CN108624104B - 一种纳米甲醛封闭剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于空气净化的技术领域，公开了一种纳米甲醛封闭剂及其制备方法与应用。所述纳米甲醛封闭剂主要由以下按重量百分比计的组分制备而成：纳米硅溶液40～60％、紫外光固化树脂5～15％、玻璃粉3～7％、木质纤维素3～7％、增硬剂0.8～1.5％、混合紫外线吸收引发剂0.1～0.3％、催干剂0.1～1.0％、消泡剂0.1～0.3％、防结皮剂0.1～0.5％、香精0.1～1.0％、余量为水。本发明的纳米甲醛封闭剂对装修材料涂布或喷涂，将甲醛或异味封闭在家具里，效果显著，纳米甲醛封闭剂不但对人体没有危害，而且具有清香逸人的香味和一定的防水、易洁效果。本发明的封闭剂稳定、高效、无二次污染。

Description

一种纳米甲醛封闭剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于空气净化的技术领域，涉及一种纳米甲醛封闭剂及其制备方法与应用。所述纳米甲醛封闭剂用作空气净化剂。
背景技术
甲醛是室内空气主要污染物，在家居环境中，人造板等装修材料会释放甲醛。早在1992年时，美国加州空气资源委员会就已经确认，甲醛是有毒的空气污染物，而且疑是一种致癌物质。2008年，该州立法限制甲醛排放。近年我国对室内甲醛污染也日益重视，并采取了一系列措施加以治理，而采用甲醛封闭剂就是措施之一。
室内甲醛污染主要有如下几个途径：途经一：来自于人造板制造家具：中国城市家庭装修逐渐趋于理性，人们已经改变了装修观念。人们在简单装修后选择比较好的家具，这样有些家具生产商和装修企业为了追求利润而使用甲醛含量不合格的板材，以及采用不规范的装修工艺。这样会导致室内甲醛污染严重。途径二：来自于含有甲醛成分的其他成分装饰材料，如白乳胶、泡沫塑料、油漆和涂料等。这些装饰材料中甲醛含量高，甲醛会慢慢的释放于空气中，造成室内空气的污染。从总体上说室内环境中甲醛的来源是很广泛的，一般新装修的房子其甲醛的含量可达到0.40mg/m3，个别则有可能达到1.50mg/m3，极大的威胁着人们的健康。
为了能够降低室内空气中甲醛的污染，人们开发出一种甲醛封闭剂。但是现有的甲醛封闭剂存在着许多不足：稳定差，易脱落，易形成二次污染，对甲醛的封闭效果有待提高。如：申请号为201710021292.0的专利申请通过胺基化合物、成膜剂和冰乙酸混合制备了一种板材甲醛等污染物的封闭剂，但是其选用的原料氨基化合物和冰乙酸具有强烈的刺激性气味，应用到室内家居环境会带来空气的二次污染和用户的不适感。
因此，如何开发一种效果显著、性能优异的甲醛封闭剂是是人们亟需解决的问题之一。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种纳米甲醛封闭剂。本发明的纳米甲醛封闭剂对木质家具、地板、人造板材、油漆、塑料贴面等装修材料释放的挥发性有机物具有封闭作用，且对人体没有危害，具有清香逸人的香味和一定的防水、防霉、易洁效果。
本发明的另一目的在于提供上述纳米甲醛封闭剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述纳米甲醛封闭剂的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种纳米甲醛封闭剂，主要由以下按重量百分比计的组分制备而成：纳米硅溶液40～60％、紫外光固化树脂5-15％、玻璃粉3-7％、木质纤维素3-7％、增硬剂0.8-1.5％、混合紫外线吸收引发剂0.1-0.3％、催干剂0.1-1.0％、消泡剂0.1-0.3％、防结皮剂0.1-0.5％、香精0.1-1.0％、余量为水。
所述纳米硅溶液为正硅酸乙酯的乙醇溶液，正硅酸乙酯与乙醇的质量比为1：(5～10)。
所述紫外光固化树脂为丙烯酸型光固化树脂、环氧型光固化树脂和聚氨酯型光固化树脂中的至少一种。
所述玻璃粉的颗粒的直径2.5～5.0μm，比重2.0～3.0g/ml，莫氏硬度6.0～8.0。
所述木质纤维素的平均长度1～3mm，直径25～100μm。
