一种除甲醛材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于空气净化
技术领域：
，具体涉及一种除甲醛材料及其制备方法和应用。
背景技术：
：目前空气净化器除甲醛材料多使用“多氨基复合材料”，因为多氨基物质中的部分氨基可以同甲醛发生化学反应，可以起到去除甲醛的作用。如专利号为cn201710021291.6(公开号为cn107456841a)的中国发明专利申请公开的《一种甲醛捕捉剂及包含该捕捉剂的空气净化试剂盒》，所述甲醛捕捉剂中包括以下质量百分比的成分：环糊精0.1-10％、活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒0.1-10％、有机胺0.1-20％和无机铵盐1-20％，余量为水。活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒具有高效吸附作用，将室内甲醛集中吸附到捕捉剂内，加快甲醛与环糊精、有机胺、无机铵盐接触。有机胺与无机铵盐的科学配比使得捕捉反应高效正向反应，无机铵与甲醛的反应为可逆反应。此类甲醛吸附材料吸附效率高、速度快、无二次甲醛释放。但是由于负载材料(如活性炭颗粒或多孔二氧化硅颗粒)质量一定，此类材料具有一定的寿命。同时氨基材料活性较高，除了与甲醛发生反应，还可以同空气中的co2、o2进行反应，同时也会吸附水蒸气。而产品从材料颗粒制作到进入消费者家门，中间一般要间隔1至4个月。在这过程中滤网中的多氨基物质，会在一定程度上产生损耗，减低对甲醛的吸附含量，甚至部分囤积、备用滤网甚至能可出现“未使用先失效”的尴尬场景；2、将有机胺和无机铵盐等负载在载体上，但是在制备过程中，有机胺和无机铵盐容易发生团聚，不能很好的铺展在多孔载体材料的表面，没有充分利用多孔材料的比表面积，这样会大大影响除甲醛材料的吸附容量。技术实现要素：本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能使甲醛捕捉剂在多孔材料上铺展性好的除甲醛材料。本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能防止其失效的除甲醛材料。本发明所要解决的第三个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种上述除甲醛材料的制备方法。本发明所要解决的第四个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种上述除甲醛材料在空气净化器中的应用。本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种除甲醛材料，其特征在于：包括如下质量份数的甲醛捕捉剂320份～580份；氨基酸10份～20份；多孔材料300份～600份；其中甲醛捕捉剂为聚乙烯二胺、乙烯脲中的至少一种；所述氨基酸为甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸中的至少一种；所述多孔材料为硅胶、活性炭、沸石、活性氧化铝中的至少一种。为了提高除甲醛材料的机械强度，能够承受气流的冲击，所述除甲醛材料还包括多孔羧甲基淀粉和拟薄水铝石，上述甲醛捕捉剂、氨基酸以及多孔材料共同构成除甲醛粉末a，所述多孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石以及除甲醛粉末a质量比为(2～8)：(1～5)：(10～20)。加入多孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石能够使得除甲醛材料制备呈颗粒，机械强度高。本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：该除甲醛材料还包括油脂，上述多孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石以及除甲醛粉末a共同构成除甲醛物质b，所述油脂与除甲醛物质b的质量比为(1～5)：(15～20)，所述油脂能随着气流的流动速度的增加而挥发速度增加。优选地，所述油脂为硝酸甘油、亚油酸中的至少一种以及异戊酸。这些油脂均对人体无害，不会给室内造成二次污染。油脂的流动性高，粘度小，易于粘负于材料表面。同时异戊酸具有特殊清香味道，在实际挥发时不会产生强烈的油脂味，能够遮蔽硝酸甘油或亚油酸的味道；另外，亚油酸为干性脂肪酸，在空气中易于氧化变硬，可在一定程度上减少pei的氧化反应，增加pei的显色功能，同时干性脂肪酸变硬后不具备粘性，不会产生堵孔的情况本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种上述除甲醛材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将配方量的甲醛捕捉剂、氨基酸均溶于水中，得到溶液c；(2)将配方量的多孔材料加入溶液c中，搅拌均匀得到分散液d；(3)将分散液d进行固液分离，然后将分离出的固态物质烘干，得到除甲醛粉末a；(4)将多孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石以及除甲醛粉末a按质量比(2～8)：(1～5)：(10～20)混合均匀得到除甲醛物质b；(5)将除甲醛物质b加入水中，并搅拌均匀后，然后加入油脂并混合均匀得到物质f，油脂与除甲醛物质b的质量比为(1～5)：(15～20)；(6)将物质f放入颗粒机内压制呈颗粒状，然后烘干，即得到所述除甲醛材料。