CN114481256A - 一种除臭复合材料、制备方法及其除臭产品 - Google Patents

一种除臭复合材料、制备方法及其除臭产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种除臭复合材料、制备方法及其除臭产品，制备方法包括如下步骤：铝合金或铝镁合金阳极氧化、制备负载型除臭复合颗粒、配制电泳液、电泳、封孔：对完成电泳后的铝合金或铝镁合金样品进行封孔处理。本发明通过对铝合金或铝镁合金阳极氧化后再通过电泳将负载型除臭复合颗粒填充到阳极氧化孔洞中，从而制备得除臭复合材料，将此材料制成垃圾桶桶身、桶底和盖子，将垃圾封闭在其中，即可达到除臭效果。

Description

一种除臭复合材料、制备方法及其除臭产品
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种除臭复合材料、制备方法及其除臭产品。
背景技术
用于存放垃圾且不能及时清理的垃圾桶，是日常生活中最容易滋生细菌和产生异味的家庭用品，不仅影响居家环境卫生和生活品质，而且还会危害人们的身体健康。现有的解决方案主要有放置除臭剂或使用抗菌除臭材料制备垃圾桶以达到除臭的目的。如专利CNCN201910122959.5公开了一种去除餐厨垃圾恶臭的复合除臭剂及其制备方法和应用，多种类型除臭剂、吸附剂复合，然后喷洒在垃圾表面进行除臭，存在均匀性问题，产品死角上无法喷洒到的问题，同时操作相对比较麻烦；专利CN CN200710070276.7公开了一种微生物与多孔材料复合除臭剂及其制备方法，将微生物和多孔材料复合，利用吸附、微生物分解作用来除味，需要设置除臭剂盒放置除臭剂，除臭剂盒如外置于垃圾桶外会影响美观，如内置于垃圾桶内会大大减小垃圾桶的使用空间。而且每种臭味场景臭味成分不一样，除臭剂针对性不强，不是除臭剂成分无法全部覆盖所有臭味分子，就是除臭剂成分太多造成不必要的资源浪费。因此使用抗菌除臭材料制备垃圾桶是一个相对比较好的选择。
专利CN201910622500.1公开了一种杀菌除味装置以及采用该杀菌除味装置进行杀菌的方法，使用铝合金阳极氧化层复合铜银抗菌材料，配合风扇来使污染空气接触抗菌材料来达到杀菌除味效果，而银/铜离子属于重金属，离子状态下的重金属极易被人体皮肤的毛孔吸收，此外，银/铜等金属离子在载体里会有缓释效应，长期使用对人体存在健康隐患。
因此非常有必要开发一种无Ag/Cu的铝合金除臭复合材料的制备方法，将除臭剂与除臭垃圾桶产品融合一体从而实现整体空间除臭。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种除臭复合材料、制备方法及其除臭产品。
，通过对铝合金阳极氧化后再通过电泳将负载型除臭复合颗粒填充到阳极氧化孔洞中，从而制备得除臭复合材料，将此材料制成垃圾桶桶身、桶底和盖子，将垃圾封闭在其中，即可达到杀菌除臭效果。
为了实现以上目的，本发明的技术方案为：一种除臭复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)铝合金或铝镁合金阳极氧化：将前处理过的铝合金或铝镁合金经过一次氧化后，去除一次氧化膜，然后进行二次氧化，再进行扩孔处理；
(2)制备负载型除臭复合颗粒：将除臭材料与多孔载体材料复合，即将除臭材料溶解于无水乙醇中，然后加入多孔载体搅拌超声，再经过滤烘烤，最后研磨过筛制得负载型除臭复合颗粒；
(3)配制电泳液：先将表面活性剂溶于水中搅拌溶解，然后加入步骤(2)制备的负载型除臭复合颗粒，搅拌超声；
(4)电泳：将步骤(3)配制的电泳液倒入电泳槽，再将阳极氧化后的铝合金或铝镁合金样品置于正极；电泳过程中，阴离子活性剂处理后的除臭颗粒会在电场下向铝合金或铝镁合金材料移动，并进入到阳极氧化孔洞中；
