CN115505283A - 一种实时且长效的空气净化涂层材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实时且长效的空气净化涂层材料，包括海水300~430份，表面包覆纳米二氧化钛的纳米级电气石粉35~51份，独居石提取物4~8份，氟碳铈矿4~7份；此外，还包括植物提取物1~5份，酸性溶液37~59份，渗透剂2~4份，改性剂2~3份；所述表面包覆纳米二氧化钛的纳米级电气石粉是将纳米级电气石粉加入四氯化钛或钛酸丁酯的乙醇溶液中，通过溶胶‑凝胶法制备得到。本发明的涂层材料可用于各类型建筑的室内墙壁和屋顶、窗帘及有甲醛释放的家具板材、装饰板材表面，能够实时且长效释放负氧离子，有效去除甲醛、苯、甲苯、TVOC等化学污染，对空气起到净化作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气净化材料，特别涉及一种能够吸附异味、分解甲醛、释放负氧离子的室内空气净化涂层新材料及其制备方法，属于环保技术领域。
背景技术
空气中负氧离子含量是空气质量优劣的重要指标之一。通常，海边、森林、瀑布、草原等地由于负氧离子含量高，因此会令人感觉空气清新，呼吸舒畅。而人们平时生活的室内环境中由于负氧离子含量低，从而会令人感觉空气不够清新。特别是目前室内空气质量面临着比较严峻的问题，污染过多导致负氧离子数量明显下降，使得人们健康呼吸所需的负氧离子数量严重不足，从而形成了一些人体疾病的隐患。
目前，室内空气质量存在三个突出的问题：第一，化学污染：甲醛、苯、甲苯、TVOC等释放源多在家具和装修材料中长期缓慢释放，对人体健康造成长期的危害；第二，颗粒物污染：以PM2.5为主的污染源主要来自室外进入和厨房油烟，会对人体，特别是肺部带来危害；第三，细菌病毒的污染：细菌病毒是人体致病的重要原因，甚至会对人体健康造成致命的危害。
室内空气污染的主要特点是“微量性、累积性、多样性”。由于室内环境属于受控环境，完全可以通过一些技术手段来提升空气品质。通风差，装修多，家具多，电器多是造成空气问题的主要原因，通过人工技术提升室内负氧离子含量，利用负氧离子对化学性污染的分解作用，对颗粒物污染的沉降作用，对细菌病毒的杀灭作用，持续不断的净化室内空气，可以解决室内空气污染不断叠加和累积的问题。
多项中国专利申请（CN 110368793 A，CN 111269608 A，CN 111363426 A等）公开了负氧离子释放剂或喷剂，其通常包含电气石粉、纳米二氧化钛、稀土等成分，通过释放负氧离子，解决室内空气质量的问题。但上述喷剂仅仅通过将各组分简单混合而成，因此释放的负氧离子浓度相对较低，从而导致去除室内空气污染物的效率不高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种释放负氧离子浓度高、实时且长效的空气净化涂层材料，从而高效去除造成室内空气污染的TVOC、PM2.5等颗粒物、细菌病毒等，全面净化室内空气环境，保障人体健康。
本发明的另一个目的在于提供一种工艺简单、高效的上述空气净化涂层材料的制备方法。
本发明通过在室内的墙面和屋顶等处喷涂可释放负氧离子的涂层材料，利用高效释放的负氧离子清除室内的TVOC、PM2.5、细菌病毒等污染物，实现净化室内空气环境的目的。
本发明具体的技术方案如下：
一种实时且长效的空气净化涂层材料，其特征在于，按质量份配比的组分如下：
海水300~430份，表面包覆纳米二氧化钛的纳米级电气石粉35~51份，独居石提取物4~8份，氟碳铈矿4~7份；所述表面包覆纳米二氧化钛的纳米级电气石粉是将纳米级电气石粉加入四氯化钛或钛酸丁酯的乙醇溶液中，通过溶胶-凝胶法制备得到。
进一步的，所述空气净化涂层材料，还包括植物提取物1~5份，酸性溶液37~59份，渗透剂2~4份，改性剂2~3份。
进一步的，所述海水取无污染海域并进行预处理，所述预处理工艺包括沉淀、混凝、澄清、过滤，最终得到SDI值在3-5之间的海水，备用。
进一步的，所述纳米级电气石粉选用平均粒径30-100nm无杂质黑色粉体。
