CN112933872B - 一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：步骤一、称取乳化剂加入去离子水中，并在80～100℃下充分搅拌6～12h乳化分散，得到混合体系A；步骤二、按配方比例分别称取缓释载体和缓释芯体，同时加入到混合体系A中，搅拌2～4h充分混合分散，得到混合体系B；步骤三、将混合体系B转移至真空冷冻干燥机，在‑40℃～‑20℃下冷冻干燥24～48h，得到冻干材料C；步骤四、用无水乙醇充分洗涤冻干材料C，除去冻干材料表面残留的缓释芯体，得到所述温敏净化材料。本发明材料随着温度升高，甲醛净化效率逐步提高，优选20～35℃温敏相变材料，适应车内环境甲醛长效治理需求，具有较高的社会效益和经济效益。

Description

一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料及其制备方法
技术领域
本发明属于汽车甲醛污染健康风险管领域，涉及一种净化材料，尤其涉及一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料及其制备方法。
背景技术
甲醛作为车内气态污染物中的典型代表，近年来受到的关注越来越多。甲醛具有强烈的刺激性，大量吸入后会损伤呼吸系统、中枢神经系统、免疫系统、消化系统、血液系统、肾脏及肝脏等，甚至会引起染色体突变，造成鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道等各种癌，因此汽车中超标的甲醛对驾乘人员身体健康带来极大风险。
现有的针对车内甲醛污染治理方案主要有甲醛治理喷剂、甲醛净化颗粒及空气净化器，其中甲醛治理喷剂主要是将甲醛反应剂喷洒到车内，该技术对游离态甲醛有用，持续性较差，且喷洒有对车内设备造成损坏的风险；甲醛净化颗粒主要是利用活性炭、二氧化氯、高锰酸钾等吸附或氧化型材质，基于浓差驱动吸附或氧化分解汽车内的甲醛，活性炭极易吸附饱和造成二次污染，而二氧化氯、高锰酸钾等氧化型技术因其实际使用中无选择性，寿命较短，且逸散到空气中的强氧化性气体会损害车内材质；空气净化器利用主动吸附过滤模式净化车内甲醛，但其使用成本高，滤芯需经常更换。
现有研究发现，甲醛释放浓度与环境温度呈现高度正相关，温度越高，甲醛释放量越大，越会给驾乘人员带来更高的健康风险，此时对甲醛净化的需求也愈加迫切。因此，提供一种随温度变化动态释放甲醛处理试剂的产品，并推广其在现有车内甲醛净化体系中的应用，长效改善车内空气品质，具有显著的社会效益和意义。
发明内容
本发明针对现有车内甲醛污染控制技术中相关产品寿命较短，甲醛选择性弱或容易出现二次危害的缺陷，提供一种基于温度变化可控制甲醛净化效率的降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，具有这样的特征：以重量百分比计算，包括有机-无机复合相变材料5～15份作为缓释载体，甲醛反应剂、植物精油及有机络合剂三元混合有效组分1～6份作为缓释芯体，0.4～1.5份乳化剂作为反应介质；
制备方法包括以下步骤：
步骤一、按配方比例称取乳化剂加入50～120份去离子水中，并在80～100℃下充分搅拌6～12h乳化分散，得到混合体系A；
步骤二、按配方比例分别称取缓释载体和缓释芯体，同时加入到混合体系A中，搅拌2～4h充分混合分散，得到混合体系B；
步骤三、将混合体系B转移至真空冷冻干燥机，在-40℃～-20℃下冷冻干燥24～48h，得到冻干材料C；
步骤四、用无水乙醇充分洗涤冻干材料C，除去冻干材料表面残留的缓释芯体，得到所述温敏净化材料。
进一步，本发明提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述有机-无机复合相变材料为有机相变材料和无机相变材料的混合材料，有机相变材料与无机相变材料的重量比为1:1。
进一步，本发明提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述有机相变材料为十二醇、十三醇、十四醇、十八烷及熔点在20～35℃范围的石蜡中的一种，优选为石蜡，所选有机相变材料的相变温度在20～35℃，适应于车内环境的甲醛净化。
进一步，本发明提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，无机相变材料为三氧化二铝、四氧化三铁中的一种，所选无机相变材料具有较高的导热性能，提高有机相变材料的热敏感性。
进一步，本发明提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述缓释芯体中的甲醛反应剂、植物精油与有机络合剂的重量比为10:1:1。
进一步，本发明提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，甲醛反应剂为甘氨酸、2-咪唑烷酮中的一种，所选甲醛反应剂分子量低、水溶性好，更易随精油分散至空气环境中。
进一步，本发明提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，植物精油为茶树精油、薰衣草精油中的一种，优选茶树精油，所选精油挥发性好，且具有较强的体外抑菌性能。