为了使得物质f的含水量能保证其被压制成颗粒，所述步骤(5)中，除甲醛物质b与水的质量比为10:1。本发明解决上述第四个技术问题所采用的技术方案为：上述除甲醛材料在空气净化器中的应用。与现有技术相比，本发明的优点：1、本发明将氨基酸作为微观材料表面修饰剂加入到材料中去，使甲醛捕捉剂能够更好的铺展于硅胶材料的表面，充分利用材料的比表面积，反应效率、吸附容量具有极大的提升；2、本发明在制备除甲醛颗粒时，加入油脂具有如下诸多效果：a加入油脂混合物使得除甲醛材料具有一定的疏水性，可以减少多孔材料对水蒸汽的吸收；b加入上述油脂混合物后，即使将滤网暴露于空气中，也可以保护除甲醛材料不与空气中的气体发生化学反应，增加除甲醛材料对环境的抗性，可以极大的减少除甲醛材料在空气中放置失效的问题。c在使用油脂对材料进行保护后，颗粒对甲醛的吸附容量有所增强，这是因为油脂对材料产生了保护作用，减少了空气中其他气体对吸附材料的影响；d加入上述混合物后颗粒的吹脱性能也有相应的增强；e油脂的加入在颗粒制成时会起到润滑作用，增加颗粒的成型率，同时使颗粒的表面光滑。3、本发明在制作除甲醛材料时向材料内部加入油脂，这些油脂在空气流通小的环境下挥发速度慢，在高风速的情况下，挥发速度快，油脂负载于除甲醛材料表面可有效阻止空气与多氨基材料接触，减少材料的损耗。换言之，本发明的除甲材料在未进入空气净化器工作之前，因为油脂而使得材料为自密闭状态，内部多氨基物质(pei、乙烯脲)不与空气产生化学反应，而在进入空气净化器中，因空气净化器内部空气流通速度快，油脂因为自身的挥发性在短时间内快速挥发，使室内空气与除甲醛材料快速混合，从而达到激活的目的。附图说明图1为各实施例和对比例的吸附容量测试图；图2为对比例1的sem图；图3为实施例2的sem图。具体实施方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。下文中各实施例最终制备的除甲醛材料呈颗粒状，具有很好的机械强度，可以应用在空气净化器中，对空气中的甲醛进行吸附，以净化空气。下文中各实施例的除甲醛材料包括甲醛捕捉剂、氨基酸、多孔材料、多孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石和油脂。甲醛捕捉剂选用聚乙烯二胺(pei，平均分子量大于600)和乙烯脲(纯度大于96％)，氨基酸选用甘氨酸(纯度大于99％)，多孔材料选用硅胶(为柱层层析硅胶)，油脂为硝酸甘油、亚油酸以及异戊酸，硝酸甘油、异戊酸、亚油酸的质量比为10:1:100。pei选用攻碧克新材料科技(上海)有限公司的，硅胶选用青岛邦凯高新技术材料有限公司的，乙烯脲选用临沂市绿森化工有限公司，颗粒压制机为勇峰机械设备有限公司的，羧甲基淀粉为多孔羧甲基淀粉，多孔羧甲基淀粉选用广东宏鑫生物有限公司，硝酸甘油购自济南天将化工有限公司，异戊酸购自武汉鑫儒化工有限公司，亚油酸购自河北科隆多生物科技有限公司，甘氨酸购自苏采薇生物科技有限公司。实施例1本实施例的除甲醛材料的制备方法，包括如下步骤：(1)称取20gpei至烧杯内，向烧杯内倒入4000ml的水，然后加入300g乙烯脲粉末以及10g甘氨酸粉末，搅拌1h使得pei、乙烯脲和甘氨酸均在水中溶解完全，搅拌速度为650r/min，得到溶液c；(2)将300g硅胶粉末加入溶液c中，继续搅拌12h，搅拌均匀得到分散液d；(3)将分散液d通过滤网或滤纸进行固液分离，然后将分离出的固态物质放入烘干箱中进行烘干，烘干温度80℃，得到除甲醛粉末a；(4)称取孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石以及除甲醛粉末a，将多孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石以及除甲醛粉末a按质量比2：1：10进行干粉混合搅拌，搅拌均匀后得到除甲醛物质b；(5)将除甲醛物质b加入水中，除甲醛物质b与水的质量比为10:1，搅拌均匀后，加入油脂并混合均匀得到物质f，油脂与除甲醛物质b的质量比为1：20；(6)将物质f放入颗粒机内压制呈直径长(2～4)mm的圆柱颗粒状，然后烘干，即得到所述除甲醛材料。