进一步，所述氟碳铈矿为半透明原矿石粉体，要求粒径<65um，为含铈、镧的矿物原料。
进一步的，所述独居石提取物为独居石粉的萃取物，粒径<60um，是含有铈和镧的磷酸盐的混合物。
进一步，所述渗透剂为仲烷基磺酸钠，功能是增加材料的附着力，达到抗摩擦的效果。
进一步，所述的改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、有机铬偶联剂中的一种或多种的混合，目的是使涂层材料能够更好地附着于喷涂的表面。
进一步，所述的植物提取物为水溶性香柠檬油。
进一步，所述的酸性溶液为质量百分浓度10-30%的氢氟酸、盐酸或氢溴酸。
本发明的制备方法，包括如下步骤：
（1）将纳米电气石粉分散在蒸馏水中，加入酸调节pH至弱酸性，搅拌下加入四氯化钛或钛酸丁酯的乙醇溶液，得到包含纳米电气石粉的二氧化钛溶胶，经干燥处理后再在300℃-600℃煅烧，得到表面包覆纳米二氧化钛的纳米电气石粉。通过表面包覆二氧化钛，一方面通过光催化二氧化钛与电气石的相互作用，提高了涂层材料产生负氧离子的能力，另一方面，利用二氧化钛对电气石表面进行改性以增加白度，通过包覆电气石的白度增加到64.5%以上。
（2）按上述份数比例，将表面包覆纳米二氧化钛的纳米电气石粉，独居石提取物，氟碳铈矿，酸性溶液，改性剂加入反应釜中，进行常温搅拌4-5小时，搅拌速度50-150rmp左右，搅拌结束后加热升温温度至90度持续20-40分钟，然后自然降温静置1-2小时，待物料常温后且悬浮液稳定后进行超声1-2小时；
（3）将上述所得物料进行过滤，滤网为500-600目之间，得到稳定的悬浮液；
（4）向步骤（3）所得悬浮液中添加海水，渗透剂，植物提取物，搅拌0.5-1小时，加碱调节pH为中性，即为本发明的空气净化涂层材料。
一、负氧离子释放测试方法：
选择三个面积都是13.67平方米的封闭空间，且位置相邻；于喷涂本发明的涂层材料前检测负氧离子的数目，平均数值是150-340个/cm3，使用电动喷枪均匀喷涂本发明的涂层材料后，间隔12小时后，检测负氧离子的数目，平均数值是1800-3200个/cm3。
二、负氧离子消除甲醛的检测方法：
选择三个面积都是13.67平方米的学校宿舍房间，且位置相邻；喷涂本发明的涂层材料前检测室内甲醛浓度，平均数值为0.041-0.062mg/m³，使用电动喷枪均匀喷涂本涂层材料后，间隔12小时后，检测室内的甲醛浓度，平均数值为0.015-0.024mg/m³。
本发明的优点：
本发明的涂层材料应用广泛，使用便捷，可用于各类型建筑的室内墙壁和屋顶、窗帘及有甲醛释放的家具板材、装饰板材表面。
本发明的涂层材料无色微浑浊，无味、无毒，pH中性，利用喷涂设备将本材料均匀喷涂在室内墙壁、顶棚、家具、沙发、布艺、床帘、空调出风口等处，待喷涂附着面固化后，即可形成一个对空气持续净化作用的凃层，能够实时且长效释放负氧离子，对空气起到净化作用。经国家建筑材料测试中心检测，空气负氧离子释放浓度达14610个/立方厘米以上。
本发明的涂层材料喷涂于释放源表面，能够去除甲醛、苯、甲苯、TVOC等化学污染，最大化避免形成污染半径；负氧离子通过对颗粒物主动捕捉--凝聚--沉降的作用，实现消除颗粒物污染的目的；负氧离子本身携带多余电子，会破坏微生物分子蛋白结构，使其产生结构性改变，从而使细菌或病毒等微生物死亡。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步详细说明本发明，其目的在于帮助更好地理解本发明内容而非限制本发明的保护范围。
实施例1：
（1）将30份纳米电气石粉分散在蒸馏水中，加入盐酸调节pH至弱酸性（pH约等于6），搅拌下加入20份四氯化钛的乙醇溶液，得到包含纳米电气石粉的二氧化钛溶胶，经90-100℃干燥处理后，再在300℃-600℃马弗炉中煅烧，得到表面包覆纳米二氧化钛的纳米级电气石粉。所制得的纳米TiO2平均粒径约为65nm。
