8000-15000，聚乳酸的相对分子量为3000-5000。

进一步地，多孔填料为多孔硅藻土、多孔海泡石或分子筛ZSM-5。

进一步地，消泡剂为二甲基硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。

进一步地，乳化剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

进一步地，改性活性炭为微生物改性活性炭，制备方法包括以下步骤；

1)将活性炭加入到0.1mol/L的盐酸中浸泡24h，再用水反清洗直至滤水的pH为6-7，再将活性炭分离出来，30-40℃干燥2-3h，备用；

2)将步骤1)获得的活性炭与复合菌种混合，并在35-40℃下培养24-36h，并在35-40℃下烘干，得到改性活性炭；

进一步地，活性炭与复合菌种的质量比为1：(0.1-0.15)。

进一步地，复合菌种包括质量比为1：1的甲醛降解菌和芽孢杆菌。

本发明还提供了上述一种除甲醛高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)凹凸棒土、电气石、多孔填料、改性活性炭分别粉碎过800-1000目筛，备用；

2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、阿拉伯胶、壳聚糖季铵盐、2-咪唑烷酮、己二酸二酰肼、乳化剂加入到水中混合均匀；

3)向步骤2)得到的混合液中加入糖浆、消泡剂、白炭黑及步骤1)凹凸棒土、电气石、多孔填料、改性活性炭，混合均匀，即得除甲醛高分子复合材料。

本发明提供了一种除甲醛高分子复合材料及其制备方法，以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、阿拉伯胶、壳聚糖季铵盐、2-咪唑烷酮、己二酸二酰肼、凹凸棒土、多孔填料、电气石、改性活性炭、糖浆、消泡剂、乳化剂、白炭黑和水为原料制得的除甲醛高分子复合材料具有净化甲醛、环保、净味的功能，能够有效地净化空气中的有害物质；其中，改性活性炭具有吸收、分解甲醛的作用。本发明制备方法简单，制得的除甲醛高分子复合材料，能高效祛除室内空气中的甲醛、氨、苯等有害物质，还能够释放负氧离子，使空气清新，环保安全。

具体实施方式

本发明提出了一种除甲醛高分子复合材料，包括以下重量份数的原料

30-40份聚对苯二甲酸乙二醇酯、20-30份聚乳酸、5-10份阿拉伯胶、4-7份壳聚糖季铵盐、3-6份2-咪唑烷酮、3-6份己二酸二酰肼、5-6份凹凸棒土、4-6份多孔填料、4-7份电气石、4-6份改性活性炭、5-10份糖浆、1-2份消泡剂、5-10份乳化剂、10-20份白炭黑、240-350份水。

上述，本发明以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、阿拉伯胶、壳聚糖季铵盐、2-咪唑烷酮、己二酸二酰肼、凹凸棒土、多孔填料、电气石、改性活性炭、糖浆、消泡剂、乳化剂、白炭黑和水为原料制得的除甲醛高分子复合材料具有净化甲醛、环保、净味的功能，能够有效地净化空气中的有害物质；其中，改性活性炭具有吸收、分解甲醛的作用。本发明提供的除甲醛高分子复合材料，能高效祛除室内空气中的甲醛、氨、苯等有害物质，还能够释放负氧离子，使空气清新，环保安全。

在本发明中，聚对苯二甲酸乙二醇酯的重量份数为30-40份；更优选地为35-40份。

在本发明中，聚乳酸的重量份数为20-30份；更优选地为20-25份。

需要说明的是，聚对苯二甲酸乙二醇酯的相对分子量为8000-15000，聚乳酸的相对分子量为3000-5000。

在本发明中，阿拉伯胶的重量份数为5-10份；更优选地为6-8份。

壳聚糖季铵盐起到抗菌抑菌的作用。在本发明中，壳聚糖季铵盐的重量份数为4-7份；优选地为5-6份。

2-咪唑烷酮与己二酸二酰肼作为甲醛捕捉剂，能够捕捉空气中的甲醛、在本发明中，2-咪唑烷酮的重量份数为3-6份；更优选地为4-5份。

在本发明中，己二酸二酰肼的重量份数为3-6份；更优选地为4-5份。

在本发明中，凹凸棒土能够提高涂料的抗流挂性能。在本发明中，凹凸棒土的重量份数为5-6份。

其中，多孔填料为多孔硅藻土、多孔海泡石或分子筛ZSM-5。上述通过将二氧化钛负载在多孔填料上，一方面利于吸附空气中的有害物质，并将其分解，提高甲醛去处理；另一方面还利于吸收可见光，使其持续保持良好的除甲醛效果。

