CN113680390A - 具有甲醛净化功能的泡沫材料及其制备方法和应用 - Google Patents

具有甲醛净化功能的泡沫材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有甲醛净化功能的泡沫材料及其制备方法和应用，该泡沫材料包括聚合物发泡材料以及负载在聚合物发泡材料表面的铂，制备方法是将聚合物发泡材料先置于敏化液中浸泡，再在活化液中浸泡，将处理后的聚合物发泡材料置于铂前驱体溶液中，在加热和搅拌下，滴入还原剂溶液进行反应，将反应结束的聚合物发泡材料用水清洗，干燥，即得泡沫材料。本发明通过原位自沉积方法在聚合物发泡材料表面均匀负载少量贵金属铂进行改性后，可使其在室温条件下即表现出良好的甲醛净化功能。采用本发明制备的泡沫材料在室温时甲醛净化率最高可达到66％，表现出优越的甲醛深度净化性能。

Description

具有甲醛净化功能的泡沫材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于装修材料技术领域，具体涉及一种具有甲醛净化功能的泡沫材料及其制备方法和应用。
背景技术
甲醛是一种无色的有毒气体，短期接触会刺激眼睛、鼻腔、呼吸道和皮肤而引起过敏反应，长期接触会引起致癌的风险，故国家规定室内甲醛含量必须低于1.0mg/m3。当前在室内装修和装潢时，使用的涂料、油漆和皮革等会不断释出甲醛气体，释放期可长达两年以上，极易造成室内甲醛浓度超标，所以寻求一种可以方便的在室温下净化室内甲醛的材料或方法就显得尤为重要。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有甲醛净化功能的泡沫材料及其制备方法和应用，在常压条件下对聚合物发泡材料进行改性负载少量贵金属铂，可使改性后的产品具有室温条件下深度净化甲醛的功能。
根据本发明的一个方面，提出了一种具有甲醛净化功能的泡沫材料，包括聚合物发泡材料以及负载在所述聚合物发泡材料表面的铂。贵金属铂具有抗氧化性好、热稳定性强和低温催化氧化活性高等优点。
在本发明的一些实施方式中，所述聚合物发泡材料与所述铂的质量比为1：(0.005-0.05)。
在本发明的一些实施方式中，所述聚合物发泡材料为聚氨酯泡沫。聚氨酯泡沫作为一种柔软性的泡沫高分子材料，具有孔隙率高、透气性好、密度低轻质、弹性恢复好、吸音和保温等优点，在室内装修和装潢中常用作装饰内容物、保温与防震材料等。对聚氨酯泡沫进行改性处理，使其在保留装饰材料功能的同时新增甲醛深度净化功能，能够极大提升聚氨酯泡沫自身产品价值，并在室内甲醛净化领域具有很好的市场应用前景。
本发明还提供所述泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚合物发泡材料先置于敏化液中浸泡，再在活化液中浸泡；
S2：将步骤S1处理后的聚合物发泡材料置于铂前驱体溶液中，在加热和搅拌下，滴入还原剂溶液进行反应；所述铂前驱体溶液包括氯铂酸和氨水；
S3：将步骤S2反应结束的聚合物发泡材料用水清洗，干燥，即得所述泡沫材料。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述敏化液为7-13g/L的氯化亚锡水溶液；优选的，所述活化液为0.02-0.04g/L的氯化钯水溶液。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述聚合物发泡材料在敏化液中浸泡的时间为5-15min。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述聚合物发泡材料在活化液中浸泡的时间为5-15min。
在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述氯铂酸的浓度为0.2-0.4g/L。
在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述加热的温度为50-80℃；优选的，所述搅拌的速度为400-1000rpm。
在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述还原剂为水合肼、硼氢化钠或次亚磷酸钠中的一种或几种；优选的，所述还原剂的浓度为6-18g/L。
在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述铂前驱体溶液还包括氯化铵；优选的，所述氯化铵的浓度为3-8g/L。氯化铵是铂前驱体溶液的稳定剂，可进一步提升铂负载效果。
