CN111408245A - 一种图案化甲醛清除剂及其制备方法 - Google Patents

一种图案化甲醛清除剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种图案化甲醛清除剂的制备方法，包括下列步骤：S1、在基底容器中添加凝胶混合液，然后在所述凝胶液中添加图案母模，使凝胶混合液与图案母模接触；然后使凝胶混合液通过固化步骤形成第一层；S2去除所述图案母模，在所述第一层中加入质子交换膜；然后注入包含指示剂和凝胶混合液的混合物；S3、使凝胶混合液通过固化步骤形成与甲醛反应可颜色变化的图案层，待固化后，再次加入质子交换膜形成第一界面层。本发明提供的图案化甲醛清除剂具有图案质感强、颜色可变性指示敏感等特点，提升了甲醛清除效果可视化的准确度，在清除甲醛的同时，可为客户提供定制化的图案，并通过图案观察清除甲醛的效果。

Description

一种图案化甲醛清除剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及甲醛清除技术领域，具体涉及一种图案化甲醛清除剂及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，现代人对除甲醛产品的个性化要求越来越高。目前甲醛清除主要分为光触媒、甲醛清除剂、活性炭等材料，但仍没有一种可满足图案化除甲醛或颜色的个性化要求。
现有技术多采用微球表面吸附甲醛实现变色，如高锰酸钾微球，甲醛吸附与清除前后的变色。随着甲醛清除剂的发展，专利CN109731454A公开的一种制备可视化甲醛清除剂的方法，但该方法指示剂均匀分散在整个指示剂，会一定程度上增大指示剂的使用量，同时在使用过程中，底部的吸收需要较长时间的渗透，底部指示剂的颜色变化亦需要较长时间。此外，该专利无法实现客户需要的特定图案。为了摆脱除甲醛的图案化缺失，达到除甲醛产品在清除甲醛的同时，具有更好的装饰效果和居住环境，人们对清除甲醛材料的图案和颜色均有更高的要求。对比人们的较高要求，现有甲醛清除技术还存在无图案化、颜色可变性差等缺点。因此，研制一种图案质感强、有颜色可变性的新型甲醛清除剂，已成为生产者或消费者均为关注的问题。
基于上述情况，本发明提出了一种图案化甲醛清除剂及其制备方法，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种图案化甲醛清除剂及其制备方法，该图案化甲醛清除剂对甲醛的清除效果可通过图案中的指示剂随体系pH降低而显示出图案，进而实现可视化清除甲醛。
本发明的另外一个目的在于提供一种图案化甲醛清除剂的制备方法，图案可实现个性定制化，操作简单易行，可实现大规模工业生产。
本发明提供一种图案化甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在基底容器中添加凝胶混合液，然后在所述凝胶液中添加图案母模，使凝胶混合液与图案母模接触；然后使凝胶混合液通过固化步骤形成第一层；所述第一层包括所述凝胶液固化形成的固化凝胶层和所述固化凝胶层上由图案母模转印形成的凹槽形图案；
S2、去除所述图案母模，在所述第一层中加入质子交换膜；所述质子交换膜与凹槽形图案形状相同；然后注入包含指示剂和凝胶混合液的混合物，注入的混合物液面的高度不高于凹槽形图案的凹槽深度；
S3、使凝胶混合液通过固化步骤形成与甲醛反应可颜色变化的图案层，待固化后，再次加入质子交换膜形成第一界面层；所述第一界面层包括所述两质子交换膜以及两质子交换膜之间的与甲醛反应可颜色变化的图案层；
S4、依次重复n次步骤S1-S3，依次形成具有n+1层的图案化甲醛清除剂；其中，n为正整数。
其中，凝胶混合液含有甲醛处理剂，其与甲醛反应产生的氢离子可自由通过质子膜并降低图案层的pH值，指示剂用于在图案层的pH值降低至目标pH值时显示颜色变化，从而显示出图案颜色实现可视化清除甲醛。
本发明实施例提供的图案化甲醛清除剂及其制备方法的有益效果：
本发明的图案化甲醛清除剂的凝胶液均含有可与甲醛反应产生氢离子的甲醛处理剂，氢离子可自由通过质子交换膜，其他分子无法通过，通过氢离子的扩散及交换使得凹槽形图案内的指示剂实现颜色变化而显示出图案，从而实现图案化甲醛清除剂的可视化清除甲醛，具有图案质感强、有颜色可变性指示敏感、准确。本发明提供的图案化甲醛清除剂具有图案质感强、颜色可变性指示敏感等特点，提升了甲醛清除效果可视化的准确度，在清除甲醛的同时，可为客户提供定制化的图案，并通过图案观察清除甲醛的效果。本发明的制备方法工艺简单，操作简便，便于工业化生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请实施例的图案化甲醛清除剂及其制备方法进行具体说明。