在本发明中，电气石能够释放负离子，分解空气中的甲醛，净化空气。在本发明中，电气石的重量份数为4-7份；更优选地为5-6份。

在本发明中，改性活性炭能够吸附空气中的有害气体，如甲醛，同时还具有分解甲醛的作用。在本发明中，改性活性炭的重量份数为4-6份；更优选地为5-6份。

需要说明的是，改性活性炭制备方法包括以下步骤；

1)将活性炭加入到0.1mol/L的盐酸中浸泡24h，再用水反清洗直至滤水的pH为6-7，再将活性炭分离出来，30-40℃干燥2-3h，备用；

2)将步骤1)获得的活性炭与复合菌种混合，并在35-40℃下培养24-36h，并在35-40℃下烘干，得到改性活性炭；

活性炭与复合菌种的质量比为1：(0.1-0.15)。

其中，复合菌种包括质量比为1：1的甲醛降解菌和芽孢杆菌。

上述制得的改性活性炭中附着复合菌种，活性炭吸附空气中的甲醛，复合菌种对吸附的甲醛进行分解，进而能够使得改性活性炭持续保持良好的吸收、分解甲醛的作用。

在本发明中，糖浆能够使得涂料中除水之外的其他原料保持悬浮，防止沉淀、分成。在本发明中，糖浆的重量份数为5-10份；更优选地为8-10份。

在本发明中，消泡剂主要用于消除、抑制涂料中的气泡。其中，消泡剂为二甲基硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。在本发明中，消泡剂的重量份数为1-3份；更优选地为2-3份。

其中，消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚时，聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚与聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚的相对分子质量均为5000-10000。

在本发明中，乳化剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。在本发明中，乳化剂的重量份数为5-10份；更优选地为1-1.5份。

在本发明中，白炭黑不仅能防止涂料的沉淀，且能提高对其他原料的吸附性，改进分散性。在本发明中，白炭黑的重量份数为10-20份；更优选地为15-20份。需要说明的是，白炭黑的粒径为300-500nm。

在本发明中，水的重量份数为240-350份。

本发明还提供了上述一种除甲醛高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)凹凸棒土、电气石、多孔填料、改性活性炭分别粉碎过800-1000目筛，备用；

2)将苯丙乳液、丙烯酸乳液、乳化剂加入到水中混合均匀；

3)向步骤2)得到的混合液中加入二甲基乙烯基乙氧基硅烷、成膜助剂、糖浆、消泡剂、白炭黑、流平剂、颜料及步骤1)凹凸棒土、电气石、多孔填料、改性活性炭，混合均匀，即得除甲醛高分子复合材料。

其中，苯丙乳液、丙烯酸乳液、二甲基乙烯基乙氧基硅烷、成膜助剂、凹凸棒土、多孔填料、电气石、改性活性炭、颜料、糖浆、消泡剂、流平剂、颜料、乳化剂、白炭黑、水均同上所述，在此不再赘述。

上述制备方法简单，制得的除甲醛高分子复合材料，能高效祛除室内空气中的甲醛、氨、苯等有害物质，还能够释放负氧离子，使空气清新，环保安全。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种除甲醛高分子复合材料及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

