一种除甲醛变色骨架及其制备方法
阅读说明：本技术 一种除甲醛变色骨架及其制备方法 (Formaldehyde-removing color-changing framework and preparation method thereof ) 是由 尤健明 汪颜开 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：一种除甲醛变色骨架及其制备方法,属于室内空气净化技术领域。由骨架过滤材料和变色吸附材料组成,所述骨架过滤材料为改性聚丙烯、改性聚乙烯、聚酯、聚酰胺、聚氨酯中一种或一种以上混合制成的纤维材料；所述变色吸附材料由变色试剂与吸附材料通过浸渍的方法制成。上述一种除甲醛变色骨架及其制备方法,该变色骨架具有去除室内甲醛的效果,甲醛去除率最高能够达到89%,能看到材料的使用情况,更换方便,且能与熔喷、静电棉、PTFE膜、玻纤、空滤纸进行复合,无毒无害,安全环保,便于大规模生产。(A formaldehyde-removing color-changing framework and a preparation method thereof belong to the technical field of indoor air purification. The color-changing adsorption material consists of a framework filtering material and a color-changing adsorption material, wherein the framework filtering material is a fiber material prepared by mixing one or more of modified polypropylene, modified polyethylene, polyester, polyamide and polyurethane; the color-changing adsorption material is prepared from a color-changing reagent and an adsorption material by an impregnation method. According to the formaldehyde-removing color-changing framework and the preparation method thereof, the color-changing framework has the effect of removing indoor formaldehyde, the highest formaldehyde removal rate can reach 89%, the use condition of the material can be seen, the color-changing framework is convenient to replace, and the color-changing framework can be compounded with melt-blown, electrostatic cotton, a PTFE (polytetrafluoroethylene) film, glass fibers and empty filter paper, is non-toxic and harmless, is safe and environment-friendly, and is convenient for large-scale production.)
本发明属于室内空气净化
技术领域
，具体为一种除甲醛变色骨架及其制备方法。背景技术
甲醛是室内环境污染的常见气体之一，为Ⅰ类致癌物。浓度过高会导致人体出现恶心，呕吐等不适症状，长期与甲醛接触被认为是导致患白血病的原因之一。最新的空气净化器标准GB/T 18801-2015 中，甲醛被确定为测试的污染气体之一，室内甲醛浓度需在0.1ppm以下。
现有的除甲醛变色材料，专利申请号202010642823可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料及其制备方法，采用醇氨和去离子水制备成甲醛反应剂，降低反应的PH之后，使显色剂显色而制成的吸附性能海绵。该种制备方法得到的吸附材料反复变色对于滤材的使用寿命较难进行判断，而且海绵较厚，较难与其他滤材复合之后打折使用。
市面上除甲醛紫色小球，在使用过程中会从紫色变成黄色，是利用高锰酸钾的强氧化性去除甲醛。高锰酸钾具有强氧化性，在滤材的使用过程中，不能够与有还原性的胶水接触，使用范围大大缩小。
上述的除甲醛变色都较难与固态污染物去除材料，如熔喷，静电棉，PTFE拉伸膜进行复合，限制了上述材料的使用范围。