本发明一些实施例提供一种图案化甲醛清除剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在基底容器中添加凝胶混合液，然后在所述凝胶液中添加图案母模，使凝胶混合液与图案母模接触；然后使凝胶混合液通过固化步骤形成第一层；所述第一层包括所述凝胶液固化形成的固化凝胶层和所述固化凝胶层上由图案母模转印形成的凹槽形图案；
S2、去除所述图案母模，在所述第一层中加入质子交换膜；所述质子交换膜与凹槽形图案形状相同；然后注入包含指示剂和凝胶混合液的混合物，注入的混合物液面的高度不高于凹槽形图案的凹槽深度；
S3、使凝胶混合液通过固化步骤形成与甲醛反应可颜色变化的图案层，待固化后，再次加入质子交换膜形成第一界面层；所述第一界面层包括所述两质子交换膜以及两质子交换膜之间的与甲醛反应可颜色变化的图案层；
S4、依次重复n次步骤S1-S3，依次形成具有n+1层的图案化甲醛清除剂；其中，n为正整数。
在上述技术方案中，按照S1-S4的步骤，可实现包含多层图案的图案化甲醛清除剂，该层数可以有多种选择，例如图案层数包括但不限于1-10层，优选的，图案层数为1-4层。
在一些可选的实施例中，凝胶混合液包括以下重量份的原料：凝胶原液5～250份、甲醛处理剂1～120份、pH调节剂0.003～1.00份和添加剂0.008～2.00份。
在一些可选的实施例中，凝胶原液为可物理成型凝胶原液或可化学成型凝胶原液。示例性地，可物理成型凝胶原液包括但不限于如下成分：采用果胶、琼脂、卡拉胶、明胶、阿拉伯胶、蜂蜡、黄原胶、海藻酸钠、普鲁兰多糖、聚乙烯醇、聚乙二醇、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、纤维素醚、淀粉衍生物中的一种或多种，或上述各类物质配置得到的不同浓度规格的凝胶产品。
可化学成型凝胶原液即采用的凝胶化过程中发生化学变化的原料，例如采用能够发生聚合反应的单体原料及相应的引发剂、交联剂等。在一些可选的实施例中，该凝胶原液包括摩尔比依次为0.1-8:0.005-1:0.002-0.1的化学凝胶单体、交联剂以及引发剂，例如该摩尔比依次为0.1:0.005:0.002、1:0.01：0.01、3:0.1:0.01、5:0.5:0.05、8:1:0.1等。可选的，要求该引发剂的重量为交联剂的重量十五分之一到十分之一，具有较好的凝胶化效果。
示例性地，该化学凝胶单体，例如但不限于，选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-(2-羟乙基)丙烯酰胺、二甲胺基丙基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-(羧甲基)-N，N-二甲基-2-(甲基丙烯酰氧基)乙胺，内盐、N-[3-(N，N-二甲胺基)丙基]丙烯酰胺甲基氯仿、丙烯酸羟乙酯、N-异丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸、苯乙烯磺酸钠、乙烯吡咯烷酮和马来酸酐中的一种或多种。可选的，该化学凝胶单体选自丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯磺酸钠和丙烯酸钠中的一种或多种。
在本发明一些可选的实施例中，图案化甲醛清除剂中凝胶原液根据需要按重量份数计5～250份，可选地为5份、50份、100份、150份、200份、250份等。
甲醛处理剂用于反应与甲醛反应并降低体系的pH值，需要说明的是，甲醛处理剂不限于采用一种物质，因此其需要满足的上述两个条件可以通过在甲醛处理剂中配置多种组分协调实现。
在一些可选的实施例中，该含有铵根的甲醛反应剂选自无机铵盐或有机铵盐中的一种或多种。示例性地甲醛反应剂选自碳酸氢铵、卤化铵、烷基卤化铵、硫酸铵、醋酸铵、硝酸铵、烷基硫酸铵、烷基苯磺酸铵、烷基磺酸氨中的一种或多种。