改性活性炭为微生物改性活性炭，制备方法包括以下步骤；

1)将活性炭加入到0.1mol/L的盐酸中浸泡24h，再用水反清洗直至滤水的pH为7，再将活性炭分离出来，40℃干燥3h，备用；

2)将步骤1)获得的活性炭与复合菌种混合，并在35℃下培养36h，并在40℃下烘干，得到改性活性炭；复合菌种包括质量比为1：1的甲醛降解菌和芽孢杆菌；

活性炭与复合菌种的质量比为1：0.15。

实施例2

改性活性炭为微生物改性活性炭，制备方法包括以下步骤；

1)将活性炭加入到0.1mol/L的盐酸中浸泡24h，再用水反清洗直至滤水的pH为6，再将活性炭分离出来，30℃干燥2-3h，备用；

2)将步骤1)获得的活性炭与复合菌种混合，并在40℃下培养24h，并在35℃下烘干，得到改性活性炭；复合菌种包括质量比为1：1的甲醛降解菌和芽孢杆菌；

活性炭与复合菌种的质量比为1：0.1。

实施例3

改性活性炭为微生物改性活性炭，制备方法包括以下步骤；

1)将活性炭加入到0.1mol/L的盐酸中浸泡24h，再用水反清洗直至滤水的pH为6.5，再将活性炭分离出来，35℃干燥2.5h，备用；

2)将步骤1)获得的活性炭与复合菌种混合，并在40℃下培养30h，并在38℃下烘干，得到改性活性炭；复合菌种包括质量比为1：1的甲醛降解菌和芽孢杆菌；

活性炭与复合菌种的质量比为1：0.12。

实施例4

除甲醛高分子复合材料，包括以下重量份数的原料

30份相对分子量为8000的聚对苯二甲酸乙二醇酯、20份相对分子量为5000的聚乳酸、5份阿拉伯胶、4份壳聚糖季铵盐、3份2-咪唑烷酮、3份己二酸二酰肼、5份凹凸棒土、4份多孔硅藻土、4份电气石、4份实施例1制得的改性活性炭、5份糖浆、1份二甲基硅油、1份十二烷基苯磺酸钠、10份粒径为300-500nm的白炭黑、240份水。

上述一种除甲醛高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)凹凸棒土、电气石、多孔硅藻土、改性活性炭分别粉碎过1000目筛，备用；

2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、阿拉伯胶、壳聚糖季铵盐、2-咪唑烷酮、己二酸二酰肼、十二烷基苯磺酸钠加入到水中混合均匀；

3)向步骤2)得到的混合液中加入糖浆、二甲基硅油、白炭黑及步骤1)凹凸棒土、电气石、多孔硅藻土、改性活性炭，混合均匀，即得除甲醛高分子复合材料。

实施例5

除甲醛高分子复合材料，包括以下重量份数的原料

40份相对分子量为15000的聚对苯二甲酸乙二醇酯、30份相对分子量为4000的聚乳酸、10份阿拉伯胶、7份壳聚糖季铵盐、6份2-咪唑烷酮、6份己二酸二酰肼、6份凹凸棒土、6份多孔海泡石、7份电气石、6份实施例2制得的改性活性炭、10份糖浆、2份相对分子质量为5000的聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、2份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、20份粒径为300-500nm的白炭黑、350份水。

上述一种除甲醛高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)凹凸棒土、电气石、多孔海泡石、改性活性炭分别粉碎过800目筛，备用；

2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、阿拉伯胶、壳聚糖季铵盐、2-咪唑烷酮、己二酸二酰肼、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入到水中混合均匀；

3)向步骤2)得到的混合液中加入糖浆、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、白炭黑及步骤1)凹凸棒土、电气石、多孔海泡石、改性活性炭，混合均匀，即得除甲醛高分子复合材料。

实施例6

除甲醛高分子复合材料，包括以下重量份数的原料

35份相对分子量为10000的聚对苯二甲酸乙二醇酯、20份相对分子量为3000的聚乳酸、6份阿拉伯胶、5份壳聚糖季铵盐、4份2-咪唑烷酮、4份己二酸二酰肼、5份凹凸棒土、4份分子筛ZSM-5、5份电气石、5份实施例3制得的改性活性炭、8份糖浆、2份相对分子质量为10000的聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、1份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、15份粒径为300-500nm的白炭黑、300份水。

上述一种除甲醛高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)凹凸棒土、电气石、分子筛ZSM-5、改性活性炭分别粉碎过1000目筛，备用；

2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、阿拉伯胶、壳聚糖季铵盐、2-咪唑烷酮、己二酸二酰肼、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入到水中混合均匀；

3)向步骤2)得到的混合液中加入糖浆、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、白炭黑及步骤1)凹凸棒土、电气石、分子筛ZSM-5、改性活性炭，混合均匀，即得除甲醛高分子复合材料。

实施例7

除甲醛高分子复合材料，包括以下重量份数的原料

40份相对分子量为12000的聚对苯二甲酸乙二醇酯、25份相对分子量为5000的聚乳酸、8份阿拉伯胶、6份壳聚糖季铵盐、5份2-咪唑烷酮、5份己二酸二酰肼、6份凹凸棒土、5份分子筛ZSM-5、6份电气石、6份实施例2制得的改性活性炭、10份糖浆、3份相对分子量为8000的聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、1.5份十二烷基苯磺酸钠、20份粒径为300-500nm的白炭黑、300份水。

上述一种除甲醛高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)凹凸棒土、电气石、分子筛ZSM-5、改性活性炭分别粉碎过900目筛，备用；

2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、阿拉伯胶、壳聚糖季铵盐、2-咪唑烷酮、己二酸二酰肼、十二烷基苯磺酸钠加入到水中混合均匀；

3)向步骤2)得到的混合液中加入糖浆、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、白炭黑及步骤1)凹凸棒土、电气石、多孔填料、改性活性炭，混合均匀，即得除甲醛高分子复合材料。

