CN108607330A - 一种封闭型空气净化液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封闭型空气净化液及其制备方法，100重量份该净化液配方组分重量分数为：表面活性剂为0.5‑10重量份，捕获剂为0.5‑20重量份，成膜材料为0.1‑10重量份，稳定剂为0.5‑20重量份，消泡剂为0.1‑5重量份，去离子水为余量；按配方要求，在去离子水中，加入稳定剂，搅拌溶解，得到稳定剂溶液；将成膜材料在搅拌下缓慢加入上述稳定剂溶液中，形成稳定乳液；向上述乳液中依次加入表面活性剂、捕获剂、消泡剂、搅拌均匀，制得呈均匀乳状的封闭型空气净化液。本发明的封闭型空气净化液使用安全，操作方便，稳定性高，对甲醛、甲苯净化效率高。

Description

一种封闭型空气净化液及其制备方法

技术领域

本发明涉及空气消毒与净化技术领域，具体地说，是一种能高效清除室内空气污染的封闭型空气净化液及其制备方法。

背景技术

室内装修装饰越来越普遍和多样化，在给人们带来美观和舒适的同时，也带来了严重的空气污染问题。为消除室内空气污染，各种空气净化技术及产品也应运而生。常用的空气净化技术大致分为以下几种：(1)活性炭吸附技术，活性炭吸附能力强，能有效吸附室内空气中的有害物质，但容易达到吸附饱和，而且吸附的污染物可能会重新解吸到室内空气中。(2)光触媒分解技术，理论上该技术具有广谱性的净化作用，但目前广泛使用的二氧化钛基光触媒的激活需要紫外线的照射，在太阳光光照受限的情况下必须安装紫外灯，使用条件苛刻，而且过多的紫外线对人体也存在潜在的危害。(3)空气净化液技术，主要包括植物型净化液和化学型净化液。植物型净化液以中草药提取液或植物精油为主要成分，安全性较高，但净化处理效果有限，制备工艺复杂，成本较高；化学型净化液的主要成分是胺类衍生物或多酚类衍生物，制备工艺简单，去除甲醛、苯系物等污染的效果较好，但喷晒在空气中易对环境造成二次污染。空气净化液虽然具有净化速度快的优点，但存在净化效果持久性差的不足。

室内装饰装修材料中的甲醛、苯系物、TVOC等各种有害气体是源源不断地释放到空气中，并且释放的周期很长，而目前净化室内空气中甲醛、苯系物和TVOC的空气净化液普遍存在净化效率持久性差等不足，针对上述空气污染和净化液的现状，发明了一种清除室内污染的封闭型空气净化液。本发明主要是利用成膜物质在污染物释放材料的表面形成致密高分子膜，阻止或延缓污染物释放到空气中，同时在成膜过程中，净化液中的消除污染物的组分如捕获剂，能够通过分子捕获技术和胶束的吸收、吸附、包裹技术将空气中的污染物锚固在膜中，达到封闭污染源和消除污染物的空气净化目的。

本发明添加的表面活性剂不但能增加净化液乳液的稳定性，还能在水性介质中形成胶束等有序分子聚集体，利用其两亲性质和在水溶液中独特的结构形态捕捉从装饰装修材料中释放出来的污染气体。另外表面活性剂的加入还能降低净化液的表面张力，增加成膜材料在基底上的附着力，形成更加牢固的膜层。

捕获剂的加入能捕获空气中的污染物，捕获和锚定从污染源材料中游离释放出来的气体污染物。

聚氨酯和聚丙烯酸类成膜材料能充分分散于净化液水性体系中，当净化液喷涂或涂刷在板材等材料上面时，在污染物释放材料表面形成致密的膜，阻止污染物从材料中释放到空气中，同时净化液中的捕获剂等活性组分能被有效地固定在膜上，起到净化从污染物源释放出来的甲醛、甲苯、TVOCs等污染物的作用。

聚乙二醇具有与各种溶剂的广泛相容性，是很好的溶剂和增溶剂，并且还能够吸收有机污染物，具有净化空气的能力。将不同分子量的聚乙二醇进行复配形成具有分子量梯度分布的聚乙二醇复配物，作为净化液体系中分子量差别很大的各组分的连接料，使净化液中各组分协调地融合在一个体系中，提高净化液的稳定性。