所述木质纤维素优选为满足以下条件的木质纤维素：质量百分数，40～50％纤维素，10～30％的半纤维素和20～30％的木质素。
所述增硬剂为双氨基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种以上。
所述混合紫外线吸收引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、安息香双甲醚、二苯基乙酮中的至少一种。
所述催干剂为2,2'-联吡啶、1,10-菲咯琳、异辛酸钴中至少一种。
所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷、乙二醇硅氧烷中至少一种。
所述防结皮剂为甲乙酮肟、甲基异丁基酮肟、双戊烯中至少一种。
所述香精为薰衣草醇、乙酸薰衣草酯、β-突厥酮、玫瑰醚、α-白苏烯、槲皮素、矢车菊双甙、β-胡萝卜素中的一种以上。
所述纳米甲醛封闭剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米硅溶液、玻璃粉、木质纤维素、消泡剂和防结皮剂高速搅拌，获得混合物A；所述高速搅拌的转速为13000～15000转/分，线速度不低于20～30m/s，温度为40～60℃，搅拌1～2小时；
(2)将增硬剂、紫外光固化树脂、混合紫外线吸收引发剂与步骤(1)的混合物A高速搅拌混合，得到混合物B；所述高速搅拌的条件为转速为10000～13000转/分，线速度不低于15～20m/s，温度为30～40℃，搅拌1～2小时；
(3)将催干剂、香精和混合物B搅拌混合，得到混合物C；搅拌的条件为转速为5000～10000转/分，线速度不低于10～15m/s，温度控制在20～30℃，搅拌1～2小时；
(4)向混合物C中加入水，混合均匀，得到纳米甲醛封闭剂。纳米甲醛封闭剂的粘度为2～8mPa·s，pH值为7～9。
本发明的纳米甲醛封闭剂可通过涂布或高压喷涂的方式使用。
本发明的纳米甲醛封闭剂涂布或喷涂在装修材料的表面，特别是木质家具、地板、人造板材、油漆、塑料贴面等装修材料的表面。
本发明的纳米甲醛封闭剂用作空气净化剂。
发明原理是，在装修材料表面形成具有一定强度、生物无毒、不易脱落、耐久性强的一种无机透明膜，通过阻断释放甲醛或异味的装修材料的释放路径的作用，实现对木质家具、地板等装修材料释出的甲醛或异味的封闭作用。
本发明的有益效果是：本发明的纳米甲醛封闭剂对木质家具、地板等装修材料涂布或喷涂，可将甲醛或异味封闭在家具里，降低甚至消除装修材料的甲醛或异味对人体的危害，纳米甲醛封闭剂不但对人体没有危害，而且具有清香逸人的香味和一定的防水、易洁效果。本发明的封闭剂使用方便，封闭甲醛的效果显著。本发明的封闭剂稳定、高效、无二次污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明的纳米甲醛封闭剂中加入水后，正硅酸乙酯水解，产物中有纳米二氧化硅产生。
实施例1
一种纳米甲醛封闭剂的制备方法，包括以下步骤：百分数为重量百分数，
(1)将40.0％纳米硅溶液(质量比为1:5的正硅酸乙酯和乙醇)，3.0％玻璃粉(颗粒直径2.5μm，比重2.0g/ml，莫氏硬度6.0)，3.0％木质纤维素(平均长度1mm，直径25μm)，0.1％消泡剂(聚二甲基硅氧烷)和0.1％防结皮剂(甲乙酮肟)，在转速为13000转/分，线速度不低于20m/s，温度控制在40℃，搅拌1小时，得到混合物A；
(2)向混合物A中加入0.8％增硬剂(双氨基硅烷)，5.0％紫外光固化树脂(丙烯酸型光固化树脂)和0.1％混合紫外线吸收引发剂(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)，在转速为10000转/分，线速度不低于15m/s，温度控制在30℃，搅拌1小时，得到混合物B；
(3)向混合物B中加入0.1％催干剂(2，2'-联吡啶)和0.1％香精(薰衣草醇)，在转速为5000转/分，线速度不低于10m/s，温度控制在20℃，搅拌1小时，得到混合物C；
(4)向混合物C中加入去离子水，温度控制在20℃范围内，控制产品的粘度为2mPa·s，pH值为7，最终形成液态产品，作为一种高压喷剂使用。