（2）取包表面包覆纳米二氧化钛的纳米电气石粉40份，独居石提取物5份，氟碳铈矿4份， 30%氢氟酸溶液45份，硅烷偶联剂（改性剂）2份加入反应釜中，进行常温搅拌4-5小时，搅拌速度约150rmp，搅拌结束后加热温度至90度持续20分钟，然后自然降温静置1-2小时，待物料常温后且悬浮液稳定后进行超声1小时；
（3）将上述所得物料进行过滤，滤网为500-600目之间，得到稳定型悬浮液；
（4）向步骤（3）所得悬浮液添加海水400份，渗透剂仲烷基磺酸钠2份，植物提取物1份进行搅拌1小时，加入碳酸钠调节pH为中性，即为本发明的空气净化涂层材料。
按前述负氧离子释放测试方法和负氧离子消除甲醛的检测方法进行测试，数据分别见表1和表2。
实施例2：
（1）取30份纳米电气石粉分散在蒸馏水中，加入盐酸调节pH至弱酸性，快速搅拌下加入30份钛酸丁酯的乙醇溶液，得到包含纳米电气石粉的二氧化钛溶胶，经90-100℃干燥处理后，再在300℃-600℃马弗炉中煅烧，得到表面包覆纳米二氧化钛的纳米电气石粉。
（2）取表面包覆纳米二氧化钛的纳米电气石粉35份，独居石提取物6份，氟碳铈矿5份，20%盐酸溶液47份，硅烷偶联剂（改性剂）2份加入反应釜中，进行常温搅拌4-5小时，搅拌速度约150rmp，搅拌结束后加热温度至90度持续20分钟，然后自然降温静置1-2小时，待物料常温后且悬浮液稳定后进行超声1小时；
（3）将上述所得物料进行过滤，滤网为500-600目之间，得到稳定型悬浮液；
（4）向步骤（3）所得悬浮液添加海水400份，渗透剂仲烷基磺酸钠2份，植物提取物1份进行搅拌1小时，加入碳酸氢钠调节pH为中性，即为本发明的空气净化涂层材料。
按前述负氧离子释放测试方法和负氧离子消除甲醛的检测方法进行测试，数据分别见表1和表2。
实施例3：
（1）取40份纳米电气石粉分散在蒸馏水中，加入盐酸调节pH至弱酸性，快速搅拌下加入20份钛酸丁酯的乙醇溶液，得到包含纳米电气石粉的二氧化钛溶胶，经90-100℃干燥处理后，再在300℃-600℃马弗炉中煅烧，得到表面包覆纳米二氧化钛的纳米级电气石粉。
（2）取包表面包覆纳米二氧化钛的纳米电气石粉48份，独居石提取物7份，氟碳铈矿5份，20%氢氟酸溶液59份，硅烷偶联剂（改性剂）2份加入反应釜中，进行常温搅拌4-5小时，搅拌速度约150rmp，搅拌结束后加热温度至90度持续20分钟，然后自然降温静置1-2小时，待物料常温后且悬浮液稳定后进行超声1小时；
（3）将上述所得物料进行过滤，滤网为500-600目之间，得到稳定型悬浮液；
（4）向步骤（3）所得悬浮液添加海水400份，渗透剂仲烷基磺酸钠2份，植物提取物1份进行搅拌1小时，加入碳酸钠调节pH为中性，即为本发明的空气净化涂层材料。
按前述负氧离子释放测试方法和负氧离子消除甲醛的检测方法进行测试，数据分别见表1和表2。
对比例1：
参照实施例1，不同之处在于直接取30份纳米电气石粉加入10份纳米二氧化钛（粒径约50-60nm）分散在蒸馏水中，其它组分与实施例1相同，制备得到作为对比的涂层材料。
同样按前述负氧离子释放测试方法和负氧离子消除甲醛的检测方法进行测试，数据分别见表1和表2。
表1不同实施例所制备涂层材料的负氧离子释放效果比较
| 检测项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 |
| 喷涂前负氧离子数目（个/cm<sup>3</sup>） | 160-290 | 150-330 | 240-340 | 160-320 |
| 喷涂后负氧离子数目（个/cm<sup>3</sup>） | 2100-2500 | 1800-3200 | 2400-3100 | 1000-1500 |
由表1的数据可以发现，本发明的涂层材料能够明显提高空气中负氧离子含量；同时采用表面包覆纳米二氧化钛的纳米电气石粉，相比于直接将纳米二氧化钛和纳米电气石粉进行混合的方法，明显提高了负氧离子的释放浓度。
表2不同实施例所制备涂层材料的消除甲醛效果比较
| 检测项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 |
