CN115432988A - 一种空气净化材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空气净化材料及其制备方法和应用。本发明的空气净化材料，在各组分的配合下，材料的净化性能和调湿性能高，吸水率可达30％～70％，调湿性能极佳。本发明还涉及上述材料的制备方法和空气净化摆件，该空气净化摆件可直接摆放至房间或其他空间。摆件自身具有装饰效果的同时，可极大调节空间内的湿度，可以在室内空间湿度高时将空气中水汽储存起来，待空气中湿度低时放出，并对空间内的甲醛、苯系物、VOC、氨气等有害进行吸附分解，从而极大提升房间的空气质量。

Description

一种空气净化材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种空气净化材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前，市面上具有呼吸调湿和空气净化功能的材料主要为涂料，比如硅藻泥、净化涂料。一方面，这些材料需要在房间装修时即进行施工和实施。另一方面，这些材料的调湿和净化效果不理想。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种空气净化材料，该空气净化材料的净化性能和调湿性能高，吸水率可达30％～70％，调湿性能极佳。
本发明还提供了一种制备空气净化材料的方法。
本发明还提供了一种空气净化摆件。
本发明的第一方面提供了一种空气净化材料，包括粉体A组分和液体B组分，所述粉体A组分和液体B组分的质量比为1:0.8-1.5，所述粉体A组分包括分子筛、GRG增强石膏粉、低温陶瓷粘土、重钙和纤维素，所述液体B组分包括液体硅酸钾。
本发明关于空气净化材料的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
本发明的空气净化材料，包括粉体A组分和液体B组分，所述粉体A组分和液体B组分的质量比为1:0.8-1.5，所述粉体A组分包括分子筛、GRG增强石膏粉、低温陶瓷粘土、重钙和纤维素，所述液体B组分包括液体硅酸钾，在上述组分的配合下，材料的净化性能和调湿性能高，吸水率可达30％～70％，调湿性能极佳。
本发明的空气净化材料中，分子筛提供多孔结构，其比孔道丰富、表面积大，用于吸附、分解有害气体以及调节湿度。GRG增强石膏粉主要是呼吸调湿及增加粘结性能。低温陶瓷粘土提供免烧结粘结强度。重钙为填料。纤维素的作用是增加制浆过程的易和性和保湿性。GRG增强石膏粉和液体硅酸钾联用不仅可以提供很好的粘结强度，且能保持胚体中分子筛的孔隙结构，从而具有更好的呼吸调湿和空气净化性能。
对于已经装修好的房间，空间内有空气净化和调湿要求的，需要重新对墙面进行装修才能满足要求，比较麻烦，本发明的空气净化材料，可以制成工艺品摆件，可以解决重新装修的繁琐工序，不仅具有呼吸调湿和空气净化功能，本身也具有装修美化空间的作用。
根据本发明的一些实施方式，GRG增强石膏粉的目数为200目至400目。
根据本发明的一些实施方式，GRG增强石膏粉的目数为300目。
根据本发明的一些实施方式，GRG增强石膏粉的抗析强度大于8MPa。
GRG增强石膏粉是一种特殊改良纤维石膏装饰材料，容易造型，同时可以抵御外部环境造成的破损、变形和开裂。由于GRG增强石膏粉对玻璃纤维无任何腐蚀作用，加之干湿收缩率小于0.01％，因此能确保产品性能稳定、经久耐用、不龟裂、不变形，使用寿命长。GRG增强石膏粉质量轻，是一种有大量微孔结构的材料，在环境中，多孔体可以吸收或释放出水分。当室内温度高、湿度小的时候，材料逐渐释放出微孔中的水分；当室内温度低、湿度大的时候就会吸收空气中的水分。这种释放和呼吸就形成了“呼吸”作用。这种吸湿与释湿的循环变化起到调节室内相对温度的作用，能给工作和居住环境创造出舒适的小气候。GRG增强石膏粉属于一级防火材料，当火灾发生时，它除了能阻燃外，本身还可以释放相当于自身重量15％至20％的水分，可大幅度降低着火面温度，降低火灾损失。