产品使用效果：采用《空气中甲醛测定方法-酚试剂分光光度法(GB/T18204.26-2000)》国标检测方法，在标准2m3的模拟密闭实验箱中，相对湿度45±3，温度23.0±0.5，表面空气速度0.1～0.3m/s，试件为规格为1m2的板材(1m×1m)，测试时间为24～96小时的释放时间。
空白组：将市面上某厂生产的标称E1级、2.0cm厚度的刨花板、密度板、贴面板放入模拟密闭实验箱中释放96小时后检测箱内累积释放的甲醛浓度。
处理组：将本实施例的产品均匀喷涂到受试样品的表面，用量分别为20g/m2、30g/m2、40g/m2，与空白组对比相同的检测方法，三组平行。测试结果如表1所示。
表1实施例1的产品使用效果
Figure BDA0001649131280000041
Figure BDA0001649131280000051
注：表中n.d.表示低于国标方法检出限(检出限<0.01mg/m3).
产品施用效果可以看出，在受试样品上施用不同的喷涂用量20g/m2、30g/m2、40g/m2的产品后，放入模拟密闭实验箱中释放24～96小时后，可以实现对市面上某厂生产的标称E1级、2.0cm厚度的刨花板、密度板、贴面板检测箱内累积释放的甲醛浓度控制在低于甲醛浓度的国标检出限。仅有喷涂用量在20g/m2情况下，刨花板和密度板的检出释放的甲醛浓度在0.02～0.04mg/m3之间，低于国标中对室内甲醛设定的0.08mg/m3的环境浓度标准。同时，甲醛作为挥发性最强的有毒有机气体之一，在产品的施用效果检测中证实了对其的有效性，虽然没有对其挥发性气体检测，但本产品的工作原理，可以同样对装修材料中其他气体起到封闭作用。作为对照，空白组样品，刨花板在0.08～0.20mg/m3浓度范围，密度板在0.06～0.19mg/m3浓度范围，贴面板在0.03～0.10mg/m3浓度范围。
实施例2
一种纳米甲醛封闭剂的制备方法，包括以下步骤：百分数为重量百分数，
(1)将50.0％纳米硅溶液(质量比为1:8的正硅酸乙酯和乙醇)，依次加入5.0％玻璃粉(颗粒直径2.8μm，比重2.5g/ml，莫氏硬度7.0)，5.0％木质纤维素(平均长度2mm，直径50μm)，0.2％消泡剂(氟硅氧烷)，0.3％防结皮剂(甲基异丁基酮肟)，在转速为14000转/分，线速度不低于25m/s，温度控制在50℃，搅拌1.5小时，得到混合物A；
(2)向混合物A中加入1.0％增硬剂(N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)，10.0％紫外光固化树脂(环氧型光固化树脂)，0.2％混合紫外线吸收引发剂(安息香双甲醚)，在转速为11500转/分，线速度不低于18m/s，温度控制在35℃，搅拌1.5小时，得到混合物B；
(3)向混合物B中加入0.6％催干剂(1,10-菲咯琳)，0.1％香精(乙酸薰衣草酯：β-突厥酮：玫瑰醚质量比＝1:1:1)，在转速为7500转/分，线速度不低于12m/s，温度控制在25℃，搅拌1.5小时，得到混合物C；
(4)向混合物C中加入去离子水，温度控制在25℃范围内，控制产品的粘度为5mPa·s，pH值为8，最终形成略带粘度的液态产品，作为一种高压喷剂使用。
产品使用效果：采用《空气中甲醛测定方法-酚试剂分光光度法(GB/T18204.26-2000)》国标检测方法，在标准2m3的模拟密闭实验箱中，相对湿度45±3，温度23.0±0.5，表面空气速度0.1～0.3m/s，试件为规格为1m2的板材(1m×1m)，测试时间为24～96小时的释放时间。
空白组：将市面上某厂生产的标称E1级、2.0cm厚度的刨花板、密度板、贴面板放入模拟密闭实验箱中释放96小时后检测箱内累积释放的甲醛浓度。
处理组：将产品均匀喷涂到受试样品的表面，用量分别为20g/m2、30g/m2、40g/m2，与空白组对比相同的检测方法，三组平行。测试结果如表2所示。
表2实施例2的产品使用效果
Figure BDA0001649131280000061
注：表中n.d.表示低于国标方法检出限(检出限<0.01mg/m3).
