复合型净醛材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种复合型净醛材料及其制备方法，属于材料制备领域。上述复合型净醛材料由以下重量份的各组分组成：非煅烧硅藻土100‑300份、二氧化钛20‑50份、速效除醛因子1‑10份。本发明使用性能更好的非煅烧硅藻土，利用其强吸附性能，吸附大量的速效除醛因子和二氧化钛，大幅提升净醛效果；制备过程中简单，生产门槛低，便于普及。

权利要求

1.一种复合型净醛材料，其特征在于，由以下重量份的各组分组成：非煅烧硅藻土                   500-700份二氧化钛                       100-200份速效除醛因子                   100-200份。

2.根据权利要求1所述的复合型净醛材料，其特征在于，由以下重量份的各组分组成：非煅烧硅藻土                    600-700份二氧化钛                        150-200份速效除醛因子                    150-200份。

3.根据权利要求2所述的复合型净醛材料，其特征在于，由以下重量份的各组分组成：非煅烧硅藻土                    700份二氧化钛                        150份速效除醛因子                    150份。

4.根据权利要求1至3任一所述的复合型净醛材料，其特征在于，所述二氧化钛粒径为

1-30nm。

5.权利要求1至4任一所述的复合型净醛材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：将速效除醛因子在清水中搅拌至完全融化，形成速效除醛因子溶液；

步骤2：将速效除醛因子溶液均匀的喷洒在非煅烧硅藻土的表面，让非煅烧硅藻土的空隙吸收，然后一定温度下烘干；

步骤3：将步骤2中的烘干产物与二氧化钛加入高速分散机中在一定温度下混合均匀，形成复合型净醛材料。

6.根据权利要求5所述的复合型净醛材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，烘干温度为100-150℃，烘干时间为18-24h。

7.根据权利要求5所述的复合型净醛材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，混合温度为120-150℃。

8.一种复合型净醛涂料，其特征在于，包括权利要求1至4任一所述的复合型净醛材料。

说明书

复合型净醛材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明公开了一种净化甲醛的材料，特别涉及一种复合型净醛材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 现在的装修材料都部分含有胶或者胶黏剂，含有对人体有害的污染物，严重威胁着人们的健康，因为装修污染造成居住者头晕恶心等身体不适的现象频繁出现，重者严重威胁居住者的生命安全。室内污染物的一个重要指标为甲醛，现有墙面涂装领域中甲醛的去除多是通过在涂料或乳胶漆等中添加二氧化钛等能够在各种条件下分解甲醛的催化剂，同时还通过添加多孔材料进行甲醛的吸附，使得室内甲醛浓度降低。

[0003] 常见的多孔材料为助熔煅烧硅藻土，相比于助熔煅烧硅藻土壳体表面熔融严重，大量微孔熔融为大孔，孔径在3000-10000nm之间，比表面积减小，吸附能力消弱，非煅烧硅藻土是指没有经过高温煅烧的硅藻土又叫水洗硅藻精土，区别于助熔煅烧的硅藻土，它是经过水洗分散、筛分、超重力场层流离心选矿和干燥分级等工艺得到的硅藻精土，可以有效分选去除硅藻土原矿中石英、长石类矿物和粘土质以及部分有机质，并可在湿式状态下对硅藻土进行精确分级，最大限度的保留了硅藻土天然的功能特性，其比表面积更大、孔隙率更高、孔体积更大、孔径更小，吸附和调湿能力更强。

[0004] 但是纳米二氧化钛硅藻土复合型光催化材料配方技术只掌握在极少部分人群手里，普及率及低。且生产工艺繁琐，设备需要专门定制，保密性强推广力低。生产成本高，利润不透明，现在市场售价将近20万元每吨。现有技术多数是负载在助熔煅烧硅藻土的表面上，助熔煅烧硅藻土在高温煅烧的环境下会使硅藻土的孔径变大，甚至空隙塌陷等现象，严重影响硅藻土的吸附性能和负载性能。在材料应用中只有在光的作用下才有催化降解效果，使此材料在没光的条件下成为废品。

[0005] 关于制备新型的除醛材料的相关报道如下：

[0006] CN106423122A公开了一种以水洗硅藻土为载体负载纳米TiO2光催化材料及其制备方法，属于光催化材料技术领域。解决了如何提供一种负载量高、白度高、光催化效果好、成本低的以水洗硅藻土为载体负载纳米 TiO2光催化材料及其制备方法。该发明由水洗硅藻土和负载在水洗硅藻土上的纳米二氧化钛组成，其中，水洗硅藻土的二氧化硅含量为92％以上，纳米二氧化钛的负载量为40～45％。该材料成本低，比表面积大，表面二氧化钛负载量高，晶粒度小，光催化性能优异，除甲醛效果好。但是，由于二氧化钛只能在紫外光催化的条件下催化甲醛分解，在可见光和没有光的条件下不能够快速分解甲醛，适用于长效缓慢降解甲醛，如果要求装修后立即入住，则该材料不能满足需要。