示例性地，例如卤化铵选自氟化铵、氯化铵、溴化铵、碘化铵中的一种或多种。考虑到环境的友好性，优选的为氯化铵和氟化铵。烷基卤化铵选自烷基链C原子数为1-16的烷基卤化铵，例如选自四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丁基氯化铵、四甲基氟化铵、四乙基氟化铵、四丁基氟化铵、四乙基溴化铵、四甲基碘化铵中的一种或多种；烷基硫酸铵优选十二烷基硫酸铵、十三烷基硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵的一种或多种。
烷基苯磺酸铵选自烷基链C原子数为4-16的烷基苯磺酸铵，例如选自直链烷基苯磺酸铵、十二烷基苯磺酸铵、十三烷基苯磺酸铵、十六烷基笨磺酸铵种的一种或多种。需要说明的是，本申请中所说的多种，均是指至少两种的意思。
在本发明的一些实施例中，可视化甲醛清除剂中甲醛反应剂按重量份数计为1-120份，可选地为1份、20份、40份、60份、80份、100、120份等。
pH调节剂的作用在调节体系的pH值配置为适当的初始pH值，使得该图案化甲醛清除剂图案显示更灵敏。pH调节剂可用于根据需要调高或调低体系的pH值，因此其可选的为酸、碱、酸式盐、碱式盐等，当需要调高pH值时选择碱性物质，当需要调低pH值时选择酸性物质。当无需调节pH值时也可以不使用该pH调节剂。
在本发明一些可选的实施例中，pH调节剂的用量根据需要按重量份数计可以设置为0份、0.05份、0.1份、0.5份、0.8份、1.0份等。设置为0份即为原料中不使用该组分的情况。
在一些可选的实施例中，指示剂包括酸碱指示剂、荧光指示剂或染料中的一种或多种。需要数明的是，指示剂至少包含一种酸碱指示剂，触发指示剂显示图案，实现图案的变化。
示例性地，该荧光指示剂例如但不限于，选自曙红、水杨酸、2-萘胺、1-萘胺、奎宁、2-羟基-3-萘甲酸、喹啉、2-萘酚和香豆素中的一种或多种。
在本发明的一些实施例中，指示剂与凝胶混合液的质量比为0.0001-2：100，或该质量比为0.1-1:100，例如但不限于该质量比为0.0001:100、0.1:100、0.5:100、1:100、1.5:100、2:100。
添加剂的作用在于改善可视化甲醛清除剂例如在味道、抗菌防腐性能、保水性能、稳定性能等方面的物化性能，从而更加便于使用或者保存。
在一些可选的实施例中，添加剂包括香精、抗菌剂、防腐剂和保水剂中的一种或多种。该添加剂的用量根据需要按重量份数计可以设置为0份、0.1份、0.3份、0.4份、0.5份、1份等。
本发明一些可选的实施例种，图案化甲醛清除剂中凝胶混合液固化的方式包括包括加热、紫外线光照、太阳光光照、光辐射、微波辐射、射线照射种的一种或多种。
可选的，例如当凝胶原液采用可物理成型凝胶原液时，凝胶化处理例如采用加热等方式将凝胶原液熔化为凝胶液，凝胶液与其他原料混匀，然后冷却成凝胶。当然在其他实施例中根据所采用的凝胶液的不同还可以采用其他的物理凝胶化方法。
可选的，例如当凝胶原液采用可化学成型凝胶液时，凝胶化处理例如采用热引发、辐射引发、光引发等方式进行引发，从而发生聚合发应而实现凝胶化，当然在其他实施例中根据所采用的凝胶原液的不同还可以采用其他的化学凝胶化方法。
示例性地，当采用辐射的引发方式时，该辐射方法例如但不限于电子束或者各种核辐射，例如γ射线、中子束、微波辐射、光辐射、紫外线、红外线以及太阳光中的一种辐射方式。
可选的，采用紫外线辐射时，例如包括：采用12-18w紫外灯下照射0.1-3h，或者直接太阳光照射至成胶。
在一些可选的实施例中，图案母模上的图案包括各种汽车图案、人物图案、几何图形中的一种或多种。
可选的，例如该汽车图案，但不限于选自市场销售汽车品牌的图标、车型、型号、字符等中的一种或多种。
可选的，例如人物图案，但不限于选自卡通、名人、历史人物等中的一种或多种。
可选的，例如几何图形，但不限于选自三角形、多边形、建筑、历史名胜等中的一种或多种。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1：
一种图案化甲醛清除剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将凝胶原液摩尔比为0.1:0.005:0.002的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及相应的引发剂、交联剂50份、碳酸氢铵20份、香精0.1份、抗菌剂0.1份、防腐剂0.1份和保水剂0.1份，配置成凝胶混合液；在基底容器中添加凝胶混合液，然后在所述凝胶液中添加印刷有汽车品牌图标的图案母模，使凝胶混合液与图案母模接触；然后使凝胶混合液通过固化步骤形成第一层；所述第一层包括所述凝胶液固化形成的固化凝胶层和所述固化凝胶层上由图案母模转印形成的凹槽形图案；
