一種除甲醛空氣凈化新材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種除甲醛空氣凈化新材料，包括基體材料、表面活性劑、高分子有機胺類化合物和稀土金屬催化劑；所述基體材料為陽離子交換纖維，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚，所述高分子有機胺類化合物為三乙烯四胺，所述稀土金屬催化劑為金屬鉺和金屬鐿的混合物；該空氣凈化新材料中各成分的重量份之比為：基體材料80～120份，表面活性劑4～6份，高分子有機胺類化合物20～30份，稀土金屬催化劑2～4份，其中，稀土金屬催化劑中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為1～3:1。本發(fā)明提供的具有除甲醛功能的空氣凈化新材料具有優(yōu)異的甲醛清除效果，清除速率高，且對甲醛的吸附容量大。
【專利說明】
一種除甲醛空氣凈化新材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，涉及空氣凈化新材料，具體涉及一種除甲醛空氣凈化新 材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲醛是一種帶有室息性氣味的無色氣體，對人的眼睛和呼吸系統(tǒng)有著強烈的刺激 作用?，F(xiàn)代科學研究表明，甲醛對人體健康有負面影響。其危害程度與它在空氣中的濃度和 接觸時間的長短密切相關(guān)。人體各器官對甲醛感受的個體差異比較大，其中，眼睛對甲醛的 感受最敏感，嗅覺和呼吸道次之。空氣中甲醛的濃度較低時，刺激作用輕微，稍高時，刺激作 用增強。一般認為氣態(tài)甲醛對眼睛產(chǎn)生刺激作用的最低值為0.06mg/m 3,當濃度為6mg/m3時 會引起肺部的刺激效應，其作用癥狀主要是流淚、打噴嚏、咳嗽，甚至出現(xiàn)結(jié)膜炎、咽喉炎、 支氣管痙攣等；甲醛又是致敏物質(zhì)，它對皮膚有很強的刺激作用，能引起皮膚的過敏。當空 氣中甲醛的濃度為0.5-1.Omg/m 3時，會引起皮膚的腫脹、發(fā)紅。低濃度的甲醛能抑制汗腺分 泌、使皮膚干燥開裂；甲醛能使蛋白質(zhì)變性，對細胞具有強大的破壞作用。人類長期接觸低 濃度甲醛可以引起慢性呼吸道疾病、女性月經(jīng)紊亂，妊娠綜合癥，引起新生兒體質(zhì)降低，染 色體異常，甚至引起鼻咽癌，高濃度的甲醛對神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、肝臟等都有毒害。世界衛(wèi) 生組織(WHO)及美國環(huán)境保護局(EPA)均將甲醛列為潛在的危險致癌物與重要的環(huán)境污染 物加以研究和對待。國際癌癥研究中心將甲醛列為人類可疑致癌物，在我國有毒化學品優(yōu) 先控制的名單上它居第二位。
[0003] 人們在室內(nèi)長期接觸低濃度甲醛會帶來很大的危害，所以，消除密閉空間低濃度 甲醛是一個亟待解決的問題。目前市面除甲醛材料主要有以下幾種：（1)活性炭是市面常見 的甲醛吸附劑。因常散落細粉，需要壓制成塊或者裝在一定的包裝袋或者盒子里，應用形式 單一、單位質(zhì)量活性炭與氣流的接觸面積有限，不能起到快速清除甲醛的效果。而且極性的 氣態(tài)甲醛在表面為非極性或者弱極性的活性炭表面吸附一般較弱，不能滿足使用要求。（2) 胺類化合物其本身是極性化合物，對甲醛的清除量大，因而成為一種常用的甲醛清除劑。申 請?zhí)枮?00510035029.4的專利《一種消除甲醛及室內(nèi)有機揮發(fā)物的紙或布》中所用的胺類 試劑是尿素，作為一種小分子的胺類化合物，容易揮發(fā)出氨氣，帶入新的污染。（3)申請?zhí)枮?200710306026.9的專利中將有機胺類負載在含羧基的聚丙烯腈纖維基體上，使用了聚乙二 醇或聚丙二醇作為添加劑，利用其羥基增強材料表面的吸濕性能，從而促進甲醛在吸附劑 表面的吸附、富集，加快反應速度和提高凈化速率。據(jù)此可以得知，該吸附劑對甲醛的吸附 效果受到空氣濕度的影響，環(huán)境濕度下降時，吸附甲醛的性能下降。實際上，胺基是清除甲 醛的主要功能基團。