产品施用效果可以看出，在受试样品上施用不同的喷涂用量50g/m2、60g/m2、70g/m2的产品后，放入模拟密闭实验箱中释放24～96小时后，可以实现对市面上某厂生产的标称E1级、2.0cm厚度的刨花板、密度板、贴面板检测箱内累积释放的甲醛浓度控制在低于甲醛浓度的国标检出限。同时，甲醛作为挥发性最强的有毒有机气体之一，在产品的施用效果检测中证实了对其的有效性，虽然没有对其挥发性气体检测，但本产品的工作原理，可以同样对装修材料中其他气体起到封闭作用。作为对照，空白组样品，刨花板在0.08～0.20mg/m3浓度范围，密度板在0.06～0.19mg/m3浓度范围，贴面板在0.03～0.10mg/m3浓度范围。
实施例3
一种纳米甲醛封闭剂的制备方法，包括以下步骤：百分数为重量百分数，
(1)将60.0％的纳米硅溶液(质量比为1:10的正硅酸乙酯和乙醇溶液)，依次加入3.0％玻璃粉(颗粒直径5.0μm，比重3.0g/ml，莫氏硬度8.0)，7.0％木质纤维素(平均长度3mm，直径100μm)，0.3％消泡剂(成分为乙二醇硅氧烷)，0.5％防结皮剂(成分为双戊烯)，在转速为15000转/分，线速度不低于30m/s，温度控制在60℃，搅拌2小时，得到混合物A；
(2)向混合物A中加入1.5％增硬剂(γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)，15.0％紫外光固化树脂(聚氨酯型光固化树脂)，0.3％混合紫外线吸收引发剂(二苯基乙酮)，在转速为13000转/分，线速度不低于20m/s，温度控制在40℃，搅拌2小时，得到混合物B；
(3)向混合物B中加入1.0％催干剂(异辛酸钴)，1.0％香精(α-白苏烯：槲皮素：矢车菊双甙：β-胡萝卜素＝1:1:1:1)，在转速为10000转/分，线速度不低于15m/s，温度控制在30℃，搅拌2小时，得到混合物C；
(4)向混合物C中加入去离子水，温度控制在30℃范围内，控制产品的粘度为8mPa·s，pH值为9，最终形成液态产品，采用涂布使用。
产品使用效果：采用《空气中甲醛测定方法-酚试剂分光光度法(GB/T18204.26-2000)》国标检测方法，在标准2m3的模拟密闭实验箱中，相对湿度45±3，温度23.0±0.5，表面空气速度0.1～0.3m/s，试件为规格为1m2的板材(1m×1m)，测试时间为24～96小时的释放时间。
空白组：将市面上某厂生产的标称E1级、2.0cm厚度的刨花板、密度板、贴面板放入模拟密闭实验箱中释放96小时后检测箱内累积释放的甲醛浓度。
处理组：将产品均匀喷涂到受试样品的表面，用量分别为20g/m2、30g/m2、40g/m2，与空白组对比相同的检测方法，三组平行。测试结果如表3所示。
表3实施例3的产品使用效果
Figure BDA0001649131280000081
注：表中n.d.表示低于国标方法检出限(检出限<0.01mg/m3).