实施例2本实施例的除甲醛材料的制备方法，包括如下步骤：(1)称取50gpei至烧杯内，向烧杯内倒入7000ml的水，然后加入400g乙烯脲粉末以及15g甘氨酸粉末，搅拌1h使得pei、乙烯脲和甘氨酸均在水中溶解完全，搅拌速度为650r/min，得到溶液c；(2)将450g硅胶粉末加入溶液c中，继续搅拌12h，搅拌均匀得到分散液d；(3)将分散液d通过滤网或滤纸进行固液分离，然后将分离出的固态物质放入烘干箱中进行烘干，烘干温度80℃，得到除甲醛粉末a；(4)称取孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石以及除甲醛粉末a，将多孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石以及除甲醛粉末a按质量比3：5：15进行干粉混合搅拌，搅拌均匀后得到除甲醛物质b；(5)将除甲醛物质b加入水中，除甲醛物质b与水的质量比为10:1，搅拌均匀后，加入油脂并混合均匀得到物质f，油脂与除甲醛物质b的质量比为3：20；(6)将物质f放入颗粒机内压制呈直径长(2～4)mm的圆柱颗粒状，然后烘干，即得到所述除甲醛材料。实施例3本实施例的除甲醛材料的制备方法，包括如下步骤：(1)称取50gpei至烧杯内，向烧杯内倒入10000ml的水，然后加入500g乙烯脲粉末以及20g甘氨酸粉末，搅拌1h使得pei、乙烯脲和甘氨酸均在水中溶解完全，搅拌速度为650r/min，得到溶液c；(2)将600g硅胶粉末加入溶液c中，继续搅拌12h，搅拌均匀得到分散液d；(3)将分散液d通过滤网或滤纸进行固液分离，然后将分离出的固态物质放入烘干箱中进行烘干，烘干温度80℃，得到除甲醛粉末a；(4)称取孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石以及除甲醛粉末a，将多孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石以及除甲醛粉末a按质量比8：5：20进行干粉混合搅拌，搅拌均匀后得到除甲醛物质b；(5)将除甲醛物质b加入水中，除甲醛物质b与水的质量比为10:1，搅拌均匀后，加入油脂并混合均匀得到物质f，油脂与除甲醛物质b的质量比为3：20；(6)将物质f放入颗粒机内压制呈直径长(2～4)mm的圆柱颗粒状，然后烘干，即得到所述除甲醛材料。对比例1本对比例的除甲醛材料的制备方法，包括如下步骤：(1)称取50gpei至烧杯内，向烧杯内倒入7000ml的水，然后加入400g乙烯脲粉末，搅拌1h使得pei、乙烯脲和甘氨酸均在水中溶解完全，搅拌速度为650r/min，得到溶液c；(2)将450g硅胶粉末加入溶液c中，继续搅拌12h，搅拌均匀得到分散液d；(3)将分散液d通过滤网或滤纸进行固液分离，然后将分离出的固态物质放入烘干箱中进行烘干，烘干温度80℃，得到除甲醛粉末a；(4)称取孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石以及除甲醛粉末a，将多孔羧甲基淀粉、拟薄水铝石以及除甲醛粉末a按质量比3：5：15进行干粉混合搅拌，搅拌均匀后得到除甲醛物质b；(5)将除甲醛物质b加入水中，除甲醛物质b与水的质量比为10:1，搅拌均匀得到物质f；(6)将物质f放入颗粒机内压制呈直径长(2～4)mm的圆柱颗粒状，然后烘干，即得到所述除甲醛材料。上述各实施例和对比例的测试结果如下：1、吸附容量测试：最终制得的除甲醛材料(呈颗粒状)放置于直径为2cm的塑料管中，各实施例和对比例分别称取3g除甲醛颗粒放置于对应的塑料管内，塑料管两端使用铁丝网堵住，以防止脱粒。每分钟通入10l甲醛含量为3ppm湿度为50％的空气。每小时检测一次出口的甲醛浓度。当出口浓度高于1.5ppm时判定结束.图1为测试结果，通过数据结果及曲线可以看到：加入油脂的除甲醛颗粒出现了出口浓度先下降再上升的情况，这是由于油脂开始时起到了隔绝的效果，但是由于气体流动加快，快速挥发，隔绝作用逐渐消失，从而产生高效的除醛效果。而对比例未看到此种情况，出口浓度整体呈上升状态，三个实施例的除甲醛材料也因为油脂添加的量不相同，在前期时出现出口浓度不一致的情况。油脂越多开始时出口浓度越高，挥发的越慢。实施例2与对比例1在穿透时间上相差16h，延长了近50％，性能产生了极大的提升。2、上述各实施例和对比例的物理性能如下：实施例1实施例2实施例3对比例1颜色微黄微黄微黄白色堆密度548g/l565/l571g/l544g/l3、微观组织形貌对比：如图2所示，在对比例1中，大量pei与乙烯脲汇集在一起，集中结晶，改变了原有硅胶粉末的微观结构，这使得材料的比表面积以及负载使用率大大下降，无法充分发挥除甲醛材料的综合性能。如图3所示，在实施例2中，可以明显看到材料的微观形貌，除甲醛捕捉剂较为均匀的铺展在硅胶材料的表面，充分的利用了硅胶的比表面积。这是由于甘氨酸的加入，进一步增加了材料的混合度，以及甘氨酸(具有多种晶型)与乙烯脲的晶型不一致，烘干结晶时不利于两种物质堆叠生长，所以会更加充分的贴附于材料的表面进行结晶，形成较薄的微观材料薄膜。同时，硅胶上载有大量的羟基，其能与-nh2官能团产生一个分子键更加有利于pei与甘氨酸的负载，由于两种物质均具有-nh2，在硅胶材料的表面产生竞争，起到相互阻隔防止产生大面积结晶生长的情况。虽然甘氨酸具有除甲醛的作用，但是氨基密度与化学反应活性均远小于pei与乙烯脲，所以在本专利中，甘氨酸更多的作用是作为复合材料的微观表面修饰剂，其所起到的甲醛去除作用较小。当前第1页12