結(jié)合的胺基量越大，吸附速率和吸附量越大，就可以避免氣候干濕度的 影響。而高分子有機胺和含羧基的聚丙烯腈纖維基體都是大分子，在溶液中都呈現(xiàn)卷曲狀 態(tài)，反應時空間位阻較大，兩者分子間并不能充分接觸，致使部分羧基不能結(jié)合上胺基，因 而限制了其甲醛吸附容量和吸附速率。此外該發(fā)明采用的制備方法比較復雜:反應高于常 溫，需要加熱，反應時間較長，后期需要真空干燥，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有除甲醛功能的空氣凈化新 材料，該新材料具有優(yōu)異的吸附甲醛的功能，對甲醛的吸附容量大，吸附速率高。
[0005] 本發(fā)明的上述目的是通過下面的技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：
[0006] -種除甲醛空氣凈化新材料，包括基體材料、表面活性劑、高分子有機胺類化合物 和稀土金屬催化劑;所述基體材料為陽離子交換纖維，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯 醚，所述高分子有機胺類化合物為三乙烯四胺，所述稀土金屬催化劑為金屬鉺和金屬鐿的 混合物;該空氣凈化新材料中各成分的重量份之比為:基體材料80~120份，表面活性劑4~ 6份，高分子有機胺類化合物20~30份，稀土金屬催化劑2~4份，其中，稀土金屬催化劑中金 屬鉺和金屬鐿的重量份之比為1~3:1。
[0007] 進一步地，所述空氣凈化新材料包括基體材料、表面活性劑、高分子有機胺類化合 物和稀土金屬催化劑;所述基體材料為陽離子交換纖維，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙 烯醚，所述高分子有機胺類化合物為三乙烯四胺，所述稀土金屬催化劑為金屬鉺和金屬鐿 的混合物;該空氣凈化新材料中各成分的重量份之比為:基體材料100份，表面活性劑5份， 高分子有機胺類化合物25份，稀土金屬催化劑3份，其中，稀土金屬催化劑中金屬鉺和金屬 鐿的重量份之比為2:1。
[0008]進一步地，所述空氣凈化新材料包括基體材料、表面活性劑、高分子有機胺類化合 物和稀土金屬催化劑;所述基體材料為陽離子交換纖維，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙 烯醚，所述高分子有機胺類化合物為三乙烯四胺，所述稀土金屬催化劑為金屬鉺和金屬鐿 的混合物;該空氣凈化新材料中各成分的重量份之比為:基體材料80份，表面活性劑4份，高 分子有機胺類化合物20份，稀土金屬催化劑2份，其中，稀土金屬催化劑中金屬鉺和金屬鐿 的重量份之比為1:1。
[0009] 進一步地，所述空氣凈化新材料包括基體材料、表面活性劑、高分子有機胺類化合 物和稀土金屬催化劑;所述基體材料為陽離子交換纖維，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙 烯醚，所述高分子有機胺類化合物為三乙烯四胺，所述稀土金屬催化劑為金屬鉺和金屬鐿 的混合物;該空氣凈化新材料中各成分的重量份之比為:基體材料120份，表面活性劑6份， 高分子有機胺類化合物30份，稀土金屬催化劑4份，其中，稀土金屬催化劑中金屬鉺和金屬 鐿的重量份之比為3:1。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點：
[0011] 本發(fā)明提供的空氣凈化新材料具有優(yōu)異的吸附甲醛的功能，對甲醛的吸附容量 大，吸附速率高，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步。
【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明的實質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明保護范 圍。盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對 本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