在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述氨水采用25-28％浓度的浓氨水；优选的，所述浓氨水在所述铂前驱体溶液中的用量为50-100mL/L。
在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述反应的时间为1-4h。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述干燥的温度为80-120℃。
根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：
本发明的聚合物发泡材料本身基本不具有甲醛净化功能，通过本发明提出的原位自沉积方法在聚合物发泡材料表面均匀负载少量贵金属铂进行改性后，可使其在室温条件下即表现出良好的甲醛净化功能。采用本发明制备的泡沫材料在室温时甲醛净化率都在42％以上，最高可达到66％，表现出优越的甲醛深度净化性能。同时本发明还具有制备工艺流程简单、操作方便和能耗低等优点，适合大规模推广应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明对比例1所得空白聚氨酯泡沫的实物图；
图2为本发明实施例1所得改性后聚氨酯泡沫的实物图；
图3为本发明对比例1所得空白聚氨酯泡沫的EDS表面元素分析图；
图4为本发明实施例1所得改性后聚氨酯泡沫的EDS表面元素分析图；
图5为本发明实施例1所得改性后聚氨酯泡沫的SEM表面形貌图；
图6为便携式甲醛净化器的实物图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例制备了一种具有甲醛净化功能的泡沫材料，具体过程为：
(1)将7×7×1.0mm尺寸和质量为1.04g的聚氨酯泡沫(简写为PUF)先在10g/L氯化亚锡水溶液中室温浸泡10min，再在0.03g/L的氯化钯水溶液中室温浸泡10min，然后取出用水冲洗干净；
(2)将预处理后的PUF置于100mL铂前驱体溶液(由0.4g/L氯铂酸、8g/L氯化铵、100mL/L的25％氨水和水配制而成)中，在60℃水浴温度和800rpm搅拌速度条件下，逐滴加入20mL的18g/L现配的水合肼水溶液，持续反应4h；
(3)最后将改性后的PUF样品取出用水冲洗干净后，在100℃干燥至恒重，得到改性聚氨酯泡沫产品。
实施例2
本实施例制备了一种具有甲醛净化功能的泡沫材料，具体过程为：
(1)将7×7×0.8mm尺寸和质量0.83g的聚氨酯泡沫(简写为PUF)先在7g/L氯化亚锡水溶液中室温浸泡15min，再在0.02g/L的氯化钯水溶液中室温浸泡15min，然后取出用水冲洗干净；
(2)将预处理后的PUF置于100mL铂前驱体溶液(由0.2g/L氯铂酸、3g/L氯化铵、50mL/L的25％氨水和水配制而成)中，在80℃水浴温度和1000rpm搅拌速度条件下，逐滴加入20mL的6g/L现配的水合肼水溶液，持续反应1h；
(3)最后将改性后的PUF样品取出用水冲洗干净后，在80℃干燥至恒重，得到改性聚氨酯泡沫产品。
实施例3
本实施例制备了一种具有甲醛净化功能的泡沫材料，具体过程为：
(1)将7×7×0.8mm尺寸和质量0.85g的聚氨酯泡沫(简写为PUF)先在13g/L氯化亚锡水溶液中室温浸泡5min，再在0.04g/L的氯化钯水溶液中室温浸泡5min，然后取出用水冲洗干净；
(2)将预处理后的PUF置于50mL铂前驱体溶液(由0.3g/L氯铂酸、5g/L氯化铵、80mL/L的25％氨水和水配制而成)中，在50℃水浴温度和400rpm搅拌速度条件下，逐滴加入15mL的12g/L现配的水合肼水溶液，持续反应4h；
(3)最后将改性后的PUF样品取出用水冲洗干净后，在80℃干燥至恒重，得到改性聚氨酯泡沫产品。
实施例4
本实施例制备了一种具有甲醛净化功能的泡沫材料，具体过程为：
(1)将7×7×0.5mm尺寸和质量0.48g的聚氨酯泡沫(简写为PUF)先在7g/L氯化亚锡水溶液中室温浸泡10min，再在0.02g/L的氯化钯水溶液中室温浸泡10min，然后取出用水冲洗干净；
(2)将预处理后的PUF置于50mL铂前驱体溶液(由0.2g/L氯铂酸、3g/L氯化铵、50mL/L的25％氨水和水配制而成)中，在80℃水浴温度和800rpm搅拌速度条件下，逐滴加入30mL的6g/L现配的水合肼水溶液，持续反应2h；