产品施用效果可以看出，在受试样品上施用不同的涂布用量100g/m2、120g/m2、140g/m2的产品后，放入模拟密闭实验箱中释放24～96小时后，可以实现对市面上某厂生产的标称E1级、2.0cm厚度的刨花板、密度板、贴面板检测箱内累积释放的甲醛浓度控制在低于甲醛浓度的国标检出限。采用涂布的方式与喷涂相比，成膜厚度更厚，因此，效果会更加明显，同时，产品对除甲醛外装修材料释放的其他挥发性有机气体具有同样的封闭作用。作为对照，空白组样品，刨花板在0.08～0.20mg/m3浓度范围，密度板在0.06～0.19mg/m3浓度范围，贴面板在0.03～0.10mg/m3浓度范围。
本发明的封闭剂将甲醛或异味封闭在家具里，降低甚至消除装修材料的甲醛或异味对人体的危害，纳米甲醛封闭剂不但对人体没有危害，而且具有清香逸人的香味和一定的防水、易洁效果。本发明的封闭剂使用方便，封闭甲醛的效果显著。本发明的封闭剂稳定、高效、无二次污染。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.一种纳米甲醛封闭剂，其特征在于：主要由以下按重量百分比计的组分制备而成：纳米硅溶液40~60%、紫外光固化树脂5~15%、玻璃粉3~7%、木质纤维素3~7%、增硬剂0.8~1.5%、紫外线吸收引发剂0.1~0.3%、催干剂0.1~1.0%、消泡剂0.1~0.3%、防结皮剂0.1~0.5%、香精0.1~1.0%、余量为水；
所述纳米硅溶液为正硅酸乙酯的乙醇溶液；正硅酸乙酯与乙醇的质量比为1：（5~10）；
所述紫外光固化树脂为丙烯酸型光固化树脂、环氧型光固化树脂和聚氨酯型光固化树脂中的至少一种；
所述玻璃粉的颗粒的直径2.5～5.0μm，比重2.0~3.0 g/mL，莫氏硬度6.0~8.0；
所述木质纤维素的平均长度1~3mm，直径25～100μm；所述木质纤维素为满足以下条件的木质纤维素：质量百分数，40～50%纤维素，10～30%的半纤维素和20～30%的木质素；
所述增硬剂为双氨基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷中的一种以上；
所述紫外线吸收引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、安息香双甲醚、二苯基乙酮中的至少一种；
所述催干剂为2，2'- 联吡啶、1,10-菲咯琳、异辛酸钴中至少一种；
所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷、乙二醇硅氧烷中至少一种；
所述防结皮剂为甲乙酮肟、甲基异丁基酮肟、双戊烯中至少一种；
所述香精为薰衣草醇、乙酸薰衣草酯、β-突厥酮、玫瑰醚、α-白苏烯、槲皮素、矢车菊双甙、β-胡萝卜素中的一种以上。
2.根据权利要求1所述纳米甲醛封闭剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将纳米硅溶液、玻璃粉、木质纤维素、消泡剂和防结皮剂高速搅拌，获得混合物A；
（2）将增硬剂、紫外光固化树脂、紫外线吸收引发剂与步骤（1）的混合物A高速搅拌混合，得到混合物B；
（3）将催干剂、香精和混合物B搅拌混合，得到混合物C；
（4）向混合物C中加入水，混合均匀，得到纳米甲醛封闭剂。
3.根据权利要求2所述纳米甲醛封闭剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述高速搅拌的转速为13000～15000转/分，线速度不低于20~30 m/s，温度为40~60 ℃，搅拌1~2 小时；
步骤（2）中所述高速搅拌的条件为转速为10000～13000转/分，线速度不低于15~20 m/s，温度为30~40 ℃，搅拌1~2 小时；
步骤（3）中所述搅拌的条件为转速为5000～10000转/分，线速度不低于10~15 m/s，温度控制在20~30 ℃，搅拌1~2 小时。
4.根据权利要求2所述纳米甲醛封闭剂的制备方法，其特征在于：所述纳米甲醛封闭剂的粘度为2~8 mPa·s，pH值为7~9。
5.根据权利要求1所述纳米甲醛封闭剂的使用方法，其特征在于：所述纳米甲醛封闭剂通过涂布的方式使用；
所述纳米甲醛封闭剂涂布在装修材料的表面。
6.根据权利要求1所述纳米甲醛封闭剂的应用，其特征在于：所述纳米甲醛封闭剂用作空气净化剂。
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