根据本发明的一些实施方式，低温陶瓷粘土在低温下有较好的粘结强度，不需要高温烧结。
根据本发明的一些实施方式，重钙的目数为300目至800目。
根据本发明的一些实施方式，纤维素包括羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，纤维素的粘度为3万左右。
根据本发明的一些实施方式，以质量百分比计，所述粉体A组分包括：
分子筛：10％～40％，
GRG增强石膏粉：10％～30％，
低温陶瓷粘土：20％～60％，
重钙：10％～20％，
纤维素：0.1％～1％。
根据本发明的一些实施方式，以质量百分比计，所述粉体A组分包括：
分子筛：15％～40％，
GRG增强石膏粉：15％～30％，
低温陶瓷粘土：30％～60％，
重钙：10％～20％，
纤维素：0.1％～1％。
根据本发明的一些实施方式，以质量百分比计，所述液体B组分包括水和5％～40％的液体硅酸钾。
根据本发明的一些实施方式，所述粉体A组分还包括0.1％～2％的颜料。
根据本发明的一些实施方式，所述分子筛为负载有纳米混晶二氧化钛的分子筛。
负载有纳米混晶二氧化钛的分子筛在吸附的同时可实现可见光下分解有害气体。
根据本发明的一些实施方式，所述分子筛的比表面积为100m2/g～600m2/g。
根据本发明的一些实施方式，所述分子筛的孔径为0.1nm～10nm。
根据本发明的一些实施方式，所述液体硅酸钾的固含量为20％～30％。
根据本发明的一些实施方式，所述液体硅酸钾的模数为3.5～4.0。
该模数的液体硅酸钾稳定性和粘结强度适用于本发明。模数高则反应粘结性不好、模数低稳定性不佳。
本发明的第二方面提供了制备所述的空气净化材料的方法，所述方法为：分别将所述A组分和B组分的原料混匀后，将所述B组分加入A组分中，搅拌混匀后干燥成型。
本发明关于制备空气净化材料的方法中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
本发明关于制备空气净化材料的方法，易于操作，无需昂贵的设备和复杂的过程工作，容易实现大规模生产和工业化推广。
本发明关于制备空气净化材料的方法，双组份混合后一定时间即硬化，制备时间短。
本发明的第三方面提供了一种空气净化摆件，所述空气净化摆件由本发明的空气净化材料制备得到。
本发明关于空气净化摆件的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
本发明的空气净化摆件，由于使用了本发明的空气净化材料，该材料的净化性能和调湿性能高，吸水率可达30％～70％，调湿性能极佳。
本发明的空气净化摆件中，分子筛提供多孔结构，其比孔道丰富、表面积大，用于吸附、分解有害气体以及调节湿度。GRG增强石膏粉主要是呼吸调湿及增加粘结性能。低温陶瓷粘土提供免烧结粘结强度。重钙为填料。纤维素的作用是增加制浆过程的易和性和保湿性。GRG增强石膏粉和液体硅酸钾联用不仅可以提供很好的粘结强度，且能保持胚体中分子筛的孔隙结构，从而具有更好的呼吸调湿和空气净化性能。
对于已经装修好的房间，空间内有空气净化和调湿要求的，需要重新对墙面进行装修才能满足要求，比较麻烦，本发明的空气净化摆件，可以解决重新装修的繁琐工序，不仅具有呼吸调湿和空气净化功能，本身也具有装修美化空间的作用。