(5)封孔：对完成电泳后的铝合金或铝镁合金样品进行封孔处理。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)中一次氧化在10-15wt％H2SO4中进行，温度20-23℃、直流电压20-25V、时间60-120min。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)中去一次氧化膜是在50-60℃的3-6wt％磷酸、20-50g/L三氧化二铬混合溶液中浸泡2-3h，然后用去离子水超声清洗5min。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)中二次氧化在8-12wt％H2SO4、10-15wt％柠檬酸、10-15wt％丙二酸、20-30wt％乙醇混合溶液中进行，温度18-23℃，直流电压45-120V，时间15-60min。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)中扩孔处理是置于温度为30-40℃的6-12wt％磷酸溶液中浸泡30-60min，接着取出用去离子水超声清洗5min。
更进一步的，所述扩孔处理后的孔径1-5um，孔深2-15um。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中的除臭材料为香草醛、蓖麻油酸锌中的至少一种。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中的除臭材料、无水乙醇、多孔载体的质量配比为2-10:20-50:10-20。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中的无水乙醇使用前需要加热至60-80℃，除臭材料溶解于无水乙醇形成高温饱和溶液，待加入多孔载体搅拌超声并过滤降温后，多孔载体的孔隙中才有更多的有效除臭物质。
Figure BDA0003519180970000031
从上表可知，香草醛对甲硫醇、硫醚类臭气分子去除率高，蓖麻油酸锌对氨气和硫化氢去除率高。在铝合金有限的负载量下，针对氨气和硫化氢较多的环境，配制蓖麻油酸锌占比高的颗粒配方针对性更强，对于硫醚较多的环境配制香草醛含量较高的颗粒配方较优。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中的多孔载体为沸石、磷酸锆、羟基磷灰石中的至少一种，多孔载体的粒径小于500nm。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中的超声时间为0.5-2h。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中的杀菌除臭颗粒占电泳液总质量的5-20wt％，表面活性剂添加量为杀菌除臭颗粒的2-12wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中的表面活性剂为阴离子活性剂，包括六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三偏磷酸钠、十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种。
更进一步的，所述表面活性剂优选为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠。
更进一步的，所述六偏磷酸钠、焦磷酸钠添加量为杀菌除臭颗粒的3-6wt％，十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠添加量为除臭颗粒的6-9wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中搅拌超声时间1-2h，温度20-30℃。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(4)中电泳参数：电压50-380V，温度20-35℃，持续时间30s-180s；电泳过程中，阴离子活性剂处理后的除臭颗粒会在电场作用下向铝合或铝镁合金金材料移动，并进入到阳极氧化孔洞中。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(5)中封孔处理是将铝合金或铝镁合金样品在95℃纯水中煮0.5-2h实现封孔；沸水封孔，铝合金封孔处理后形成勃姆体的水合氧化铝，体积会比原有氧化铝膨胀约30％，铝镁合金封孔处理后形成水合氧化铝和水合氧化镁，以此封住孔洞。封孔工艺要细化需要控制时间，封孔时间越短铝合金或铝镁合金耐腐蚀性能越弱，除臭分子释放速度越快除臭率越高。
一种用所述制备方法制得的除臭复合材料。
含有上述除臭复合材料的除臭产品。