[0013] 本發(fā)明中所用的陽離子交換纖維為羧基聚丙烯腈陽離子交換纖維，是采用聚丙烯 腈纖維進行水解得到的端基為羧基的纖維，羧基量為I. 〇mm〇l/g。聚丙烯腈纖維為日本東麗 公司生產(chǎn)。
[0014] 實施例1:空氣凈化新材料的制備
[0015] 原料配比：
[0016] 包括基體材料、表面活性劑、高分子有機胺類化合物和稀土金屬催化劑;所述基體 材料為陽離子交換纖維，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚，所述高分子有機胺類化合 物為三乙稀四胺，所述稀土金屬催化劑為金屬鉺和金屬鐿的混合物；該空氣凈化新材料中 各成分的重量份之比為:基體材料100份，表面活性劑5份，高分子有機胺類化合物25份，稀 土金屬催化劑3份，其中，稀土金屬催化劑中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為2:1。金屬鉺和 金屬鐿為納米級細粉。
[0017]制備方法：
[0018]步驟Sl，按配方稱取高分子有機胺類化合物三乙烯四胺加入到水中，攪拌均勻后 加入表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚和稀土金屬催化劑金屬鉺和金屬鐿的納米級細粉，攪拌 均勻得到浸漬液;水的體積為配方中陽離子交換纖維重量的80倍；
[0019] 步驟S2,將陽離子交換纖維加入到浸漬液中并攪拌均勻；
[0020] 步驟S3,室溫條件下使陽離子交換纖維在浸漬液中浸泡3小時，每隔15分鐘攪拌一 次，每次攪拌2分鐘；
[0021] 步驟S4,將浸泡后的材料撈出后，用50°C熱風烘干，即得到所述的具有除甲醛功能 的空氣凈化新材料。
[0022]實施例2:空氣凈化新材料的制備 [0023] 原料配比：
[0024] 包括基體材料、表面活性劑、高分子有機胺類化合物和稀土金屬催化劑;所述基體 材料為陽離子交換纖維，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚，所述高分子有機胺類化合 物為三乙稀四胺，所述稀土金屬催化劑為金屬鉺和金屬鐿的混合物；該空氣凈化新材料中 各成分的重量份之比為:基體材料80份，表面活性劑4份，高分子有機胺類化合物20份，稀土 金屬催化劑2份，其中，稀土金屬催化劑中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為1:1。金屬鉺和金 屬鐿為納米級細粉。
[0025] 制備方法：
[0026]步驟Sl，按配方稱取高分子有機胺類化合物三乙烯四胺加入到水中，攪拌均勻后 加入表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚和稀土金屬催化劑金屬鉺和金屬鐿的納米級細粉，攪拌 均勻得到浸漬液;水的體積為配方中陽離子交換纖維重量的80倍；
[0027] 步驟S2,將陽離子交換纖維加入到浸漬液中并攪拌均勻；
[0028] 步驟S3,室溫條件下使陽離子交換纖維在浸漬液中浸泡3小時，每隔15分鐘攪拌一 次，每次攪拌2分鐘；
[0029]步驟S4,將浸泡后的材料撈出后，用50°C熱風烘干，即得到所述的具有除甲醛功能 的空氣凈化新材料。
[0030]實施例3:空氣凈化新材料的制備 [0031] 原料配比：
[0032]包括基體材料、表面活性劑、高分子有機胺類化合物和稀土金屬催化劑;所述基體 材料為陽離子交換纖維，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚，所述高分子有機胺類化合 物為三乙稀四胺，所述稀土金屬催化劑為金屬鉺和金屬鐿的混合物；該空氣凈化新材料中 各成分的重量份之比為:基體材料120份，表面活性劑6份，高分子有機胺類化合物30份，稀 土金屬催化劑4份，其中，稀土金屬催化劑中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為3:1。金屬鉺和 金屬鐿為納米級細粉。
[0033]制備方法：