现在常用的吸附甲醛的复合材料大部分采用在两层无纺布之间采用胶黏合的夹杂活性炭的方式去除甲醛，材料无法直观的看到复合材料的使用情况。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种除甲醛变色骨架及其制备方法的技术方案，其变色骨架具有去除室内甲醛的效果，甲醛去除率最高能够达到89%，能看到材料的使用情况，更换方便，且能与熔喷、静电棉、PTFE膜、玻纤、空滤纸进行复合，无毒无害，安全环保，便于大规模生产。
所述的一种除甲醛变色骨架，其特征在于：由骨架过滤材料和变色吸附材料组成，所述骨架过滤材料为改性聚丙烯、改性聚乙烯、聚酯、聚酰胺中的一种或一种以上混合制成的纤维材料；所述变色吸附材料由变色试剂与吸附材料通过浸渍的方法制成；所述变色试剂为PH为4-6.8的铵盐与乙酰丙酮混合溶液，铵盐为醋酸铵、氯化铵、草酸铵中的一种或一种以上混合物，调节PH的试剂为磷酸、乙酸的一种或两种，其中铵盐的质量分数为20-45%，乙酰丙酮的质量分数为0.2-2%；所述吸附材料为多孔氧化铝、多孔氧化硅、二氧化钛、分子筛中的一种或一种以上混合物。
所述的一种除甲醛变色骨架，其特征在于所述骨架过滤材料与变色吸附材料通过热轧或热粘合的方式组合制成。
所述的一种除甲醛变色骨架，其特征在于变色试剂的pH为4.5-6.5，优选PH为5-6。
所述的一种除甲醛变色骨架，其特征在于铵盐的质量分数为25-40%，优选30-35%；乙酰丙酮的质量分数为0.2-2%，优选1-1.2%。
所述的一种除甲醛变色骨架，其特征在于：骨架过滤材料的克重40-150g/m2，抗拉强度在MD方向大于50N/cm，在CD方向大于45N/cm，透气度1800-5000L/m2.s。
所述的一种除甲醛变色骨架，其特征在于：骨架过滤材料的克重40-150g/m2，优选克重70-90g/m2；透气度2500-3500L/m2.s。
所述的一种除甲醛变色骨架的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）按照比例先将铵盐加入到去离子水中，搅拌，完全溶解后加入乙酰丙酮，最后调节PH值到4-6.5之间，铵盐的质量分数为20-45%，乙酰丙酮的质量分数为0.2-2%；
2）将上述所配置的溶液与吸附材料混合浸渍，浸渍时间为0.5h-5h，过滤后在50-120℃下干燥，形成变色吸附材料；
3）将骨架过滤材料与变色吸附材料通过热轧或热粘合的方式组合制成。
所述的一种除甲醛变色骨架的制备方法，其特征在于步骤3）中：将40-150g/m2骨架过滤材料与变色吸附材料通过非织造热轧机进行热黏合，热轧机前端配置了撒粉装置，将变色吸附材料与热熔胶粉充分混合后，热熔胶粉为总重量的5-10%，通过撒粉的方式均匀的撒在骨架过滤材料上，然后通过热轧辊将两者热轧，利用热轧机的温度控制在120-220℃，轧辊的压力调节为40-120N/mm，然后室温自然冷却，得到最终产品。
所述的一种除甲醛变色骨架的制备方法，其特征在于步骤3）中：变色吸附材料与热熔胶粉充分混合，热熔胶粉为总重量的6-9%，优选占总重量7-8%的热熔胶粉。
所述的一种除甲醛变色骨架的制备方法，其特征在于步骤3）中：热轧机的温度控制在140-200℃，优选160-170℃；轧辊的压力调节为50-100N/mm，优选60-80N/mm。
本发明所述除甲醛变色骨架中的乙酰丙酮会与甲醛进行反应，生成稳定的化合物，反应式如下：
上述一种除甲醛变色骨架材料及其生产方法，具有以下有益效果：
1.本发明所述除甲醛变色骨架具有去除室内甲醛的效果，在使用过程中能够从白色变为黄色，能够让使用者看到材料的使用情况，确保及时更换。
2.本发明所述的100cm2除甲醛变色骨架材料在32LPM下，1h去除率最高能够达到90%以上。
3.本发明所述的除甲醛变色骨架为除甲醛变色吸附材料和骨架过滤材料组成，两者通过热轧或者热粘合的方式组合在一起，使用的面积、克重容易调整，可以打折，方便过滤器件的制作。
4.本发明所述的除甲醛变色骨架能与熔喷、静电棉、PTFE膜、玻纤、空滤纸复合，制备过程无毒无害，安全环保，便于大规模生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
按比例先将氯化铵加入去离子水中，搅拌，完全溶解后加乙酰丙酮，利用磷酸调节PH值到4，形成混合溶液，氯化铵的质量分数为20%，乙酰丙酮的质量分数为0.2%。取混合溶液与多孔氧化铝粉混合浸渍，浸渍时间0.5h，然后在50℃下干燥。
干燥后的氧化铝粉与热熔胶粉末充分混合，热熔胶粉末占总重量的5%，撒粉装置均匀的将混合物撒在聚酯骨架材料上，聚酯骨架材料的克重40g/m2，抗拉强度在MD方向为51N/cm,CD方向为47N/cm，透气度为5000L/m2.s，通过热轧辊，热轧温度220℃，轧辊的压力调节为40N/mm，然后冷却得到除甲醛变色骨架材料，材料克重为47g/m2。
实施例2：
按比例先将氯化铵加入去离子水中，搅拌，完全溶解后加乙酰丙酮，利用磷酸调节PH值到5.5，形成混合溶液，氯化铵的质量分数为30%，乙酰丙酮的质量分数为1%。取混合溶液与氧化铝粉末混合浸渍，时间1h，然后在90℃下干燥。
干燥后氧化铝粉末与热熔胶粉末充分混合，热熔胶粉末占总重量的7%，撒粉装置均匀的将混合物撒在聚酯骨架材料上，聚酯骨架材料的克重60g/m2，抗拉强度在MD方向为65N/cm,CD方向为55N/cm，透气度为4000L/m2.s，通过热轧辊，热轧温度180℃，轧辊的压力调节为70N/mm，然后让冷却得到除甲醛变色骨架材料，材料克重75g/m2。
