本发明属于纺织材料领域,具体涉及一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法。
背景技术：
甲醛是一种无色，有刺激性气味的气体，易溶于水、醇、醚。甲醛在工业中有广泛的用途。它常用于纺织、染料、皮革、树脂、油漆、塑料、橡胶、制药、炸药等。因此甲醛的污染主要来源于以上的产品。甲醛对人体的危害主要表现在如下方面：甲醛能与体细胞的原生质中的蛋白质结合，改变蛋白质内部结构并凝固，从而具有杀生力。在低浓度下最初刺激眼黏膜，在高浓度时刺激上呼吸道，引起咳嗽、胸闷，同时颈部有压迫感，并使黏膜溃烂，进而在肺部引起炎症。吸入甲醛后可引起食欲减退、厌食、体重减轻、衰弱、失眠症；如果经常接触会产生至敏现象，并可造成皮肤组织溃烂。甲醛对中枢神经系统有麻醉作用，尤其是对视力有强烈的毒害作用。此外甲醛还能损伤细胞内的遗传物质，是可疑的致癌物质。长期接触甲醛气体可引起头痛、软弱无力、排汗不规则、体温变化、脉搏加快、皮疹、湿疹、红肿等。因此世界卫生组织(who)和美国环境保护局将甲醛列为可疑的致癌物质与重要的环境污染物。由于考虑到甲醛的毒性，我国《食品卫生法》中明确规定禁止向食品中添加甲醛。在纺织行业我国和世界各国政府都规定了甲醛的限制，或制定纺织品的环保标签法。近些年来由于人们居主条件改善，我国已颁布了《居室空气中甲醛的卫生标准》。
传统的纺织纤维、无纺布等面料制作过滤装置或过滤袋，只能过滤pm2.5等颗粒物和粉尘，对空气中甲醛分子无法去除，并且过滤的粉尘颗粒会带入细菌、病毒等，影响空气净化质量。
技术实现要素：
针对现有技术中的问题，我们将催化反应与化学缩醛聚合相结合，取各自长处进行改进试验做出甲醛去除剂。
具体的，本发明提供一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法，解决了面料制作过滤装置或过滤袋，对空气中甲醛分子、带入的细菌病毒等无法有效去除问题，利用聚乙烯醇作为去除剂负载在过滤材料上，使得空气中甲醛在通过过滤面料时与涂层所含羟基形成缩聚反应，实现了甲醛的快速去除，且絮状的硅胶体提高涂覆的涂层粘附强度，同时利用复合银离子的纳米棒状氧化锌和二氧化钛催化剂协同效果，赋予过滤面料装置或过滤袋具有持久分解甲醛和净化空气环保功能。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备面料处理剂，面料处理剂由粉剂和液体制剂按照质量比2-10混合搅拌配置；
所述粉剂的质量配方包括茶多酚20-40份、蓝莓叶多酚10-20份、海藻酸铵5-8份、聚乙烯醇15-30份、十二烷基磺酸钠0.5-1份，纳米二氧化硅粉体5-10份；
所述液体制剂的质量配方包括乙酸10-15份、柠檬酸3-6份、磷酸1-3份、乙醇5-10份、纳米二氧化硅胶体20-30份、蒸馏水15-45份；
2)甲醛催化分解剂的制备；其质量配方包括纳米氧化锌10-20份、纳米二氧化钛10-20份、硝酸银0.1-1份、蒸馏水20-30份、纳米二氧化硅溶胶10-15份，水溶性羟基纤维素5-10份；
3)将步骤1)制备的面料处理剂均匀涂覆在面料表面，并静置1-2h晾干；然后在面料表面再涂覆步骤2)中制备的甲醛催化分解剂，自然晾干，并在烘箱温度110-250℃下热处理15-60min。
进一步的，步骤1)中的纳米二氧化硅粉体为含量90％以上的白炭黑sio2。
进一步的，步骤2)中的纳米二氧化硅溶胶质量百分数20-40％。
进一步的，面料处理剂的涂覆量为100-300ml/m2，甲醛催化分解剂涂覆量为80-150ml/m2。
进一步的，纳米氧化锌为棒状结构，纳米棒直径为30～40nm，长度为300～400nm，长径比达到5-10。纳米二氧化钛为球形结构，粒径小于20nm，锐钛矿晶型。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了传统过滤材料只能过滤粉尘、细菌、颗粒物、pm2.5等颗粒物(如hepa网)，而对过滤空气中的甲醛小分子无能为力。现利用聚乙烯醇作为去除剂负载在过滤材料上，使得空气中甲醛在通过过滤面料时能与涂层所含羟基形成缩聚反应，实现了甲醛的快速去除，达到良好的去除效果。