目前室内净化市场净化产品稂莠不齐，有的只是利用其它芬芳气味遮盖室内刺激性气味，有的只是暂时吸附污染性气体，存在再释放的可能性，有的需要喷洒在居民活动区域空气中，存在安全隐患，有的只是针对于一种污染性气体，例如甲醛。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种封闭型空气净化液及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种封闭型空气净化液，按照100重量份包括如下组分：

所述的表面活性剂是中性和阴离子表面活性剂，主要为高级脂肪醇硫酸酯类、烷基芳基磺酸化物和聚氧乙烯醚类，具体为脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)、烷基酚聚氧乙烯醚(APE或OP)、硫酸化蓖麻油、月桂醇硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠。当湿膜的表面张力接近于板材的润湿张力时，则附着不良，若要增进对板材的附着力，则需要降低净化液的表面张力。加入的表面活性剂能降低可成膜的净化液表面张力，有利于成膜材料的展布和流平，使整个净化液体系紧密附着在板材上。同时，表面活性剂在净化液体系中以胶束的形态存在，通过包裹、吸附和吸收等作用，有利于对板材中释放出来的TVOCs比如苯系物的净化。

所述的捕获剂为有机捕获剂，具体为甘氨酸、组氨酸、8-羟基喹啉、氨基三乙酸和咪唑中的一种或多种组合物。

所述的成膜材料为水性聚氨酯乳液和水性聚丙烯酸酯乳液以及聚氨酯-丙烯酸(PUA)杂合乳液，聚氨酯含有强的极性基团，分子间能形成氢键及范德华力，有较高的内聚力，具有很好的粘结力，PUA兼有聚氨酯和聚丙烯酸酯两者的优点，具有较高强度和较好的耐水性，能在净化液体系中充分分散，在板材表面成膜，对基材附着性良好，并具有杰出的耐久性和耐冲击性，形成的膜能有效阻止污染源中污染物释放到空气中，起到对污染物的封闭作用；同时，膜层中的净化功能组分，可以持续吸收、吸附和包裹从装修装饰板材中释放出来的污染物，起到捕获和清除污染物的作用，避免污染物释放到空气中与人体接触。

所述的稳定剂为具有梯度分子量分布的聚乙二醇复配物，具体地由两种或更多种分子量在200-2000的聚乙二醇组合形成。在制备由分子量差别很大、从而亲水性差别很大的组分配制的复杂净化液体系中，起到增溶、过渡、连接料和稳定乳液的作用，使含有多种分子量组分的净化液体系中各组分能形成一个稳定的体系。聚乙二醇的促溶作用也可用表面活性剂的胶束增溶理论来解释。聚乙二醇分子式为H-(O-CH₂-CH₂)_n-OH，其中的桥氧原子-O-亲水，-CH₂-CH₂-亲油，通常情况下，聚乙二醇分子为锯齿形长链，溶于水后成为曲折形，还可能进一步卷曲成其它形状，亲水性的桥氧原子被水分子拉出来处于链的外侧，亲油性原子处于链的内侧。因此，可以把每个聚乙二醇分子形象地看作由许多亲水基朝外，亲油基朝内的小分子定向排列组成的反向胶束，能够吸附、吸收和包裹有机污染气体，具有很好的增溶净化作用。

所述的消泡剂为聚醚类消泡剂和聚醚改性硅油类消泡剂，比如GPE型、GPES型消泡剂以及通用型硅醚消泡剂，净化液体系中由于表面活性剂的加入会产生泡沫，在净化液生产过程中添加少量消泡剂即可达到抑泡消泡的作用，并且消泡剂也能使净化液在成膜过程中更易于流平。

本发明还提出一种封闭型空气净化液的制备方法，其具体步骤为：

(1)按配方要求，在去离子水中，加入聚乙二醇复配物，搅拌溶解，得到稳定剂溶液。

(2)将成膜材料在搅拌下缓慢加入上述稳定剂溶液中，形成稳定乳液。

(3)向上述乳液中依次加入表面活性剂、捕获剂、消泡剂、搅拌均匀，制得呈均匀乳状的封闭型空气净化液。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明的封闭型空气净化液在污染物释放材料的表面能形成致密的封闭膜，阻止污染物从污染源材料中释放到空气中，同时封闭膜中包埋了很多具有净化功能的组分，起到捕获和消除污染物的净化作用，进一步减少污染物向空气中的释放。