(3)最后将改性后的PUF样品取出用水冲洗干净后，在120℃干燥至恒重，得到改性聚氨酯泡沫产品。
对比例1
本对比例处理了一种聚氨酯泡沫，具体过程为：
将7×7×0.5mm尺寸和质量0.48g的聚氨酯泡沫，用水超声清洗30min后，在100℃干燥至恒重，得到空白聚氨酯泡沫。
试验例
图1为对比例1所得未经改性的聚氨酯泡沫样品的实物图，图2为实施例1所得改性后的聚氨酯泡沫产品的实物图。由图1和图2对比可见，聚氨酯泡沫经改性处理后，除了外观颜色变暗以外，其骨架结构、多孔性、柔软性和受压回弹性等都没有明显变化。同时由图2可见，实施例1所得产品的外观颜色显示均一，说明Pt活性组分在空白聚氨酯泡沫基体表面均匀分布。
采用EDS表征技术对对比例1和实施例1所得改性前后的聚氨酯泡沫样品进行表面元素分析，结果如图3和图4所示。由图3和图4对比可见，改性处理后的聚氨酯泡沫产品除了含有C、N和O三种元素(其归属于空白聚氨酯泡沫样品)外，还可以观察到Pt元素的存在，由此证明采用本发明的原位自沉积铂的方法，的确可以把铂活性组分负载在聚氨酯泡沫基底表面。
图5为实施例1所得改性聚氨酯泡沫产品的SEM表面形貌图，由图5可进一步证明，贵金属铂在空白聚氨酯泡沫基体表面的确以类球状小颗粒均匀分散，图中类球状小颗粒是粒径为0.2-20nm的贵金属铂的聚集体，聚集体颗粒的粒径为0.5-2μm。
选取实施例2-4所得改性聚氨酯泡沫产品进行实物图外观分析、EDS元素分析和SEM表面形貌分析，得到的结果与实施例1所得产品的分析结果类似。
由实施例1-4所得产品的EDS表面元素分析结果可以计算出各个产品中贵金属铂的质量含量，并对实施例1-4和对比例1所得产品在室温条件下进行甲醛催化净化能力测试，结果如表1所示。
测试方法：先将各产品裁剪成合适尺寸放在便携式甲醛净化器中(如图6所示)，然后再放入全封闭甲醛模拟舱中进行甲醛净化测试，模拟舱中甲醛浓度变化采用国标酚试剂法确定，且甲醛净化率＝(甲醛初始浓度–净化后甲醛浓度)/甲醛初始浓度×100％。
表1所得产品在室温条件下的甲醛净化活性比较
Figure BDA0003187363650000061
由表1可见，在室温条件下，未经改性的聚氨酯泡沫装饰材料的甲醛净化率只有10％，而采用本专利方法进行改性处理后，实施例1所得产品的甲醛净化率最高(可达66％)，实施例4所得产品的甲醛净化率最低，但也有42％。所以相对未经改性的聚氨酯泡沫而言，本发明所得的改性聚氨酯泡沫产品的室温甲醛净化率提高了4-7倍，表现出优越的室温甲醛净化处理性能。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (9)

1.一种具有甲醛净化功能的泡沫材料，其特征在于，包括聚合物发泡材料以及负载在所述聚合物发泡材料表面的铂。
2.根据权利要求1所述的泡沫材料，其特征在于，所述聚合物发泡材料与所述铂的质量比为1：(0.005-0.05)。
3.根据权利要求1所述的泡沫材料，其特征在于，所述聚合物发泡材料为聚氨酯泡沫。
4.权利要求1-3任一项所述泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将聚合物发泡材料先置于敏化液中浸泡，再在活化液中浸泡；
S2：将步骤S1处理后的聚合物发泡材料置于铂前驱体溶液中，在加热和搅拌下，滴入还原剂溶液进行反应；所述铂前驱体溶液包括氯铂酸和氨水；
S3：将步骤S2反应结束的聚合物发泡材料用水清洗，干燥，即得所述泡沫材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述氯铂酸的浓度为0.2-0.4g/L。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述加热的温度为50-80℃；优选的，所述搅拌的速度为400-1000rpm。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述还原剂为水合肼、硼氢化钠或次亚磷酸钠中的一种或几种；优选的，所述还原剂的浓度为6-18g/L。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述铂前驱体溶液还包括氯化铵；优选的，所述氯化铵的浓度为3-8g/L。
9.权利要求1-3任一项所述的泡沫材料在制备具有甲醛净化功能的产品中的应用。
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