2.在粉剂与液体制剂充分搅拌中，实现聚乙烯醇与纳米硅溶胶体的有机无机杂化复合，提高了面料表面涂覆的涂层牢固强度，同时具有亲水性的二氧化硅不仅有利于酸催化剂转移达到快速去除甲醛，还能保护底层减少上层催化剂的影响。
3.本发明利用药剂中的乙酸、磷酸作为酸性催化剂，可维持涂层整体的酸性，促进甲醛去除。酸催化剂(氢离子h )可通过纳米二氧化硅进行包裹或吸附实现转移，在过滤空气过程时空气中水分子吸附于涂层表面，使得酸催化剂可以转移到复合有聚乙烯醇的纳米二氧化硅表面，进行酸化催化反应，实现过滤面料上吸附的甲醛缩聚去除掉。
4.本发明利用茶多酚和蓝莓叶多酚作为辅助剂，不仅能够起到抗菌效果，形成抗菌抑菌效果，而且茶多酚和蓝莓叶多酚本身对除甲醛起到良好的效果，形成环保除甲醛的效果。
5.本发明利用复合银离子的纳米棒状氧化锌和二氧化钛催化剂，起到催化净化空气作用，很好弥补滤材底涂层中官能分子缩聚除甲醛的弊端(醛缩化学反应方法能达到短期快速大量除醛效果但持久性不足问题)，催化剂引入实现持续除醛抗菌成为可能，纳米棒状氧化锌能吸收光波和声波能量，使得纳米棒状氧化锌产生感应电势能，利于氧化锌与二氧化钛协同催化净化空气，分解有机物。赋予过滤面料装置或过滤袋具有持久分解甲醛和净化空气环保功能。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)、制备面料处理剂，由粉剂和液体制剂混合搅拌配置；
粉剂的质量配方包括：
茶多酚20g、蓝莓叶多酚10g、海藻酸铵5g、聚乙烯醇15g、十二烷基磺酸钠0.5g，纳米二氧化硅粉体(采用含量90％以上白炭黑sio2)5g；
得到粉剂55.5g。
液体制剂的质量配方包括：
乙酸10g、柠檬酸3g、磷酸1g、乙醇5g、纳米二氧化硅胶体(质量百分数20％)20g、蒸馏水15g；
得到液体制剂54g。
取30g粉剂加入至15g液体制剂中搅拌均匀混合，得到面料处理剂。
步骤2)、甲醛催化分解剂的制备；其质量配方包括：
纳米氧化锌10g、纳米二氧化钛10g、硝酸银0.2g、蒸馏水20g、纳米二氧化硅溶胶10g、水溶性羟基纤维素5g；
其中纳米氧化锌采用棒状结构，纳米棒直径为30nm，长度为210nm，长径比达到7。纳米二氧化钛为球形结构，粒径10nm，锐钛矿晶型。
步骤3)、将步骤1)制备的面料处理剂均匀涂覆在面料表面，并静置1h晾干，面料处理剂的涂覆量为100ml/m2；然后在面料表面再涂覆步骤2)中制备的甲醛催化分解剂，甲醛催化分解剂涂覆量为80ml/m2，自然晾干，并在烘箱温度200℃下热处理20min。
实施例2
一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)、制备面料处理剂，由粉剂和液体制剂混合搅拌配置而成；
粉剂的质量配方包括：
茶多酚30g、蓝莓叶多酚15g、海藻酸铵7g、聚乙烯醇25g、十二烷基磺酸钠0.8g，纳米二氧化硅粉体(采用含量90％以上白炭黑sio2)8g；
得到粉剂85.8g。
液体制剂的质量配方包括：
乙酸12g、柠檬酸5g、磷酸2g、乙醇8g、纳米二氧化硅胶体(质量百分数30％)25g、蒸馏水25g；
得到液体制剂77g。
取50g粉剂加入至10g液体制剂中搅拌均匀混合，得到面料处理剂。
步骤2)、甲醛催化分解剂的制备；其质量配方包括：
纳米氧化锌15g、纳米二氧化钛15g、硝酸银0.6g、蒸馏水25g、纳米二氧化硅溶胶12g、水溶性羟基纤维素8g；
其中纳米氧化锌采用棒状结构，纳米棒直径为35nm，长度为350nm，长径比达到10。纳米二氧化钛为球形结构，粒径15nm，锐钛矿晶型。
步骤3)、将步骤1)制备的面料处理剂均匀涂覆在面料表面，并静置1.5h晾干，面料处理剂的涂覆量为200ml/m2；然后在面料表面再涂覆步骤2)中制备的甲醛催化分解剂，甲醛催化分解剂涂覆量为120ml/m2，自然晾干，并在烘箱温度200℃下热处理40min。
实施例3
一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)、制备面料处理剂，由粉剂和液体制剂混合搅拌配置；
粉剂的质量配方包括：
茶多酚40g、蓝莓叶多酚20g、海藻酸铵8g、聚乙烯醇30g、十二烷基磺酸钠1g，纳米二氧化硅粉体(采用含量90％以上白炭黑sio2)10g；