本发明的一种封闭型空气净化液显著特点在于：采用聚氨酯-丙烯酸(PUA)杂合乳液作为成膜剂，使得封闭膜具有优良的致密性、强度和耐水性。

本发明的一种封闭型空气净化液显著特点在于：添加具有梯度分子量分布的聚乙二醇组合物，使组成复杂的封闭型空气净化液具有优良的稳定性。

本发明的一种封闭型空气净化液显著特点在于：在净化液体系中引入了高级脂肪醇硫酸酯类、烷基芳基磺酸化物和聚氧乙烯醚类等中性和阴离子表面活性剂，这类组分对装修装饰板材中释放出来的有机污染物的吸收、吸附、包裹和固定有显著的作用。

本发明的一种封闭型空气净化液显著特点还在于：水性成膜材料与所添加的表面活性剂有良好的适配性，确保净化液体系具有很高的稳定性。并且，所添加的表面活性剂能降低成膜材料的表面张力，更利于成膜材料的展布和流平，从而使整个净化液溶液体系紧密附着在板材上。

具体实施方式

以下提供本发明一种封闭型空气净化液及其制备方法的具体实施方式。

实施例1

先将5份聚乙二醇400和5份聚乙二醇600溶解在80份去离子水中，搅拌溶解，得到稳定剂溶液。将2份聚丙烯酸酯乳液在搅拌下缓慢加入上述稳定剂溶液中，形成稳定乳液。再向上述体系中依次加入2份月桂醇硫酸钠、5份8-羟基喹啉、1份GPES型消泡剂，常温搅拌2h，制得呈均匀乳状的封闭型空气净化液。

实施例2

先将5份聚乙二醇200和5份聚乙二醇800溶解在79份去离子水中，搅拌溶解，得到稳定剂溶液。将2份PUA在搅拌下缓慢加入上述稳定剂溶液中，形成稳定乳液。再向上述体系中依次加入3份甘胆酸钠、5份咪唑、1份通用型硅醚消泡剂消泡剂，常温搅拌2h，制得呈均匀乳状的封闭型空气净化液。

实施例3

先将5份聚乙二醇200和五份聚乙二醇600溶解在79份去离子水中，搅拌溶解得到稳定剂溶液，将2份PUA在搅拌下缓慢加入上述稳定剂溶液中，形成稳定乳液。再向上述溶液中依次加入3份十二烷基苯磺酸钠、5份组氨酸和咪唑组合物、1份通用型硅醚消泡剂消泡剂，常温搅拌2h，制得呈均匀乳状的封闭型空气净化液。

以下的配方为对照例，对照例1没有采用成膜技术，对照例2没有采用不同分子量聚乙二醇的复配稳定技术。

对照例1

先将10份聚乙二醇200溶解在82份去离子水中，搅拌溶解，再向上述溶液中依次加入2份硫酸化蓖麻油、5份氨基三乙酸、1份GPE型消泡剂，常温搅拌2h，制得均匀稳定的空气净化液。

对照例2

先将10份聚乙二醇600溶解在80份去离子水中，加入2份水性聚氨酯乳液，再向上述溶液中依次加入2份月桂醇硫酸钠、5份甘氨酸、1份GPES型消泡剂，常温搅拌2h，制得呈乳状的封闭型空气净化液。

本发明制得的封闭型空气净化液的性能测试主要包括净化液的稳定性、净化性能、成膜性能(如膜的致密性、强度以及耐水性等)。

净化液的稳定性是指多种物质分散到水介质中，形成均一、稳定的混合物，本发明是指净化液乳液的悬浮稳定性。净化性能是指净化液对甲醛、甲苯等模型污染物的净化效率。要求该净化体系在污染源表面形成一层致密膜，具有一定的强度和耐水性，在净化液作用阶段能维持一张均匀完整的膜，最后能将膜从板材表面剥离，避免遗留在室内。