除臭产品，包括垃圾桶、海鲜运输箱、海鲜储存盒等。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明将除臭材料与载体型多孔材料复合，除臭材料负载在载体上形成具有缓释功能的除臭复合微粒，让除臭更加的持久；
2.本发明针对不同臭味场景，可以将不同种类除臭材料复合体按一定配比搭配成针对性更强的电泳液原料；
3.本发明将除臭材料经过表面处理后制成可电泳的浆料，使无法直接电泳引入铝合金或铝镁合金阳极氧化孔隙中的除臭材料，通过负载在载体上的形式进入到铝合金或铝镁合金孔隙中去，形成缓释除臭铝合金或铝镁合金复合材料；
4.本发明中铝合金或铝镁合金因其成熟的阳极氧化多孔工艺，可实现除臭颗粒嵌入到材料本体，在使用过程中更耐磨、更长效，不易脱落，对比喷涂制备的涂层可实现除臭颗粒和材料一体化；
5.本发明用到的除臭材料不含铜银锌等重金属，规避了重金属离子除臭对人体健康的安全隐患。
附图说明
图1为本发明除臭复合材料结构示意图；
图2为本发明不同方法制备的铝合金材料除臭耐久性对比，其中横坐标为时间(h)，纵坐标为除臭率(％)。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例对本发明进行更详细地描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
一种铝合金除臭复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)铝合金或或铝镁合金阳极氧化：将前处理过的铝合金或铝镁合金经过一次氧化后，去除一次氧化膜，然后进行二次氧化，再进行扩孔处理；
(2)制备负载型除臭复合颗粒：将除臭材料与多孔载体材料复合，即将除臭材料溶解于无水乙醇中，然后加入多孔载体搅拌超声，再经过滤烘烤，最后研磨过筛制得负载型除臭复合颗粒；
(3)配制电泳液：先将表面活性剂溶于水中搅拌溶解，然后加入步骤(2)制备的负载型除臭复合颗粒，搅拌超声；
(4)电泳：将步骤(3)配制的电泳液倒入电泳槽，再将阳极氧化后的铝合金或铝镁合金样品置于正极；电泳过程中，阴离子活性剂处理后的杀菌除臭颗粒会在电场下向铝合金或铝镁合金材料移动，并进入到阳极氧化孔洞中；
(5)封孔：对完成电泳后的铝合金或铝镁合金样品进行封孔处理。
实施例1
制备一种铝合金除臭复合材料，该除臭复合材料可以应对臭气分子复杂的环境，具体制备方法如下：
(1)铝合金阳极化：首先对铝合金进行表面处理，之后在13wt％H2SO4中开始一次氧化，一次氧化的温度23℃，直流电压24V，时间100min；接着去一次氧化膜，具体是在55℃的5wt％磷酸、35g/L三氧化二铬混合溶液中浸泡3h，取出后用去离子水超声清洗5min；然后在含有10wt％H2SO4、13wt％柠檬酸、15wt％丙二酸、20wt％乙醇的混合溶液中进行二次氧化，工艺温度23℃，直流电压100V，时间50min；接着再对二次氧化后的铝合金进行扩孔处理，即将铝合金置于35℃的10wt％的磷酸溶液中浸泡60min，最后取出用去离子水超声清洗5min得到孔径4um，孔深12um的铝合金复合材料。
(2)制备负载型除臭复合颗粒：
a.将400g香草醛溶解于5000g温度为80℃的乙醇中，然后加入多孔载体羟基磷灰石1500g超声搅拌2h，取出过滤烘烤后研磨过筛，制成负载型香草醛复合除臭颗粒。
b.将800g蓖麻油酸锌溶解于4000g温度为80℃的乙醇中，然后加入多孔载体搅拌羟基磷灰石1200g超声搅拌2h，取出过滤烘烤后研磨过筛，制成负载型蓖麻油除臭颗粒。
(3)配制电泳液：先将145g十二烷基苯磺酸钠溶于17kg水中，搅拌溶解后，加入负载型除臭颗粒，具体配比如下表1所示，在温度23℃下搅拌超声1.5h即制成电泳液。
表1负载型除臭复合颗粒种类及重量
种类 负载型香草醛复合除臭颗粒 负载型蓖麻油复合除臭颗粒
重量 1kg 816g
(4)电泳：将上述配制好的电泳液倒入电泳槽，并将阳极氧化后的铝合金样品置于正极上，电泳参数为电压300V，温度23℃，持续时间120s；
(5)封孔：对完成电泳后的铝合金样品在95℃纯水中煮1h实现封孔。
将上述制备的铝合金杀菌除臭复合材料制成圆柱形除臭垃圾桶。
实施例2
制备一种铝合金除臭复合材料，该除臭复合材料主要应对甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚较多，氨气和硫化氢较少的环境，具体制备工艺如下：