实施例8

除甲醛高分子复合材料，包括以下重量份数的原料

38份相对分子量为12000的聚对苯二甲酸乙二醇酯、22份相对分子量为4000的聚乳酸、7份阿拉伯胶、5.5份壳聚糖季铵盐、4.5份2-咪唑烷酮、4.5份己二酸二酰肼、5.5份凹凸棒土、4.6份多孔硅藻土、5.3份电气石、5.5份实施例3制得的改性活性炭、8.5份糖浆、2.5份相对分子量为10000的聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、1.2份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、18份粒径为300-500nm的白炭黑、320份水。

上述一种除甲醛高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)凹凸棒土、电气石、多孔硅藻土、改性活性炭分别粉碎过800目筛，备用；

2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、阿拉伯胶、壳聚糖季铵盐、2-咪唑烷酮、己二酸二酰肼、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入到水中混合均匀；

3)向步骤2)得到的混合液中加入糖浆、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、白炭黑及步骤1)凹凸棒土、电气石、多孔硅藻土、改性活性炭，混合均匀，即得除甲醛高分子复合材料。

对比例1

除甲醛高分子复合材料，包括以下重量份数的原料

38份相对分子量为12000的聚对苯二甲酸乙二醇酯、22份聚乳酸、7份阿拉伯胶、5.5份壳聚糖季铵盐、4.5份2-咪唑烷酮、4.5份己二酸二酰肼、5.5份凹凸棒土、4.6份多孔硅藻土、5.3份电气石、5.5份活性炭、8.5份糖浆、2.5份相对分子量为10000的聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、1.2份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、18份粒径为300-500nm的白炭黑、320份水。

上述一种除甲醛高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)凹凸棒土、电气石、多孔硅藻土、改性活性炭分别粉碎过1000目筛，备用；

2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、阿拉伯胶、壳聚糖季铵盐、2-咪唑烷酮、己二酸二酰肼、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入到水中混合均匀；

3)向步骤2)得到的混合液中加入糖浆、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、白炭黑及步骤1)凹凸棒土、电气石、多孔硅藻土、改性活性炭，混合均匀，即得除甲醛高分子复合材料。

采用《中华人民共和国轻工业行业标准QB/T2761-2006》空气净化产品净化效果测定方法对实施例4-8及对比例1的除甲醛高分子复合材料的性能进行测定，结果见表1。

表1实施例4-8及对比例1的实验结果

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种除甲醛高分子复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料

30-40份聚对苯二甲酸乙二醇酯、20-30份聚乳酸、5-10份阿拉伯胶、4-7份壳聚糖季铵盐、3-6份2-咪唑烷酮、3-6份己二酸二酰肼、5-6份凹凸棒土、4-6份多孔填料、4-7份电气石、4-6份改性活性炭、5-10份糖浆、1-2份消泡剂、5-10份乳化剂、10-20份白炭黑、240-350份水。

2.根据权利要求1所述的一种除甲醛高分子复合材料，其特征在于，聚对苯二甲酸乙二醇酯的相对分子量为8000-15000，聚乳酸的相对分子量为3000-5000。

3.根据权利要求1所述的一种除甲醛高分子复合材料，其特征在于，多孔填料为多孔硅藻土、多孔海泡石或分子筛ZSM-5。

4.根据权利要求1所述的一种除甲醛高分子复合材料，其特征在于，消泡剂为二甲基硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。

5.根据权利要求1所述的一种除甲醛高分子复合材料，其特征在于，乳化剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

6.根据权利要求1所述的一种除甲醛高分子复合材料，其特征在于，改性活性炭为微生物改性活性炭，制备方法包括以下步骤；

1)将活性炭加入到0.1mol/L的盐酸中浸泡24h，再用水反清洗直至滤水的pH为6-7，再将活性炭分离出来，30-40℃干燥2-3h，备用；

2)将步骤1)获得的活性炭与复合菌种混合，并在35-40℃下培养24-36h，并在35-40℃下烘干，得到改性活性炭；

活性炭与复合菌种的质量比为1：(0.1-0.15)。

7.根据权利要求6所述的一种除甲醛高分子复合材料，其特征在于，复合菌种包括质量比为1：1的甲醛降解菌和芽孢杆菌。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的除甲醛高分子复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)凹凸棒土、电气石、多孔填料、改性活性炭分别粉碎过800-1000目筛，备用；

2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、阿拉伯胶、壳聚糖季铵盐、2-咪唑烷酮、己二酸二酰肼、乳化剂加入到水中混合均匀；

3)向步骤2)得到的混合液中加入糖浆、消泡剂、白炭黑及步骤1)凹凸棒土、电气石、多孔填料、改性活性炭，混合均匀，即得除甲醛高分子复合材料。