发明内容

[0007] 为解决现有技术中装修后房屋无法直接入住、室内空气中甲醛含量高等问题，本发明提供一种复合型净醛材料及其制备方法。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

[0009] 一方面，本发明提供一种复合型净醛材料，由以下重量份的各组分组成：

[0010] 非煅烧硅藻土                  100-300份

[0011] 二氧化钛                      20-50份

[0012] 速效除醛因子                  1-10份。

[0013] 进一步的，上述复合型净醛材料，由以下重量份的各组分组成：

[0014] 非煅烧硅藻土                  150-200份

[0015] 二氧化钛                      30-40份

[0016] 速效除醛因子                  5-10份。

[0017] 进一步的，上述复合型净醛材料，由以下重量份的各组分组成：

[0018] 非煅烧硅藻土                  180份

[0019] 二氧化钛                      35份

[0020] 速效除醛因子                  8份。

[0021] 进一步的，所述二氧化钛为P25，粒径为1-30nm。

[0022] 除醛因子是纯天然植物原料研制而成，体系中含有氨基，能在3-6小时内解决胶合板细木工板、复合木地板、墙纸、装饰布、木质人造板材、涂料、生产中的游离甲醛超标和房屋装修过程中和装修后去除各种装饰材料中的游离甲醛以及家具内部、室内空气中的的游离甲醛，有强力的吸附、捕捉、渗透作用，与甲醛快速反应而生成稳定的无毒无害的聚合物，从而彻底清除甲醛。

[0023] 二氧化钛P25是一种纳米级的白色粉末，表面的氢氧基团使其具有亲水性，颗粒的大小和4g/cm3的密度使其具有50m2/g的特殊表面。二氧化钛P25属于混晶型，锐钛矿和金红石的重量比大约为71/29，由于两种结构混杂增大了TiO2晶格内的缺陷密度，增大了载流子的浓度，使电子、空穴数量增加，使其具有更强的捕获在TiO2表面的有机物的能力，同时具有优异的紫外线吸收、光催化杀菌、分解有机污染物等性能。

[0024] 以非煅烧硅藻土为载体，二氧化钛和速效除醛因子为除醛主体，成功制备高效除醛材料。非煅烧硅藻土的强吸附作用，在除醛过程中，可吸附大量的甲醛，在一定程度上降低室内甲醛浓度，同时能牢固吸附大量速效除醛因子和二氧化钛，提高甲醛降解效率。

[0025] 另一方面，本发明还提供一种上述复合型净醛材料的制备方法，包括：

[0026] 步骤1：将速效除醛因子在清水中搅拌至完全融化，形成速效除醛因子溶液；

[0027] 步骤2：将速效除醛因子溶液均匀的喷洒在非煅烧硅藻土的表面，让非煅烧硅藻土的空隙吸收，然后一定温度下烘干；

[0028] 步骤3：将步骤2中的烘干产物与二氧化钛加入高速分散机中在一定温度下混合均匀，形成复合型净醛材料。

[0029] 进一步的，所述步骤2中，烘干温度为100-150℃，烘干时间为18-24h。采用低温缓慢烘干，能够防止速效除醛因子随蒸汽的流失

[0030] 进一步的，所述步骤3中，混合温度为120-150℃。此时加热一方面是为了二次烘干，另一方面是应为在一定温度下，能够使非煅烧硅藻土的空隙充分吸附二氧化钛和速效除醛因子，是非煅烧硅藻土表面和空隙保留大量的二氧化钛和速效除醛因子，大幅提升净醛效果。

[0031] 再一方面，本发明提供一种复合型净醛涂料，包括上述复合型净醛材料，所述复合型净醛涂料具体由以下重量份的组分组成：

[0032]