[0034]步驟Sl，按配方稱取高分子有機胺類化合物三乙烯四胺加入到水中，攪拌均勻后 加入表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚和稀土金屬催化劑金屬鉺和金屬鐿的納米級細粉，攪拌 均勻得到浸漬液;水的體積為配方中陽離子交換纖維重量的80倍；
[0035] 步驟S2,將陽離子交換纖維加入到浸漬液中并攪拌均勻；
[0036] 步驟S3,室溫條件下使陽離子交換纖維在浸漬液中浸泡3小時，每隔15分鐘攪拌一 次，每次攪拌2分鐘；
[0037]步驟S4,將浸泡后的材料撈出后，用50°C熱風烘干，即得到所述的具有除甲醛功能 的空氣凈化新材料。
[0038]實施例4:對比實施例，稀土金屬催化劑中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為0.5:1 [0039] 原料配比：
[0040] 包括基體材料、表面活性劑、高分子有機胺類化合物和稀土金屬催化劑;所述基體 材料為陽離子交換纖維，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚，所述高分子有機胺類化合 物為三乙稀四胺，所述稀土金屬催化劑為金屬鉺和金屬鐿的混合物；該空氣凈化新材料中 各成分的重量份之比為:基體材料100份，表面活性劑5份，高分子有機胺類化合物25份，稀 土金屬催化劑3份，其中，稀土金屬催化劑中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為0.5:1。金屬鉺 和金屬鐿為納米級細粉。
[0041] 制備方法：
[0042]步驟Sl，按配方稱取高分子有機胺類化合物三乙烯四胺加入到水中，攪拌均勻后 加入表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚和稀土金屬催化劑金屬鉺和金屬鐿的納米級細粉，攪拌 均勻得到浸漬液;水的體積為配方中陽離子交換纖維重量的80倍；
[0043] 步驟S2,將陽離子交換纖維加入到浸漬液中并攪拌均勻；
[0044] 步驟S3,室溫條件下使陽離子交換纖維在浸漬液中浸泡3小時，每隔15分鐘攪拌一 次，每次攪拌2分鐘；
[0045]步驟S4,將浸泡后的材料撈出后，用50°C熱風烘干，即得到所述的具有除甲醛功能 的空氣凈化新材料。
[0046]實施例5:對比實施例，稀土金屬催化劑中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為3.5:1 [0047] 原料配比：
[0048] 包括基體材料、表面活性劑、高分子有機胺類化合物和稀土金屬催化劑;所述基體 材料為陽離子交換纖維，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚，所述高分子有機胺類化合 物為三乙稀四胺，所述稀土金屬催化劑為金屬鉺和金屬鐿的混合物；該空氣凈化新材料中 各成分的重量份之比為:基體材料100份，表面活性劑5份，高分子有機胺類化合物25份，稀 土金屬催化劑3份，其中，稀土金屬催化劑中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為3.5:1。金屬鉺 和金屬鐿為納米級細粉。
[0049] 制備方法：
[0050] 步驟SI，按配方稱取高分子有機胺類化合物三乙烯四胺加入到水中，攪拌均勻后 加入表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚和稀土金屬催化劑金屬鉺和金屬鐿的納米級細粉，攪拌 均勻得到浸漬液;水的體積為配方中陽離子交換纖維重量的80倍；
[0051] 步驟S2,將陽離子交換纖維加入到浸漬液中并攪拌均勻；
[0052] 步驟S3,室溫條件下使陽離子交換纖維在浸漬液中浸泡3小時，每隔15分鐘攪拌一 次，每次攪拌2分鐘；
[0053]步驟S4,將浸泡后的材料撈出后，用50°C熱風烘干，即得到所述的具有除甲醛功能 的空氣凈化新材料。
[0054]實施例6:效果實施例
[0055]將實施例1~5制備好的材料按照國標QB-T2761-2006《室內(nèi)空氣凈化產(chǎn)品凈化效 果測定方法》搭建實驗裝置，進行實驗測試。24小時后，分別測定空白艙和樣品艙中的甲醛 濃度(毫克/立方米），結(jié)果見下表。在實驗裝置內(nèi)繼續(xù)通入濃度為1克/立方米的甲醛氣體， 甲醛濃度采用同樣的測試方法，測定各試驗樣品的甲醛清除容量(毫摩爾/克），結(jié)果見下 表。