得到粉剂109g。
液体制剂的质量配方包括：
乙酸15g、柠檬酸6g、磷酸3g、乙醇10g、纳米二氧化硅胶体(质量百分数40％)30g、蒸馏水45g；
得到液体制剂109g。
取72g粉剂加入至9g液体制剂中搅拌均匀混合，得到面料处理剂。
步骤2)、甲醛催化分解剂的制备；其质量配方包括纳米氧化锌20g、纳米二氧化钛20g、硝酸银1g、蒸馏水30g、纳米二氧化硅溶胶15g、水溶性羟基纤维素10g；
其中纳米氧化锌采用棒状结构，纳米棒直径为40nm，长度为400nm，长径比达到10。纳米二氧化钛为球形结构，粒径19nm，锐钛矿晶型。
步骤3)、将步骤1)制备的面料处理剂均匀涂覆在面料表面，并静置2h晾干，面料处理剂的涂覆量为300ml/m2；然后在面料表面再涂覆步骤2)中制备的甲醛催化分解剂，甲醛催化分解剂涂覆量为150ml/m2，自然晾干，并在烘箱温度250℃下热处理60min。
实施例4
一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)、制备面料处理剂，由粉剂和液体制剂混合搅拌配置；
粉剂的质量配方包括：
茶多酚40g、蓝莓叶多酚20g、海藻酸铵8g、聚乙烯醇30g、十二烷基磺酸钠1g，纳米二氧化硅粉体(采用含量90％以上白炭黑sio2)10g；
得到粉剂109g。
液体制剂的质量配方包括：
乙酸15g、柠檬酸6g、磷酸3g、乙醇10g、纳米二氧化硅胶体(质量百分数40％)30g、蒸馏水45g；
得到液体制剂109g。
取72g粉剂加入至9g液体制剂中搅拌均匀混合，得到面料处理剂。
步骤2)、甲醛催化分解剂的制备；其质量配方包括：
纳米氧化锌15g、纳米二氧化钛15g、硝酸银0.6g、蒸馏水25g、纳米二氧化硅溶胶12g、水溶性羟基纤维素8g；
其中纳米氧化锌采用棒状结构，纳米棒直径为35nm，长度为350nm，长径比达到10。纳米二氧化钛为球形结构，粒径15nm，锐钛矿晶型。
步骤3)、将步骤1)制备的面料处理剂均匀涂覆在面料表面，并静置2h晾干，面料处理剂的涂覆量为300ml/m2；然后在面料表面再涂覆步骤2)中制备的甲醛催化分解剂，甲醛催化分解剂涂覆量为150ml/m2，自然晾干，并在烘箱温度250℃下热处理60min。
针对过滤用面料处理效果情况，选取了实施例1-4制备方法对过滤纺织面料处理，并测试纺织品甲醛处理效果，测试数据如下表所示。
(其中对照例不对纺织物试件做处理)
其中采用gb/t2912.2—2009《纺织品甲醛的测定第2部分：释放的甲醛(蒸气吸收法)》对纺织品中甲醛含量进行测定。具体通过纳氏试剂显色后用分光光度计测定。取试样溶液和纳氏试剂各5ml在(40±2)。c水浴中显色。
综上所述，本发明空气净化剂能够很好的去除织物表面释放的甲醛。
以上实施例中测试是针对面料中含有甲醛情况下，是否有除甲醛性能的测试的比较，并不代表经过第一道工序面料处理剂(甲醛去除剂)涂覆处理，第二道工序甲醛催化分解剂涂覆处理后，该面料能否对空气中所含甲醛、细菌等污染物有净化效果。因此，在前述测试基础上，对所制备的面料进行空气中甲醛和细菌的测试，相关的测试举例如下所述。
空气中除甲醛性能测试
将按实施例1、实施例2、实施例3的制备方法制作面料和未经处理的面料，分别裁剪成四块长宽尺寸为500x500mm测试面料，置于1m3试验舱内，悬挂于试验舱空气中，与空白试验舱参照，在相同条件下进行对比测试，测试方法参照jc/t1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》标准，步骤6.6净化效果持久性测试，要求在无光照下进行，连续加5次分析纯甲醛试剂于舱内，测试舱内空气中甲醛浓度，如下表1所示。
从表中可看出，相同条件情况下，连续加5次甲醛试剂后空白舱内甲醛浓度参照。
对比例1为放置了未经处理的面料对甲醛去除效果，从比较看面料可能有一定吸附甲醛性能，实施例1经处理的面料有很好的除甲醛效果。
再按jc/t1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》标准中6.5净化效率的试验步骤，在光照下测试除甲醛效率，以光催化类材料测试进行，为了得到三种测试板甲醛去除效果对比，试验选取光照测试时间为2h，测得甲醛去除率，如下表2所示。