[0033] 上述乳液、成膜助剂、分散剂、润湿剂、流平剂、增稠剂和消泡剂为本领域常用的物质，凡能应用于本领域的物质均能应用在本发明中，各物质种类在此不一一列举。

[0034] 本发明提供了一种复合型净醛材料及其制备方法，具有以下有益效果：

[0035] 1)使用性能更好的非煅烧硅藻土，利用其强吸附性能，吸附大量的速效除醛因子和二氧化钛，大幅提升净醛效果；

[0036] 2)以非煅烧硅藻土、速效除醛因子和二氧化钛三者复合体系协同作用，实现甲醛的快速高效降解；

[0037] 3)制备过程中只是简单的混合和加热，操作简单，生产门槛低，便于普及。

具体实施方式

[0038] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。

[0039] 以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

[0040] 本发明针对现有技术中装修后房屋无法直接入住、室内空气中甲醛含量高等问题，本发明提供一种复合型净醛材料及其制备方法。

[0041] 下述实施例中所用的材料均可从商业途径得到。

[0042] 实施例1：

[0043] 一种复合型净醛材料，由以下重量份的各组分组成：

[0044] 非煅烧硅藻土                  100份

[0045] 二氧化钛                      20份

[0046] 速效除醛因子                  1份。

[0047] 上述复合型净醛材料的制备方法：

[0048] 步骤1：将速效除醛因子在清水中搅拌至完全融化，形成速效除醛因子溶液；

[0049] 步骤2：将速效除醛因子溶液均匀的喷洒在非煅烧硅藻土的表面，让非煅烧硅藻土的空隙吸收，然后100℃干燥24h；

[0050] 步骤3：将步骤2中的烘干产物与二氧化钛加入高速分散机中在120℃下混合均匀，形成复合型净醛材料。

[0051] 实施例2：

[0052] 一种复合型净醛材料，由以下重量份的各组分组成：

[0053] 非煅烧硅藻土                  150份

[0054] 二氧化钛                      30份

[0055] 速效除醛因子                  5份。

[0056] 上述复合型净醛材料的制备方法：

[0057] 步骤1：将速效除醛因子在清水中搅拌至完全融化，形成速效除醛因子溶液；

[0058] 步骤2：将速效除醛因子溶液均匀的喷洒在非煅烧硅藻土的表面，让非煅烧硅藻土的空隙吸收，然后120℃干燥20h；

[0059] 步骤3：将步骤2中的烘干产物与二氧化钛加入高速分散机中在150℃下混合均匀，形成复合型净醛材料。

[0060] 实施例3：

[0061] 一种复合型净醛材料，由以下重量份的各组分组成：

[0062] 非煅烧硅藻土                  180份

[0063] 二氧化钛                      35份

[0064] 速效除醛因子                  8份。

[0065] 上述复合型净醛材料的制备方法：

[0066] 步骤1：将速效除醛因子在清水中搅拌至完全融化，形成速效除醛因子溶液；

[0067] 步骤2：将速效除醛因子溶液均匀的喷洒在非煅烧硅藻土的表面，让非煅烧硅藻土的空隙吸收，然后150℃干燥18h；

[0068] 步骤3：将步骤2中的烘干产物与二氧化钛加入高速分散机中在150℃下混合均匀，形成复合型净醛材料。

[0069] 实施例4：

[0070] 一种复合型净醛材料，由以下重量份的各组分组成：

[0071] 非煅烧硅藻土                  200份

[0072] 二氧化钛                      40份

[0073] 速效除醛因子                  10份。

[0074] 上述复合型净醛材料的制备方法：

[0075] 步骤1：将速效除醛因子在清水中搅拌至完全融化，形成速效除醛因子溶液；

[0076] 步骤2：将速效除醛因子溶液均匀的喷洒在非煅烧硅藻土的表面，让非煅烧硅藻土的空隙吸收，然后130℃干燥20h；

[0077] 步骤3：将步骤2中的烘干产物与二氧化钛加入高速分散机中在140℃下混合均匀，形成复合型净醛材料。

[0078] 实施例5：

[0079] 一种复合型净醛材料，由以下重量份的各组分组成：

[0080] 非煅烧硅藻土                  300份

[0081] 二氧化钛                      50份

[0082] 速效除醛因子                  10份。

[0083] 上述复合型净醛材料的制备方法：

[0084] 步骤1：将速效除醛因子在清水中搅拌至完全融化，形成速效除醛因子溶液；

[0085] 步骤2：将速效除醛因子溶液均匀的喷洒在非煅烧硅藻土的表面，让非煅烧硅藻土的空隙吸收，然后140℃干燥20h；

[0086] 步骤3：将步骤2中的烘干产物与二氧化钛加入高速分散机中在150℃下混合均匀，形成复合型净醛材料。