封闭型空气净化液甲醛净化性能检测试验：

检测室是由玻璃搭建的两个1300×900×1100mm(长×宽×高)的实验仓，内置风扇，分为实验组甲和对照组乙；检测时，将市场购置的木质板材作为污染物源，不另外引入甲醛等模型污染物；将净化液喷涂于两块500×500mm的木质板材的各个面，凉干后置于甲检测室对角，板材与地面呈45°，乙检测室中同样放置两块不喷净化液的木质板材，关闭密封。控制仓内温度为25±1℃，在24小时后，通过空气取样器取样，再用乙酰丙酮分光光度法测定甲醛的浓度。扣除乙检测室的空白后计算甲醛的净化效率。具体方法参见GB50325-2015。成膜性检测试验：取一定量的净化液喷涂于20×20cm的木板材，置于25℃的室温环境下，观察其成膜现象，是否均匀、平整、致密、具有一定强度，在污染源表面停留一月后是否仍然具有一定的强度和弹力。

表1净化液性能比较

其中，乳液稳定性好是指净化液静置一个月未见明显沉淀，净化性能降低幅度不超过3％；稳定性差是指净化液静置一个月有部分沉淀产生，净化性能降低幅度大于10％。

由表中数据可知，对照例1因缺少本发明的成膜材料，从而不具备在污染源表面成膜的封闭功能，所以污染源木板材里的甲醛和甲苯持续不断地释放到检测仓内，使得净化效率很低。对照例2没有采取本发明的具有梯度分子量分布聚乙二醇稳定剂的稳定技术，所以制备的净化液乳液的分散稳定较差，相应地成膜性能也较差，不能形成致密的封闭膜，因此净化效率也比本发明低很多。

本发明针对各类空气净化剂的不足，提供了一种封闭型空气净化剂，直接喷涂、涂刷在释放污染气体的装饰装修材料表面，在材料表面形成一层封闭膜，起到阻止或者延缓污染物释放的封闭作用；同时，膜层中的捕获剂等活性组分对甲醛、苯系物和TVOCs有很好的净化能力，可在较长时间内持续净化从板材中游离出来的污染气体；当室内空气质量稳定达标后，可以将膜从家具等表面剥离，不会将污染物遗留在室内，达到高效净化空气的效果。本发明提供一种高效净化室内污染气体的封闭型空气净化液。本发明封闭型空气净化液能形成致密的封闭膜，包埋净化组分，固定消除污染物，引进梯度分子量分布的聚乙二醇，起到增溶和稳定乳液的作用。本发明的封闭型空气净化液使用安全，操作方便，稳定性高，对甲醛、甲苯净化效率高。

Claims (4)

1.一种封闭型空气净化液，以100份重量份计算，组分如下：

其中，所述的表面活性剂是中性和阴离子表面活性剂，具体为脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)、烷基酚聚氧乙烯醚(APE或OP)、硫酸化蓖麻油、月桂醇硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或甘胆酸钠；

所述的捕获剂为有机捕获剂，具体为甘氨酸、组氨酸、8-羟基喹啉、氨基三乙酸和咪唑中的一种或多种组合物；

所述的成膜材料为水性聚氨酯乳液和水性聚丙烯酸酯乳液以及聚氨酯-丙烯酸(PUA)杂合乳液；

所述的稳定剂为具有梯度分子量分布的聚乙二醇复配物；

所述的消泡剂为聚醚类消泡剂和聚醚改性硅油类消泡剂。

2.根据权利要求1所述的封闭型空气净化液及其制备方法，其特征在于，所述的聚乙二醇复配物是由两种或更多种分子量在200-2000的聚乙二醇组合形成。

3.根据权利要求1所述的封闭型空气净化液及其制备方法，其特征在于，所述的消泡剂为GPE型、GPES型消泡剂或通用型硅醚消泡剂。

4.一种制备封闭型空气净化液的方法，该方法包括以下步骤：

(1)按权利要求1的配比，在去离子水中，加入聚乙二醇复配物，搅拌溶解，得到稳定剂溶液；

(2)将成膜材料在搅拌下缓慢加入上述稳定剂溶液中，形成稳定乳液；

(3)向上述乳液中依次加入表面活性剂、捕获剂、消泡剂，搅拌均匀，制得呈均匀乳状的封闭型空气净化液。