空气净化摆件的生产方法，包括以下步骤：
(1)将A组份中的分子筛、GRG增强石膏粉、低温陶瓷粘土、重钙、纤维素、颜料按比例充分均匀混合，避免出现团聚现象；
(2)将B组份中的液体硅酸钾、水按比例充分均匀混合；
(3)在A组份搅拌均匀后，继续搅拌的同时快速加入B组份，其中A组份和B组份的重量比为1：0.8～1.5，继续搅拌至均匀；
(4)将搅拌均匀后的膏状流体快速倒入硅胶模具中，并不断振动直至灌满模具，再振动3-10分钟；
(5)将灌装好的硅胶模具从振动机上取下，常温放置2-12小时后即可将工艺品摆件胚体从硅胶模具中取出；
(6)将胚体放置烤箱进行烘烤干燥。烘烤温度为70-100℃，烘烤时间为4-12小时。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
在本发明的一些实施例中，本发明提供了一种空气净化材料，包括粉体A组分和液体B组分，粉体A组分和液体B组分的质量比为1:0.8-1.5，粉体A组分包括分子筛、GRG增强石膏粉、低温陶瓷粘土、重钙和纤维素，液体B组分包括液体硅酸钾。
可以理解，本发明关于空气净化材料，包括粉体A组分和液体B组分，粉体A组分和液体B组分的质量比为1:0.8-1.5，粉体A组分包括分子筛、GRG增强石膏粉、低温陶瓷粘土、重钙和纤维素，液体B组分包括液体硅酸钾，在上述组分的配合下，材料的净化性能和调湿性能高，吸水率可达30％～70％，调湿性能极佳。
可以理解，本发明的空气净化材料中，分子筛提供多孔结构，其比孔道丰富、表面积大，用于吸附、分解有害气体以及调节湿度。GRG增强石膏粉主要是呼吸调湿及增加粘结性能。低温陶瓷粘土提供免烧结粘结强度。重钙为填料。纤维素的作用是增加制浆过程的易和性和保湿性。GRG增强石膏粉和液体硅酸钾联用不仅可以提供很好的粘结强度，且能保持胚体中分子筛的孔隙结构，从而具有更好的呼吸调湿和空气净化性能。
还可以理解，对于已经装修好的房间，空间内有空气净化和调湿要求的，需要重新对墙面进行装修才能满足要求，比较麻烦，本发明的空气净化材料，可以制成工艺品摆件，可以解决重新装修的繁琐工序，不仅具有呼吸调湿和空气净化功能，本身也具有装修美化空间的作用。
在本发明的一些实施例中，GRG增强石膏粉的目数为200目至400目。
在本发明的一些实施例中，GRG增强石膏粉的目数为300目。
在本发明的一些实施例中，GRG增强石膏粉的抗析强度大于8MPa。
具体而言，GRG增强石膏粉是一种特殊改良纤维石膏装饰材料，容易造型，同时可以抵御外部环境造成的破损、变形和开裂。由于GRG增强石膏粉对玻璃纤维无任何腐蚀作用，加之干湿收缩率小于0.01％，因此能确保产品性能稳定、经久耐用、不龟裂、不变形，使用寿命长。GRG增强石膏粉质量轻，是一种有大量微孔结构的材料，在环境中，多孔体可以吸收或释放出水分。当室内温度高、湿度小的时候，材料逐渐释放出微孔中的水分；当室内温度低、湿度大的时候就会吸收空气中的水分。这种释放和呼吸就形成了“呼吸”作用。这种吸湿与释湿的循环变化起到调节室内相对温度的作用，能给工作和居住环境创造出舒适的小气候。GRG增强石膏粉属于一级防火材料，当火灾发生时，它除了能阻燃外，本身还可以释放相当于自身重量15％至20％的水分，可大幅度降低着火面温度，降低火灾损失。
在本发明的一些实施例中，低温陶瓷粘土在低温下有较好的粘结强度，不需要高温烧结。
在本发明的一些实施例中，重钙的目数为300目至800目。
在本发明的一些实施例中，纤维素包括羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，纤维素的粘度为3万左右。
在本发明的一些实施例中，以质量百分比计，粉体A组分包括：