[0087] 对比例1：

[0088] 一种净醛材料，由以下重量份的各组分组成：

[0089] 煅烧硅藻土                    180份

[0090] 二氧化钛                      35份

[0091] 速效除醛因子                  8份。

[0092] 上述净醛材料的制备方法：

[0093] 步骤1：将速效除醛因子在清水中搅拌至完全融化，形成速效除醛因子溶液；

[0094] 步骤2：将速效除醛因子溶液均匀的喷洒在煅烧硅藻土的表面，让非煅烧硅藻土的空隙吸收，然后150℃干燥18h；

[0095] 步骤3：将步骤2中的烘干产物与二氧化钛加入高速分散机中在150℃下混合均匀，形成净醛材料。

[0096] 对比例2：

[0097] 一种净醛材料，由以下重量份的各组分组成：

[0098] 非煅烧硅藻土                  180份

[0099] 二氧化钛                      35份。

[0100] 上述净醛材料的制备方法：

[0101] 将非煅烧硅藻土与二氧化钛加入高速分散机中在150℃下混合均匀，形成净醛材料。

[0102] 对比例3：

[0103] 一种净醛材料，由以下重量份的各组分组成：

[0104] 非煅烧硅藻土                  180份

[0105] 二氧化钛                      35份

[0106] 速效除醛因子                  8份。

[0107] 上述净醛材料的制备方法：

[0108] 将非煅烧硅藻土、速效除醛因子和二氧化钛加入高速分散机中在 150℃下混合均匀，形成净醛材料。

[0109] 实施例6：

[0110] 本发明还提供一种复合净醛涂料，由以下重量份的的组分组成：

[0111]

[0112] 上述复合型净醛材料是实施例1制备的复合型净醛材料。

[0113] 实施例7：

[0114] 本发明还提供一种复合净醛涂料，其中复合型净醛材料是实施例2制备的复合型净醛材料，其余组分与实施例6相同。

[0115] 实施例8：

[0116] 本发明还提供一种复合净醛涂料，其中复合型净醛材料是实施例3制备的复合型净醛材料，其余组分与实施例6相同。

[0117] 实施例9：

[0118] 本发明还提供一种复合净醛涂料，其中复合型净醛材料是实施例4制备的复合型净醛材料，其余组分与实施例6相同。

[0119] 实施例10：

[0120] 本发明还提供一种复合净醛涂料，其中复合型净醛材料是实施例5制备的复合型净醛材料，其余组分与实施例6相同。

[0121] 对比例4：

[0122] 一种净醛涂料，其中净醛材料是对比例1制备的净醛材料，其余组分与实施例6相同。

[0123] 对比例5：

[0124] 一种净醛涂料，其中净醛材料是对比例2制备的净醛材料，其余组分与实施例6相同。

[0125] 对比例6：

[0126] 一种净醛涂料，其中净醛材料是对比例3制备的净醛材料，其余组分与实施例6相同。

[0127] 将除醛涂料，按JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》中所述方法进行甲醛净化实验，检测甲醛的净化效果的持久性和甲醛净化性能，检测结果如表1所示。

[0128] 表1

[0129]

[0130] 由上表可知，利用本发明的复合型净醛材料制备的涂料(实施例6-10)，甲醛净化性能达到100％，甲醛净化效果持久性最高可达98％，这可能是由于非煅烧硅藻土表面吸附的大量速效净醛因子和二氧化钛，一方面，速效净醛因子不受环境的影响能够快速高效降解甲醛，使室内甲醛在短时间被完全降解；另一方面，速效净醛因子降解甲醛的过程中产生的自由基，可以在二氧化钛表面继续反应，使得二氧化钛在不需要紫外光照条件下就能降解甲醛，进一步提高甲醛的净化性能。

[0131] 与使用煅烧硅藻土制备的净醛材料相比(对比例1)，由于非煅烧硅藻土保留了硅藻土天然的功能特性，其比表面积更大、孔隙率更高、吸附能力更强，使得其吸附更多的速效除醛因子和二氧化钛，甲醛净化效果优于煅烧硅藻土制备的涂料；并且非煅烧硅藻土本身能够吸附大量的甲醛，可进一步降低室内甲醛的含量。与现有技术硅藻土负载纳米二氧化钛相比 (对比例2)，由于其添加了速效净醛因子，可在初始阶段快速高效降解甲醛，并且可与二氧化钛发生协同作用，进一步降解甲醛，并且在不需要紫外光照条件下就能高效降解甲醛。

[0132] 与常规混合相比(对比例3)，将速效除醛因子溶解液喷洒在非煅烧硅藻土的表面的方法，能够使得速效除醛因子均匀的分布在非煅烧硅藻土的空隙中，避免了部分区域非煅烧硅藻土对速效除醛因子吸附达到饱和的问题，可最大限度利用速效除醛因子的特性，提高甲醛的降解性能。

[0133] 综上，本发明使用性能更好的非煅烧硅藻土，利用其强吸附性能，吸附大量的速效除醛因子和二氧化钛，大幅提升净醛效果；制备过程中简单，生产门槛低，便于普及。

[0134] 所举的实验仅是本发明的较佳的实例，并不用于限定本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。