实施例3：
按比例先将醋酸铵加入去离子水中，搅拌，完全溶解后加乙酰丙酮，利用乙酸调节PH值到6.5，形成混合溶液，醋酸铵的质量分数为45%，乙酰丙酮的质量分数为2%。取混合溶液与氧化铝粉末混合浸渍，时间5h，然后在120℃下干燥。
干燥后氧化铝粉末与热熔胶粉末充分混合，热熔胶粉末占总重量的10%，撒粉装置均匀的将混合物撒在聚酯骨架材料上，聚酯骨架材料的克重150g/m2，抗拉强度在MD方向为118N/cm,CD方向为98N/cm，透气度为1800L/m2.s，通过热轧辊，热轧温度180℃，轧辊的压力调节为120N/mm，然后让自然冷却得到除甲醛变色骨架材料，材料克重208g/m2。
实施例4：
按比例先将醋酸铵加入去离子水中，搅拌，完全溶解后加乙酰丙酮，利用乙酸调节PH值到6，形成混合溶液，醋酸铵的质量分数为30%，乙酰丙酮的质量分数为1.2%。取混合溶液与二氧化钛粉混合浸渍，时间2h，然后在80℃下干燥。
干燥后的二氧化钛粉与热熔胶粉末充分混合，热熔胶粉末占总重量的7%，撒粉装置均匀的将混合物撒在改性聚丙烯骨架材料上，改性聚丙烯骨架材料的克重90g/m2，抗拉强度在MD方向为87N/cm,CD方向为75N/cm，透气度为3400L/m2.s，通过热轧辊，热轧温度140℃，轧辊的压力调节为80N/mm，然后让冷却得到除甲醛变色骨架材料，材料克重108g/m2。
实施例5：
按比例先将醋酸铵加入去离子水中，搅拌，完全溶解后加乙酰丙酮，利用磷酸调节PH值到6，形成混合溶液，醋酸铵的质量分数为35%，乙酰丙酮的质量分数为2%。取混合溶液与二氧化钛粉混合浸渍，时间2h，然后在120℃下干燥。
干燥后的多孔氧化硅粉与热熔胶粉末充分混合，热熔胶粉末占总重量的10%，撒粉装置均匀的将混合物撒在改性聚丙烯骨架材料上，改性聚丙烯骨架材料的克重90g/m2，抗拉强度在MD方向为87N/cm,CD方向为75N/cm，透气度为3400L/m2.s，通过热轧辊，热轧温度180℃，轧辊的压力调节为80N/mm，然后让冷却得到除甲醛变色骨架材料，材料克重109g/m2。
实施例6：
按比例先将氯化铵加入去离子水中，搅拌，完全溶解后加乙酰丙酮，利用乙酸调节PH值到6，形成混合溶液，氯化铵的质量分数为35%，乙酰丙酮的质量分数为2%。取混合溶液与二氧化钛粉混合浸渍，时间5h，然后在50℃下干燥。
干燥后的二氧化钛粉与热熔胶粉末充分混合，热熔胶粉末占总重量的10%，撒粉装置均匀的将混合物撒在聚酰胺骨架材料上，聚酰胺骨架材料的克重120g/m2，抗拉强度在MD方向为90N/cm,CD方向为81N/cm，透气度为2900L/m2.s，通过热轧辊，热轧温度180℃，轧辊的压力调节为80N/mm，然后冷却得到除甲醛变色骨架材料，材料克重141g/m2。
实施例7:
按比例先将醋酸铵加入去离子水中，搅拌，完全溶解后加乙酰丙酮，利用乙酸调节PH值到6，形成成混合溶液，醋酸铵的质量分数为35%，乙酰丙酮的质量分数为1.2%。取混合溶液与ZSM-5分子筛粉混合浸渍，时间2h，然后在90℃下干燥。
干燥后的ZSM-5分子筛粉与热熔胶粉末充分混合，热熔胶粉末占总重量的8%，撒粉装置均匀的将混合物撒在改性聚乙烯骨架材料上，改性聚乙烯骨架材料的克重90g/m2，抗拉强度在MD方向为75N/cm,CD方向为67N/cm，透气度为3200L/m2.s，通过热轧辊，热轧温度120℃，轧辊的压力调节为80N/mm，然后让冷却得到除甲醛变色骨架材料，材料克重112g/m2。
对比例1
氧化铝粉末与热熔胶粉末充分混合，热熔胶粉末占总重量的7%，撒粉装置均匀的将混合物撒在聚酯骨架材料上，聚酯骨架材料的克重60g/m2，抗拉强度在MD方向为65N/cm,CD方向为55N/cm，透气度为4000L/m2.s，通过热轧辊，热轧温度180℃，轧辊的压力调节为70N/mm，然后让冷却得到骨架材料，材料克重71g/m2。
以下通过相同的试验数据进一步说明本发明的有益效果，见表1。
表1结果表明：吸附材料浸渍过变色试剂后能够增强除甲醛的性能；增加热轧棍的压力能提高骨架过滤材料上的变色吸附材料负载量；骨架过滤材料上负载的变色吸附材料负载量越多去除甲醛能力越强。
甲醛去除率测试方法：在1m3仓中用模拟机测试，将100cm2除甲醛变色骨架材料装在密封袋中放置在模拟机上，用50μl微量进样器吸取适量甲醛溶液通过外置针管滴入坩埚中，打开风扇和加热坩埚开关；待甲醛溶液蒸干后，关闭加热坩埚开关，风扇搅拌至甲醛浓度不再上升，通过监测仪读取舱内气体浓度，作为甲醛的初始浓度（0h/min），初始浓度为1±0.2mg/m³；采样完毕后，从自封袋中取出样品，放于测试舱中间，并计时；取采样点，采样间隔时间5min，测试时间共1h；
甲醛去除率=[（舱内甲醛初始浓度-某时刻舱内甲醛浓度）÷舱内甲醛初始浓度]×100%。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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