(1)铝合金阳极化：首先对铝合金进行表面处理，之后在8wt％H2SO4中开始一次氧化，一次氧化的温度23℃，直流电压24V，时间80min；接着去一次氧化膜，具体是在55℃的3.5wt％磷酸、40g/L三氧化二铬混合溶液中浸泡3h，取出后用去离子水超声清洗5min；然后在含有10wt％H2SO4、10wt％柠檬酸、12wt％丙二酸、25wt％乙醇的混合溶液中进行二次氧化，工艺温度23℃，直流电压80V，时间40min；接着再对二次氧化后的铝合金进行扩孔处理，即将铝合金置于35℃的10wt％的磷酸溶液中浸泡50min，最后取出用去离子水超声清洗5min得到孔径2um，孔深8um的铝合金复合材料。
(2)制备负载型除臭复合颗粒：将400g香草醛和50g蓖麻油酸锌溶解于5000g温度为80℃的乙醇中，然后加入多孔载体沸石1500g超声搅拌2h，取出过滤烘烤后研磨过筛，制成负载型香草醛蓖麻油复合除臭颗粒。
(3)配制电泳液：先将75g六偏磷酸钠溶于8.5kg水中搅拌溶解后，加入负载型除臭复合颗粒，具体配比如下表2所示，在温度23℃下搅拌超声2h即制成电泳液。
表2负载型除臭复合颗粒种类及重量
Figure BDA0003519180970000071
(4)将上述配制好的电泳液倒入电泳槽，并将阳极氧化后的铝合金样品置于正极上，电泳参数为电压250V，温度23℃，持续时间150s；
(5)封孔：对完成电泳后的铝合金样品在95℃纯水中煮1h实现封孔。
将上述制备的铝合金杀菌除臭复合材料制成圆柱形杀菌除臭垃圾桶。
对比例1
采用实施例1中的方法制备铝合金样品，与实施例1的区别在于不含除臭复合颗粒，将制备的铝合金样品制作成圆柱形垃圾桶。
对比例2
采用实施例2中的方法制备铝合金样品，与实施例2的区别在于不含除臭复合颗粒，将制备的铝合金样品制作成圆柱形垃圾桶。
对比例3
采用实施例2中的方法制备铝合金样品，与实施例2的区别在于封孔工艺为95℃纯水中煮10min，将制备的铝合金样品制作成圆柱形垃圾桶。
对比例4
采用实施例2中的方法制备铝合金样品，与实施例2的区别在于封孔工艺为95℃纯水中煮3h，将制备的铝合金样品制作成圆柱形垃圾桶。
测试除臭效果：
实施例1-2以及对比例1-3中制备的垃圾桶形状大小相同，对比例1和对比例2的垃圾桶制作材料中均不含除臭复合颗粒。将相同种类重量的厨余垃圾放置在6个垃圾桶中，不同时间用日本神荣OMX-ADM异味检测仪臭味检测仪测试其臭味强度值(量程≤999)如下表3所示。臭味去除率通过下式进行计算：除臭率＝(相应对比例臭味强度值-实施例臭味强度值)/相应对比例臭味强度值，计算除臭率时实施例1的相应对比例是对比例1，实施例2、对比例3、对比例4的相应对比例是对比例2。
测试耐腐蚀性能：
将实施例1-2以及对比例1-4制得的铝合金样品进行酸性盐雾试验(ASS)，测得耐腐蚀性能结果如下表3所示。
应对臭气分子复杂的环境的实施例1和应对甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚较多，氨气和硫化氢较少的环境的实施例2，48h后除臭率分别都可以达到55％和50％，依然具有良好的除臭效果。
对比实施例2、对比例3和对比例4的除臭效果及耐腐蚀性能，可以知道封孔时间越短铝合金耐腐蚀性能越弱，但同时除臭分子释放速度越快除臭率越高；封孔时间越长铝合金耐腐蚀性能越强，但同时除臭分子释放速度越慢除臭率越低，因此封孔时间需要结合耐腐蚀性能和除臭率来确定，本发明封孔时间优选为1h。
表3不同实施例制备的铝合金材料除臭效果及耐腐蚀性能对比
Figure BDA0003519180970000091
除臭耐久性测试：
将相同种类重量的厨余垃圾放置在实施例2、对比例2、对比例3、对比例4垃圾桶中，24h更换一次相同种类重量的厨余垃圾，并同时记录24h对应的臭味去除率，持续1个月测得除臭耐久性，结果如图2所示，对比例3由于封孔时间短，导致除臭物质挥发快，除臭率下降严重(从70％降到54％)，相较封孔时间长的实施例2(从61％降到49％)和对比例4(从25％降到19％)，除臭耐久性不佳。