S2、去除所述图案母模，在所述第一层中加入质子交换膜；所述质子交换膜与凹槽形图案形状相同；然后注入包含指示剂和凝胶混合液的混合物，注入的混合物液面的高度不高于凹槽形图案的凹槽深度；
S3、使凝胶混合液通过固化步骤形成与甲醛反应可颜色变化的图案层，待固化后，再次加入质子交换膜形成第一界面层；所述第一界面层包括所述两质子交换膜以及两质子交换膜之间的与甲醛反应可颜色变化的图案层；
S4、依次重复1次步骤S1-S3，依次形成具有2层的图案化甲醛清除剂。
实施例2
一种图案化甲醛清除剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将凝胶原液摩尔比为1:0.01：0.01的苯乙烯磺酸钠及相应的引发剂、交联剂200份、四丁基氟化铵100份、pH调节剂0.85份、香精0.5份、抗菌剂0.5份、防腐剂0.5份和保水剂0.5份，配置成凝胶混合液；在基底容器中添加凝胶混合液，然后在所述凝胶液中添加印刷有卡通图案的图案母模，使凝胶混合液与图案母模接触；然后使凝胶混合液通过固化步骤形成第一层；所述第一层包括所述凝胶液固化形成的固化凝胶层和所述固化凝胶层上由图案母模转印形成的凹槽形图案；
S2、去除所述图案母模，在所述第一层中加入质子交换膜；所述质子交换膜与凹槽形图案形状相同；然后注入包含指示剂和凝胶混合液的混合物，注入的混合物液面的高度不高于凹槽形图案的凹槽深度；
S3、使凝胶混合液通过固化步骤形成与甲醛反应可颜色变化的图案层，待固化后，再次加入质子交换膜形成第一界面层；所述第一界面层包括所述两质子交换膜以及两质子交换膜之间的与甲醛反应可颜色变化的图案层；
S4、依次重复2次步骤S1-S3，依次形成具有3层的图案化甲醛清除剂。
实施例3
一种图案化甲醛清除剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将凝胶原液摩尔比为3:0.1:0.01的丙烯酸钠及相应的引发剂、交联剂150份、十六烷基笨磺酸铵80份、pH调节剂0.65份、香精0.3份、抗菌剂0.3份、防腐剂0.3份和保水剂0.3份，配置成凝胶混合液；在基底容器中添加凝胶混合液，然后在所述凝胶液中添加印刷有正六边形图案的图案母模，使凝胶混合液与图案母模接触；然后使凝胶混合液通过固化步骤形成第一层；所述第一层包括所述凝胶液固化形成的固化凝胶层和所述固化凝胶层上由图案母模转印形成的凹槽形图案；
S2、去除所述图案母模，在所述第一层中加入质子交换膜；所述质子交换膜与凹槽形图案形状相同；然后注入包含指示剂和凝胶混合液的混合物，注入的混合物液面的高度不高于凹槽形图案的凹槽深度；
S3、使凝胶混合液通过固化步骤形成与甲醛反应可颜色变化的图案层，待固化后，再次加入质子交换膜形成第一界面层；所述第一界面层包括所述两质子交换膜以及两质子交换膜之间的与甲醛反应可颜色变化的图案层；
S4、依次重复3次步骤S1-S3，依次形成具有4层的图案化甲醛清除剂；其中，n为正整数。
下面对本发明实施例1至实施例3得到的图案化甲醛清除剂以及普通甲醛清除剂进行性能测试，测试结果如表1所示：
其中：普通甲醛清除剂1为：光触媒甲醛清除剂
普通甲醛清除剂2为：甲醛净化剂
普通甲醛清除剂3为：甲醛净化凝胶
测试方法：参考国家标准JC/T1074-2008，分别取以上三种甲醛清除剂和实施例试样100g，放置于1.5m3的密闭舱内，并注射甲醛4.5±0.25微升分析纯甲醛，初始浓度记录为C0，24h后测定甲醛浓度，记录为C1。根据以下公式计算不同材料的甲醛净化率。
R＝(C1-C11)/C1*100％
式中：R为甲醛净化率，％；
C1为对比仓所测甲醛终止浓度；
C11为样品试验仓所测甲醛终止浓度。
为了对比不同样品清除甲醛的持久性，参考国家标准JC/T1074-2008，别取以上三种甲醛清除剂和实施例试样100g，放置于密闭舱内，每日按时注射3±0.25微升甲醛的分析纯溶液，持续4天。第五天将取出的样品，放置于1.5m3的密闭实验仓，然后按照甲醛精化率的方法测定甲醛净化率，记录未持久性