进一步，本发明提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，有机络合剂为直链淀粉、α-环糊精中的一种，优选α-环糊精，所选有机络合剂具有较低的分子量，更易分散至空气环境中。
进一步，本发明提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述乳化剂为亲水性乳化剂聚乙烯醇1799，该乳化剂具有较好的乳化及流动性，可强化相变材料相变性能。
本发明还提供上述制备方法制备得到的降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料，该材料基于温度变化可控制甲醛净化效率，以有机-无机混合相变材料作为缓释载体，以甲醛反应剂、植物精油及有机络合剂三元混合有效组分作为缓释芯体，通过水相乳化、搅拌混合及冷冻干燥的方法合成所述甲醛温敏净化材料。本发明的制备方法简单，易于工业化放大生产，通过无机相变材料较高的导热性协同强化有机相变材料的温度敏感性，所述材料随着温度升高，甲醛净化效率逐步提高，优选20～35℃温敏相变材料，弥补了现有车内甲醛污染控制技术中相关产品寿命较短、甲醛选择性弱或容易出现二次危害的技术缺陷，适应车内环境甲醛长效治理需求，具有较高的社会效益和经济效益。具体的：
一、本发明中综合选用了有机-无机复合相变材料，通过无机相变材料较高的导热性协同强化有机相变材料的温度敏感性，具有更快的相变特性，而相变后芯体得以缓释净化甲醛，因此高的温度敏感性更易于快速发挥材料在较高温度下的甲醛净化能力；
二、本发明制备的温敏净化材料，针对车内使用环境的特点优选了覆盖20～35℃相变温度下的有机相变材料，高度适应于车内环境的甲醛污染风险防控，具有较高的市场潜力；
三、本发明制备的温敏净化材料，协同利用较高抑菌活性精油的强挥发性，同步携带易分散的甲醛反应剂及有机络合剂，较高温度下可实现化学吸附/络合沉降双功能一体的快速甲醛净化性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料及其制备方法，温敏净化材料通过水相乳化、搅拌混合及冷冻干燥的方法合成，包括以下步骤：
步骤一、准确称取4g份聚乙烯醇1799加入500g去离子水中，并在80℃下充分搅拌6h乳化分散，得到混合体系A；
步骤二、分别称取如下重量的组分：
Figure BDA0002894067840000051
将上述重量份试剂同时加入到混合体系A中，搅拌2h使体系充分混合分散，得到混合体系B；
步骤三、转移混合体系B至真空冷冻干燥机中，在-40℃冷冻干燥机中冷冻24h，得到冻干材料C；
步骤四、用无水乙醇充分洗涤冻干材料C，除去冻干材料表面残留的缓释芯体，得到所述温敏净化材料，并塑料密封待用测试。
实施例2
本实施例提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料及其制备方法，温敏净化材料通过水相乳化、搅拌混合及冷冻干燥的方法合成，包括以下步骤：
步骤一、准确称取12g份聚乙烯醇1799加入1000g去离子水中，并在100℃下充分搅拌10h乳化分散，得到混合体系A；
步骤二、分别称取如下重量的组分：
Figure BDA0002894067840000061
将上述重量份试剂同时加入到混合体系A中，搅拌4h使体系充分混合分散，得到混合体系B；
步骤三、转移混合体系B至真空冷冻干燥机中，在-25℃冷冻干燥机中冷冻48h，得到冻干材料C；
步骤四、用无水乙醇充分洗涤冻干材料C，除去冻干材料表面残留的缓释芯体，得到所述温敏净化材料，并塑料密封待用测试。
实施例3
本实施例提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料及其制备方法，温敏净化材料通过水相乳化、搅拌混合及冷冻干燥的方法合成，包括以下步骤：
步骤一、准确称取15g份聚乙烯醇1799加入1200g去离子水中，并在90℃下充分搅拌12h乳化分散，得到混合体系A；
步骤二、分别称取如下重量的组分：
Figure BDA0002894067840000071
将上述重量份试剂同时加入到混合体系A中，搅拌3h使体系充分混合分散，得到混合体系B；
步骤三、转移混合体系B至真空冷冻干燥机中，在-20℃冷冻干燥机中冷冻36h，得到冻干材料C；
步骤四、用无水乙醇充分洗涤冻干材料C，除去冻干材料表面残留的缓释芯体，得到所述温敏净化材料，并塑料密封待用测试。
对比例1
本对比例提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料及其制备方法，温敏净化材料通过水相乳化、搅拌混合及冷冻干燥的方法合成，包括以下步骤：
步骤一、准确称取4g份聚乙烯醇1799加入500g去离子水中，并在80℃下充分搅拌6h乳化分散，得到混合体系A；
步骤二、分别称取如下重量的组分：
甲醛反应剂：甘氨酸 10g
植物精油：薰衣草精油 1g
有机络合剂：直链淀粉 1g
将上述重量份试剂同时加入到混合体系A中，搅拌2h使体系充分混合分散，得到混合体系B；
步骤三、转移混合体系B至真空冷冻干燥机中，在-40℃冷冻干燥机中冷冻24h，得到冻干材料C；
步骤四、用无水乙醇充分洗涤冻干材料C，除去冻干材料表面残留的缓释芯体，得到所述温敏净化材料，并塑料密封待用测试。
对比例2