(其中对比例1为只有第二道工序甲醛催化分解剂涂覆处理后的面料测试。)
从表2对比表1可看出，在有光照条件下，本发明的空净过滤面料相较于无光条件下甲醛的去除效果更佳，同时，本发明的涂覆于外层的甲醛催化分解剂也具有一定的甲醛去除效果。
灭菌性能测试
按照实施例1、实施例2、实施例3的制备方法制作面料和未经处理的面料对比例，分别裁剪成四块尺寸100mmx100mm测试面料粘附于铝塑板上，置于1m3试验舱内，在铝塑板上粘合一个直径为70mm密封圆圈(圆圈边沿高度5mm)，可以滴加入大肠埃希氏菌菌种液体，细菌液不会渗漏出圆圈，在取菌培养前进行灭菌处理。按照gb/t23763-2009《光催化抗菌材料及制品抗菌性能的评价》方法中的5.5操作步骤中进行测试，灭菌、接种、培养24h试验，光催化样品明条件试验(样品在uva紫外灯照射到样板光强0.01mw/cm2-0.1mw/cm2试验，参照gb/t23763-2009)，暗条件试验(无光照下试验)。培养后标准空白样品、明试样和暗试样品，分别洗脱、计数(参考gb/t4789.2)，计算出样品的杀菌率r总。计算公式如下
r总＝[(c0-c1)/c0]×100
式中：c0-明条件下对照样品经培养后的活菌计数的数值，单位cfu
c1-明条件下光催化样品经培养后的活菌计数的数值，单位cfu
光催化材料在uva照射下的抗菌贡献值以r光计，数值以％表示，计算公式如下
r光＝[(b1-c1)/b1]×100
式中：b1-暗条件下光催化样品经培养后的活菌计数的数值，单位cfu
从测试结果可知本方案的空净过滤面料具有灭菌功能，在光照条件下抗菌性能够得到稍微提升的效果。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
1.一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备面料处理剂，面料处理剂由粉剂和液体制剂按照质量比2-10混合搅拌配置；
所述粉剂的质量配方包括茶多酚20-40份、蓝莓叶多酚10-20份、海藻酸铵5-8份、聚乙烯醇15-30份、十二烷基磺酸钠0.5-1份，纳米二氧化硅粉体5-10份；
所述液体制剂的质量配方包括乙酸10-15份、柠檬酸3-6份、磷酸1-3份、乙醇5-10份、纳米二氧化硅溶胶20-30份、蒸馏水15-45份；
2)甲醛催化分解剂的制备；其质量配方包括纳米氧化锌10-20份、纳米二氧化钛10-20份、硝酸银0.1-1份、蒸馏水20-30份、纳米二氧化硅溶胶10-15份，水溶性羟基纤维素5-10份；
3)将步骤1)制备的面料处理剂均匀涂覆在面料表面，并静置1-2h晾干；然后在面料表面再涂覆步骤2)中制备的甲醛催化分解剂，自然晾干，并在烘箱中处理。
2.根据权利要求1所述的一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法,其特征在于：步骤1)中的纳米二氧化硅粉体为含量90％以上的白炭黑sio2。
3.根据权利要求1所述的一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法,其特征在于：步骤2)中的纳米二氧化硅溶胶质量百分数20-40％。
4.根据权利要求1所述的一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法,其特征在于：所述面料处理剂的涂覆量为100-300ml/m2，甲醛催化分解剂涂覆量为80-150ml/m2。
5.根据权利要求1所述的一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法,其特征在于：所述纳米氧化锌为棒状结构，纳米棒直径为30～40nm，长度为300～400nm，长径比达到5-10。
6.根据权利要求1所述的一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法,其特征在于：所述纳米二氧化钛为球形结构，粒径小于20nm，锐钛矿晶型。
7.根据权利要求1所述的一种具有甲醛去除功能的空净过滤面料的制备方法,其特征在于：所述烘箱处理为温度110-250℃下热处理15-60min。
技术总结