分子筛：10％～40％，
GRG增强石膏粉：10％～30％，
低温陶瓷粘土：20％～60％，
重钙：10％～20％，
纤维素：0.1％～1％。
在本发明的一些实施例中，以质量百分比计，液体B组分包括水和5％～40％的液体硅酸钾。
在本发明的一些实施例中，粉体A组分还包括0.1％～2％的颜料。
在本发明的一些实施例中，分子筛为负载有纳米混晶二氧化钛的分子筛。
负载有纳米混晶二氧化钛的分子筛在吸附的同时可实现可见光下分解有害气体。
在本发明的一些实施例中，分子筛的比表面积为100m2/g～600m2/g。
在本发明的一些实施例中，分子筛的孔径为0.1nm～10nm。
在本发明的一些实施例中，液体硅酸钾的固含量为20％～30％。
在本发明的一些实施例中，液体硅酸钾的模数为3.5～4.0。
该模数的液体硅酸钾稳定性和粘结强度适用于本发明。模数高则反应粘结性不好、模数低稳定性不佳。
在本发明的另外一些实施例中，本发明提供了制备空气净化材料的方法，方法为：分别将A组分和B组分的原料混匀后，将B组分加入A组分中，搅拌混匀后干燥成型。
可以理解，本发明关于制备空气净化材料的方法，易于操作，无需昂贵的设备和复杂的过程工作，容易实现大规模生产和工业化推广。
需要说明的是，本发明关于制备空气净化材料的方法，双组份混合后一定时间即硬化，制备时间短。
在本发明的另外一些实施例中，本发明提供了一种空气净化摆件，该空气净化摆件由本发明的空气净化材料制备得到。
可以理解，本发明的空气净化摆件，由于使用了本发明的空气净化材料，该材料的净化性能和调湿性能高，吸水率可达30％～70％，调湿性能极佳。
还可以理解，本发明的空气净化摆件中，分子筛提供多孔结构，其比孔道丰富、表面积大，用于吸附、分解有害气体以及调节湿度。GRG增强石膏粉主要是呼吸调湿及增加粘结性能。低温陶瓷粘土提供免烧结粘结强度。重钙为填料。纤维素的作用是增加制浆过程的易和性和保湿性。GRG增强石膏粉和液体硅酸钾联用不仅可以提供很好的粘结强度，且能保持胚体中分子筛的孔隙结构，从而具有更好的呼吸调湿和空气净化性能。
容易理解，对于已经装修好的房间，空间内有空气净化和调湿要求的，需要重新对墙面进行装修才能满足要求，比较麻烦，本发明的空气净化摆件，可以解决重新装修的繁琐工序，不仅具有呼吸调湿和空气净化功能，本身也具有装修美化空间的作用。
空气净化摆件的生产方法，包括以下步骤：
(1)将A组份中的分子筛、GRG增强石膏粉、低温陶瓷粘土、重钙、纤维素、颜料按比例充分均匀混合，避免出现团聚现象；
(2)将B组份中的液体硅酸钾、水按比例充分均匀混合；
(3)在A组份搅拌均匀后，继续搅拌的同时快速加入B组份，其中A组份和B组份的重量比为1：0.8～1.5，继续搅拌至均匀；
(4)将搅拌均匀后的膏状流体快速倒入硅胶模具中，并不断振动直至灌满模具，再振动3-10分钟；
(5)将灌装好的硅胶模具从振动机上取下，常温放置2-12小时后即可将工艺品摆件胚体从硅胶模具中取出；
(6)将胚体放置烤箱进行烘烤干燥。烘烤温度为70-100℃，烘烤时间为4-12小时。
下面再结合具体的实施例来更好的理解本发明的技术方案。
使用的原料中：
负载有纳米混晶二氧化钛的分子筛为自制。制备方法为：
(1)在100g粒径为20～50μm的沸石分子筛中加入浓度为15％的碳酸钠溶液5ml，混合均匀，然后转移至反应釜中进行焙烧膨化，焙烧温度为500℃，釜内压力为1MPa，焙烧时间为10min。焙烧结束后，将焙烧物取出冷却至室温，研磨筛分，筛分粒度范围为0.5～30μm，即得分子筛。