本对比例提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料及其制备方法，温敏净化材料通过水相乳化、搅拌混合及冷冻干燥的方法合成，包括以下步骤：
步骤一、准确称取12g份聚乙烯醇1799加入1000g去离子水中，并在100℃下充分搅拌10h乳化分散，得到混合体系A；
步骤二、分别称取如下重量的组分：
Figure BDA0002894067840000091
将上述重量份试剂同时加入到混合体系A中，搅拌4h使体系充分混合分散，得到混合体系B；
步骤三、转移混合体系B至真空冷冻干燥机中，在-25℃冷冻干燥机中冷冻48h，得到冻干材料C；
步骤四、用无水乙醇充分洗涤冻干材料C，除去冻干材料表面残留的缓释芯体，得到所述温敏净化材料，并塑料密封待用测试。
对比例3
本对比例提供一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料及其制备方法，温敏净化材料通过水相乳化、搅拌混合及冷冻干燥的方法合成，包括以下步骤：
步骤一、准确称取12g份聚乙烯醇1799加入1000g去离子水中，并在100℃下充分搅拌10h乳化分散，得到混合体系A；
步骤二、分别称取如下重量的组分：
Figure BDA0002894067840000101
将上述重量份试剂同时加入到混合体系A中，搅拌4h使体系充分混合分散，得到混合体系B；
步骤三、转移混合体系B至真空冷冻干燥机中，在-25℃冷冻干燥机中冷冻48h，得到冻干材料C；
步骤四、用无水乙醇充分洗涤冻干材料C，除去冻干材料表面残留的缓释芯体，得到所述温敏净化材料，并塑料密封待用测试。
对降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料进行测试，测试方法如下：
(1)准确称取待测材料5g，均匀置于100mm*100mm*100mm的敞开玻璃舱类；
(2)控制玻璃舱的温度为10～35℃内的任一温度始终不变，保持玻璃仓为敞开状态一定时间，使待测材料充分缓释；
(3)密封玻璃舱并向上述玻璃舱释放初始浓度为1.0±0.2mg/m3的甲醛并保持密封状态；
(4)静置2h后，测试玻璃舱内的甲醛浓度并记录。
将相关实施例和对比例的温敏净化材料按上述方法测试，结果如下表：
Figure BDA0002894067840000111
综上，由实施例1-3的结果可知，随着环境温度的增加，本材料的甲醛净化能力逐步提高；且车内随着环境温度的升高，存在甲醛浓度也随之逐步提高的问题，本材料甲醛净化能力随温度升高而提高的特性与该问题具有正向对应关系，可以很好地解决该应用问题；由实例1与对比例1的结果可知，无配方中相变材料加入带来的缓释效应，待测材料的寿命大幅降低，35℃环境敞口7天后，其活性基本完全消失；由实施例2与对比例2的结果可知，无配方中甲醛反应剂的加入，待测基本仅靠有机络合剂的络合效应，其甲醛净化性能较弱；由实施例2与对比例3的结果可知，无配方中精油组分的加入，虽然较高温度下随着相变幅度的增大仍有一定的甲醛净化能力，但相比含精油的配方，其甲醛净化性能仍衰减明显。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，其特征在于：
以重量百分比计算，包括有机-无机复合相变材料5~15份作为缓释载体，甲醛反应剂、植物精油及有机络合剂三元混合有效组分1~6份作为缓释芯体，0.4~1.5份乳化剂作为反应介质；
其中，所述有机-无机复合相变材料为有机相变材料和无机相变材料的混合材料；有机相变材料为十二醇、十三醇、十四醇、十八烷及熔点在20~35℃范围的石蜡中的一种；无机相变材料为三氧化二铝、四氧化三铁中的一种；
甲醛反应剂为甘氨酸、2-咪唑烷酮中的一种；植物精油为茶树精油、薰衣草精油中的一种；
制备方法包括以下步骤：
步骤一、按配方比例称取乳化剂加入去离子水中，并在80~100 ℃下充分搅拌6~12 h乳化分散，得到混合体系A；
步骤二、按配方比例分别称取缓释载体和缓释芯体，同时加入到混合体系A中，搅拌2~4h充分混合分散，得到混合体系B；
步骤三、将混合体系B在-40 ℃~-20 ℃下冷冻干燥24~48 h，得到冻干材料C；
步骤四、用无水乙醇充分洗涤冻干材料C，除去冻干材料表面残留的缓释芯体，得到所述温敏净化材料。
2.根据权利要求1所述的降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，其特征在于：
其中，有机相变材料与无机相变材料的重量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，其特征在于：
其中，所述缓释芯体中的甲醛反应剂、植物精油与有机络合剂的重量比为10:1:1。
4.根据权利要求1所述的降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，其特征在于：
其中，有机络合剂为直链淀粉、α-环糊精中的一种。
5.根据权利要求1所述的降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料的制备方法，其特征在于：
其中，所述乳化剂为亲水性乳化剂聚乙烯醇1799。
6.如权利要求1-5任意一项所述制备方法制备得到的降低车内甲醛污染风险的温敏净化材料。
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