| 喷涂前甲醛浓度（mg/m³） | 0.062 | 0.052 | 0.041 | 0.056 |
| 喷涂后检测甲醛浓度（mg/m³） | 0.024 | 0.018 | 0.015 | 0.035 |
由表2的数据可以看出，本发明的涂层材料能够有效降低室内甲醛含量，平均去除率达到60-70%；而直接将纳米二氧化钛和纳米电气石粉进行混合的方法所得到的涂层材料，去除率只有约40%。
需要说明的是，以上所述的仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (8)
1.一种实时且长效的空气净化涂层材料，其特征在于，按质量份配比的组分如下：海水300～430份，表面包覆纳米二氧化钛的纳米级电气石粉35～51份，独居石提取物4～8份，氟碳铈矿4～7份；所述表面包覆纳米二氧化钛的纳米级电气石粉是将纳米级电气石粉加入四氯化钛或钛酸丁酯的乙醇溶液中，通过溶胶-凝胶法制备得到。
2.根据权利要求1所述的空气净化涂层材料，其特征在于，还包括植物提取物1～5份，酸性溶液37～59份，渗透剂2～4份，改性剂2～3份。
3.根据权利要求1所述的空气净化涂层材料，其特征在于，所述海水取无污染海域并进行预处理，所述预处理工艺包括沉淀、混凝、澄清、过滤，最终得到SDI值在3-5之间的海水。
4.根据权利要求1中所述的空气净化涂层材料，其特征在于，所述纳米级电气石粉选用平均粒径30-100nm无杂质黑色粉体。
5.根据权利要求1中所述的空气净化涂层材料，其特征在于，所述渗透剂为仲烷基磺酸钠。
6.根据权利要求1中所述的空气净化涂层材料，其特征在于，所述的酸性溶液为质量百分浓度10-30%的氢氟酸、盐酸或氢溴酸。
7.根据权利要求1中所述的空气净化涂层材料，其特征在于，所述的改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、有机铬偶联剂中的一种或多种的混合。
8.如权利要求1或2所述的空气净化涂层材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将纳米电气石粉分散在蒸馏水中，加入酸调节pH至弱酸性，搅拌下加入四氯化钛或钛酸丁酯的乙醇溶液，得到包含纳米电气石粉的二氧化钛溶胶，经干燥处理后再在300℃-600℃煅烧，得到表面包覆纳米二氧化钛的纳米电气石粉；
（2）按权利要求1或2所述份数比例，将表面包覆纳米二氧化钛的纳米电气石粉，独居石提取物，氟碳铈矿，酸性溶液，改性剂加入反应釜中，进行常温搅拌4-5小时，搅拌速度50-150rmp左右，搅拌结束后加热升温温度至90度持续20-40分钟，然后自然降温静置1-2小时，待物料常温后且悬浮液稳定后进行超声1-2小时；
（3）将上述所得物料进行过滤，滤网为500-600目之间，得到稳定的悬浮液；
（4）向步骤（3）所得悬浮液中添加海水，渗透剂，植物提取物，搅拌0.5-1小时，加碱调节pH为中性，即为本发明的空气净化涂层材料。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004123777A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Hiyoko Paint Kk | 耐食性塗料組成物 |
| CN101116808A (zh) * | 2006-08-04 | 2008-02-06 | 深圳市海川实业股份有限公司 | 一种具有负离子释放功能的光催化粉体及其制备方法 |
| CN109701387A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-03 | 马建 | 一种植物负氧离子空气净化剂及其制备方法 |
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2022
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