(2)取30g无水乙醇和20g钛酸丁酯置于容器中，搅拌混合在一起形成混合液，且一边搅拌一边在混合液中依次加入2g乙酰丙酮溶液、10g浓度为20％的乙醇溶液，乙酰丙酮溶液和乙醇水溶液全部加完后，再继续搅拌4h，得到稳定、均匀、透明的浅黄色溶胶，静置12h后备用。
(3)取步骤(1)制备的粉末状硅酸盐基载体50g，采用超声波清洗方法对其进行清洗，然后将其快速置入步骤(2)制备的溶胶溶液中，搅拌均匀，浸泡2min后，过滤，将滤饼自然阴干后，放入100℃的干燥箱干燥5min，再置入马弗炉中，500℃温度下焙烧30min，自然冷却后取出，研磨筛分，筛分粒度范围为0.5～30μm，即得负载有纳米混晶二氧化钛的分子筛。
GRG增强石膏粉购自荆门市金九石膏股份有限公司。
低温陶瓷粘土和重钙购自广福建材(蕉岭)精化有限公司
羟丙基甲基纤维素购自赫克力士天普化工公司，型号为COMBIZELL 30011C。羟乙基纤维素购自美国亚什兰，型号为Natrosol 250HBR。
实施例1
本实施例制备了一个空气净化摆件，具体为：
将15kg负载有纳米混晶二氧化钛的分子筛、15kgGRG增强石膏粉、55kg低温陶瓷粘土、14kg重钙、0.2kg羟乙基纤维素、0.8kg颜料按比例充分搅拌均匀得到粉体A组分。
在搅拌混合好的粉体A组分的过程中，快速加入搅拌均匀的液体B组分100kg(液体硅酸钾10kg，模数3.8，水90kg)。
继续搅拌均匀后，将搅拌均匀后的膏状流体快速倒入硅胶模具中，并不断振动直至灌满模具，再振动5分钟。
将灌装好的硅胶模具从振动机上取下，常温放置5小时后即可将工艺品摆件胚体从硅胶模具中取出，放入温度为70℃的烤箱进行烘烤干燥，烘烤8小时后将胚体从烤箱拿出，即制得空气净化摆件。
实施例2
本实施例制备了一个空气净化摆件，具体为：
将30kg分子筛(负载)、25kgGRG增强石膏粉、34kg低温陶瓷粘土、10kg重钙、0.5kg羟丙基甲基纤维素纤维素、0.5kg颜料按比例充分搅拌均匀得到粉体A组分。
在搅拌混合好的粉体A组分的过程中，快速加入搅拌均匀的液体B组分130kg(液体硅酸钾30kg，模数3.8，水100kg)。
继续搅拌均匀后，将搅拌均匀后的膏状流体快速倒入硅胶模具中，并不断振动直至灌满模具，再振动5分钟。
将灌装好的硅胶模具从振动机上取下，常温放置3小时后即可将工艺品摆件胚体从硅胶模具中取出，放入温度为70℃的烤箱进行烘烤干燥，烘烤8小时后将胚体从烤箱拿出，即制得空气净化摆件。
实施例3
本实施例制备了一个空气净化摆件，具体为：
将30kg分子筛(未负载混晶二氧化钛)、25kgGRG增强石膏粉、34kg低温陶瓷粘土、10kg重钙、0.5kg羟丙基甲基纤维素纤维素、0.5kg颜料按比例充分搅拌均匀得到粉体A组分。
在搅拌混合好的粉体A组分的过程中，快速加入搅拌均匀的液体B组分130kg(液体硅酸钾30kg，模数3.8，水100kg)。
继续搅拌均匀后，将搅拌均匀后的膏状流体快速倒入硅胶模具中，并不断振动直至灌满模具，再振动5分钟。
将灌装好的硅胶模具从振动机上取下，常温放置3小时后即可将工艺品摆件胚体从硅胶模具中取出，放入温度为70℃的烤箱进行烘烤干燥，烘烤8小时后将胚体从烤箱拿出，即制得空气净化摆件。
实施例4
本实施例制备了一个空气净化摆件，具体为：
将25kgGRG增强石膏粉、34kg低温陶瓷粘土、40kg重钙、0.5kg羟丙基甲基纤维素纤维素、0.5kg颜料按比例充分搅拌均匀得到粉体A组分。
在搅拌混合好的粉体A组分的过程中，快速加入搅拌均匀的液体B组分82kg(液体硅酸钾12kg，模数3.8，水70kg)。
继续搅拌均匀后，将搅拌均匀后的膏状流体快速倒入硅胶模具中，并不断振动直至灌满模具，再振动5分钟。
将灌装好的硅胶模具从振动机上取下，常温放置3小时后即可将工艺品摆件胚体从硅胶模具中取出，放入温度为70℃的烤箱进行烘烤干燥，烘烤8小时后将胚体从烤箱拿出，即制得空气净化摆件。