上述实施例仅是本发明的优化实施方法，用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。应当指出，对于任何熟习此项技艺的人士在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改，这些修改也应视为本发明的保护范畴。

Claims (14)

1.一种除臭复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)铝合金或铝镁合金阳极氧化：将前处理过的铝合金或铝镁合金经过一次氧化、去除一次氧化膜后再进行二次氧化，然后进行扩孔处理；
(2)制备负载型除臭复合颗粒：将除臭材料溶解于无水乙醇中，然后加入多孔载体搅拌超声，再经过滤烘烤，最后研磨过筛制得负载型除臭复合颗粒；
(3)配制电泳液：先将表面活性剂溶于水中，然后加入步骤(2)制备的负载型除臭复合颗粒，搅拌超声；
(4)电泳：将步骤(3)配制的电泳液倒入电泳槽，再将阳极氧化后的铝合金或铝镁合金样品置于正极；
(5)封孔：对完成电泳后的铝合金或铝镁合金样品进行封孔处理。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的一次氧化在10-15wt％H2SO4中进行，一次氧化温度20-23℃、直流电压20-25V、时间60-120min，去一次氧化膜是在50-60℃的3-6wt％磷酸、20-50g/L三氧化二铬混合溶液中浸泡2-3h，二次氧化在8-12wt％H2SO4、10-15wt％柠檬酸、10-15wt％丙二酸、20-30wt％乙醇混合溶液中进行，二次氧化温度18-23℃，直流电压45-120V，时间15-60min。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中扩孔处理在温度为30-40℃的6-12wt％磷酸溶液中浸泡30-60min，扩孔处理后的孔径1-5um，孔深2-15um。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的除臭材料为香草醛、蓖麻油酸锌中的至少一种，除臭材料、无水乙醇、多孔载体的质量配比为2-10:20-50:10-20，无水乙醇使用前需要加热至60-80℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的多孔载体为沸石、磷酸锆、羟基磷灰石中的至少一种，多孔载体的粒径小于500nm。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的超声时间为0.5-2h。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的杀菌除臭颗粒占电泳液总质量的5-20wt％，表面活性剂添加量为杀菌除臭颗粒的2-12wt％。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的表面活性剂为阴离子活性剂，包括六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三偏磷酸钠、十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种。
9.如权利要求1或8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种，六偏磷酸钠、焦磷酸钠添加量为杀菌除臭颗粒的3-6wt％，十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠添加量为杀菌除臭颗粒的6-9wt％。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中电泳电压50-380V，温度20-35℃，持续时间30s-180s。
11.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中封孔处理是将铝合金样品在90-100℃纯水中煮0.5-2h。
12.一种用1-11任一项所述制备方法制得的除臭复合材料。
13.除臭产品，其含有如权利要求12所述的除臭复合材料。
14.如权利要求13所述的除臭产品，包括垃圾桶、海鲜运输箱、海鲜储存盒。
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