为对比几种不同样品的甲醛清除可视化效果，在密闭容器中每天加入定量的3±0.25微升分析纯甲醛，直至所有样品发生颜色变化时结束测试，记录发生颜色变化的天数。
表1
Figure BDA0002481635980000101
从上表可以看出，本发明提供的图案化甲醛清除剂具有图案质感强、颜色可变性指示敏感等特点，提升了甲醛清除效果可视化的准确度，在清除甲醛的同时，可为客户提供定制化的图案，并通过图案观察清除甲醛的效果。
此外，本发明的制备方法工艺简单，操作简便，便于工业化生产。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种图案化甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在基底容器中添加凝胶混合液，然后在所述凝胶液中添加图案母模，使凝胶混合液与图案母模接触；然后使凝胶混合液通过固化步骤形成第一层；所述第一层包括所述凝胶液固化形成的固化凝胶层和所述固化凝胶层上由图案母模转印形成的凹槽形图案；
S2、去除所述图案母模，在所述第一层中加入质子交换膜；所述质子交换膜与凹槽形图案形状相同；然后注入包含指示剂和凝胶混合液的混合物，注入的混合物液面的高度不高于凹槽形图案的凹槽深度；
S3、使凝胶混合液通过固化步骤形成与甲醛反应可颜色变化的图案层，待固化后，再次加入质子交换膜形成第一界面层；所述第一界面层包括所述两质子交换膜以及两质子交换膜之间的与甲醛反应可颜色变化的图案层；
S4、依次重复n次步骤S1-S3，依次形成具有n+1层的图案化甲醛清除剂；其中，n为正整数。
2.根据权利要求1所述的图案化甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，所述凝胶混合液包括以下重量份的原料：凝胶原液5～250份、甲醛处理剂1～120份、pH调节剂0～1.00份和添加剂0～2.00份。
3.根据权利要求1所述的图案化甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，所述甲醛处理剂为含有铵根的甲醛反应剂，所述甲醛反应剂选自碳酸氢铵、卤化铵、烷基卤化铵、硫酸铵、硝酸铵、烷基硫酸铵、烷基苯磺酸铵中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的图案化甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，所述卤化铵中，卤＝氟、氯、溴、碘；
所述烷基卤化铵中，烷基为四甲基、四乙基和四丁基中的任意一种；
所述烷基硫酸铵中的烷基C原子数n1＝1～16；所述烷基苯磺酸铵中的烷基C原子数n2＝4～16。
5.根据权利要求1所述的图案化甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，所述指示剂包括酸碱指示剂、荧光指示剂或颜料中的一种多种。
6.根据权利要求1所述的图案化甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，所述指示剂与凝胶混合液的质量比为0.0001～2：100。
7.根据权利要求2所述的图案化甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，所述添加剂为香精、抗菌剂、防腐剂和保水剂中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的图案化甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，所述固化步骤，固化的方法包括：加热、紫外线光照、太阳光光照、光辐射、微波辐射、射线照射种的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的图案化甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，所述图案母模上的图案包括各种汽车图案、人物图案、几何图形中的一种或多种。
10.一种图案化甲醛清除剂，其特征在于，所述图案化甲醛清除剂采用如权利要求1～9任一项所述的图案化甲醛清除剂的制备方法制备而成。
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