观察了实施例1至实施例4的表面状况和强度。
测试了实施例1至实施例4制备的空气净化摆件的漂浮性、比表面积、氨水去味性能、甲醛净化率和吸水率。结果如表1所示。
其中，比表面积的测试依据GB/T13390《金属粉末比表面积的测定氮吸附法》。
氨水去味实验采用CN212379252U中的方法进行测试。
甲醛净化率测试依据QB/T2761《室内空气净化产品净化效果测定方法》。
吸水率测试依据GB/T3299《日用陶瓷器吸水率测定方法》。
表1
Figure BDA0003801731000000111
需要说明的是，实施例1至4的空气净化摆件质量基本相同，在质量相同的情况下，可浮于水面，说明摆件的比重更轻，内部孔道更加丰富。
本发明的空气净化摆件，通过使用负载有纳米混晶二氧化钛的分子筛，其孔道丰富、表面积大，再通过通过GRG增强石膏粉、液体硅酸钾透气性粘结作用，极大保留分子筛的孔隙结构，因此净化性能和调湿性能极大提高，吸水率可达30-70％，调湿性能极佳。
本发明的空气净化摆件，采用浇筑一体成型即可，不需要压机压制，不需要高温烧结，可有效节约能源。
本发明的空气净化摆件，可直接摆放至房间或其他空间。工艺品摆件自身具有装饰效果的同时，可极大调节空间内的湿度，可以在室内空间湿度高时将空气中水汽储存起来，待空气中湿度低时放出，并对空间内的甲醛、苯系物、VOC、氨气等有害进行吸附分解，从而极大提升房间的空气质量。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，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。

Claims (10)

1.一种空气净化材料，其特征在于，包括粉体A组分和液体B组分，所述粉体A组分和液体B组分的质量比为1:0.8-1.5，所述粉体A组分包括分子筛、GRG增强石膏粉、低温陶瓷粘土、重钙和纤维素，所述液体B组分包括液体硅酸钾。
2.根据权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于，以质量百分比计，所述粉体A组分包括：
分子筛：10％～40％，
GRG增强石膏粉：10％～30％，
低温陶瓷粘土：20％～60％，
重钙：10％～20％，
纤维素：0.1％～1％。
3.根据权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于，以质量百分比计，所述液体B组分包括水和5％～40％的液体硅酸钾。
4.根据权利要求1至3任一项所述的空气净化材料，其特征在于，所述粉体A组分还包括0.1％～2％的颜料。
5.根据权利要求1至3任一项所述的空气净化材料，其特征在于，所述分子筛为负载有纳米混晶二氧化钛的分子筛。
6.根据权利要求5所述的空气净化材料，其特征在于，所述分子筛的比表面积为100m2/g～600m2/g。
7.根据权利要求1至3任一项所述的空气净化材料，其特征在于，所述液体硅酸钾的固含量为20％～30％。
8.根据权利要求7所述的空气净化材料，其特征在于，所述液体硅酸钾的模数为3.5～4.0。
9.一种制备如权利要求1至8任一项所述的空气净化材料的方法，其特征在于，所述方法为：分别将所述A组分和B组分的原料混匀后，将所述B组分加入A组分中，搅拌混匀后干燥成型。
10.一种空气净化摆件，其特征在于，所述空气净化摆件由权利要求1至8任一项所述的空气净化材料制备得到。
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