L0057J 上述試驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的具有除甲醛功能的空氣凈化新材料具有優(yōu)異的 甲醛清除效果，清除速率高，且對甲醛的吸附容量大。國標GB/T18883-2002規(guī)定的室內(nèi)甲醛 濃度為0.1毫克/立方米，24小時后樣品艙的甲醛濃度低于0.1毫克/立方米，說明該材料適 宜清除室內(nèi)甲醛污染。本發(fā)明提供的空氣凈化新材料的技術(shù)效果可能與配方中金屬鉺和金 屬鐿的重量份之比有關(guān)，二者在一定的重量份之比范圍內(nèi)才能發(fā)揮有益的協(xié)同催化作用。 [0058]上述實施例的作用在于說明本發(fā)明的實質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明的保護 范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換， 而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種除甲醛空氣凈化新材料，其特征在于:包括基體材料、表面活性劑、高分子有機 胺類化合物和稀土金屬催化劑;所述基體材料為陽離子交換纖維，所述表面活性劑為脂肪 醇聚氧乙烯醚，所述高分子有機胺類化合物為三乙烯四胺，所述稀土金屬催化劑為金屬鉺 和金屬鐿的混合物;該空氣凈化新材料中各成分的重量份之比為:基體材料80~120份，表 面活性劑4~6份，高分子有機胺類化合物20~30份，稀土金屬催化劑2~4份，其中，稀土金 屬催化劑中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為1~3:1。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣凈化新材料，其特征在于:包括基體材料、表面活性劑、高 分子有機胺類化合物和稀土金屬催化劑;所述基體材料為陽離子交換纖維，所述表面活性 劑為脂肪醇聚氧乙烯醚，所述高分子有機胺類化合物為三乙烯四胺，所述稀土金屬催化劑 為金屬鉺和金屬鐿的混合物；該空氣凈化新材料中各成分的重量份之比為:基體材料100 份，表面活性劑5份，高分子有機胺類化合物25份，稀土金屬催化劑3份，其中，稀土金屬催化 劑中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為2:1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣凈化新材料，其特征在于:包括基體材料、表面活性劑、高 分子有機胺類化合物和稀土金屬催化劑;所述基體材料為陽離子交換纖維，所述表面活性 劑為脂肪醇聚氧乙烯醚，所述高分子有機胺類化合物為三乙烯四胺，所述稀土金屬催化劑 為金屬鉺和金屬鐿的混合物;該空氣凈化新材料中各成分的重量份之比為:基體材料80份， 表面活性劑4份，高分子有機胺類化合物20份，稀土金屬催化劑2份，其中，稀土金屬催化劑 中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為1:1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣凈化新材料，其特征在于:包括基體材料、表面活性劑、高 分子有機胺類化合物和稀土金屬催化劑;所述基體材料為陽離子交換纖維，所述表面活性 劑為脂肪醇聚氧乙烯醚，所述高分子有機胺類化合物為三乙烯四胺，所述稀土金屬催化劑 為金屬鉺和金屬鐿的混合物；該空氣凈化新材料中各成分的重量份之比為:基體材料120 份，表面活性劑6份，高分子有機胺類化合物30份，稀土金屬催化劑4份，其中，稀土金屬催化 劑中金屬鉺和金屬鐿的重量份之比為3:1。
【文檔編號】C08L33/20GK105860402SQ201610263737
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月23日
【發(fā)明人】徐挺
【申請人】徐挺