CN110420556A - 一种除甲醛全热交换膜及其制备方法 - Google Patents

一种除甲醛全热交换膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种除甲醛全热交换膜及其制备方法，该交换膜包括多孔基膜和涂覆在所述多孔基膜上的含有除甲醛材料的高分子膜，该制备方法包括：将除甲醛材料和高分子膜成膜物质加入到溶剂中，混合均匀，经滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将涂布溶液涂覆到多孔基膜，并干燥，在多孔基膜上形成含有除甲醛材料的高分子膜，得到除甲醛全热交换膜。除甲醛全热交换膜包括多孔基膜和涂覆在所述多孔基膜上的高分子膜，本发明除甲醛全热交换膜具有持续的除甲醛功效和较高的焓回收性能，可用于新风***的全热交换芯中。

Description

一种除甲醛全热交换膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及全热交换膜及其制备方法领域，具体涉及一种除甲醛全热交换膜及其制备方法。
背景技术
别墅、网吧、办公楼等新装修场地中含大量甲醛等有害气体，而甲醛是一种对人类危害极大的物质，甲醛浓度过高会引起急性中毒，表现为咽喉烧灼痛、呼吸困难、肺水肿、过敏性紫癜、过敏性皮炎、肝转氨酶升高、黄疸等。使用新风***，可有效改善别墅、网吧、办公楼等新装修场地各种室内空气品质问题、减少及抑制相关疾病的发生率，改善民生。带有全热交换功能的新风***可在保持室内空气流通、获得新鲜空气的同时，通过外来新鲜空气与排出的混浊空气在全热交换膜上进行的能量和湿度的交换，调节室内空气质量，并具有显著的节能效果。当前国内企业大都使用价格低廉的全热交换纸，存在漏风率高、热交换效率能效比低，明显降低新风的空气质量和节能效果。而高气密性的全热交换膜能够有效降低漏风率，但未能消除室内的甲醛等污染物，带来潜在的危害。因此，开发出除甲醛功能的全热交换膜是本领域迫切需要的方向。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种除甲醛全热交换膜及其制备方法，制备工艺简单，具有持续的消除甲醛效果，低成本且使用方便，尚未见公开报道。
本发明采用如下技术方案：
一种除甲醛全热交换膜，包括多孔基膜和涂覆在所述多孔基膜上的含有除甲醛材料的高分子膜，所述的含有除甲醛材料的高分子膜由以下重量份的原料制成：
高分子成膜物质 3～20份；
除甲醛材料 0.05～5份；
溶剂 30～300份。
进一步优选，所述的含有除甲醛材料的高分子膜由以下重量份的原料制成：
高分子成膜物质 5～12份；
除甲醛材料 0.1～2.2份；
溶剂 70～200份。
所述的高分子成膜物质为聚氨酯乳液和异氰酸酯的混合物、聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、醋酸纤维素、硝化纤维素、磺化聚醚砜、磺化三元乙丙橡胶、磺化苯乙烯-丁二烯共聚物、磺化聚苯醚中的一种或两种以上(包括两种)。所述的高分子成膜物质具有氨基、羟基、磺酸基等强极性官能团，能够促进水分子的溶解和扩散，具有较高的透湿性。
所述的除甲醛材料为石墨烯-二氧化钛复合物、电气石粉、负离子粉中的一种或两种以上(包括两种)。所述的石墨烯-二氧化钛复合物含有一定量的铂，能够以纳米尺度形态均匀分散于溶剂中，对甲醛等有机小分子进行催化氧化，变成无害的二氧化碳，具有效率高的优势。然而石墨烯-二氧化钛复合物还具有成本高的特点，并显著增大溶液的粘度，不利于控制成本和后续的涂布工艺。所述的电气石粉以微米颗粒形态分散于溶液中，具有长期释放负离子功能，降解甲醛。所述的负离子粉能够溶解于溶剂中，并通过负离子降解甲醛。因此，将石墨烯-二氧化钛复合物和电气石粉、负离子粉进行复配，不仅能够保证除甲醛功效，还能平衡涂布工艺和产品成本。
所述的溶剂为由四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、甲苯、丁酮、水、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上(包括两种)。
所述的高分子成膜物质为硝化纤维素或醋酸纤维素，所述的溶剂为由质量百分数40％四氢呋喃、质量百分数35％乙酸乙酯和质量百分数25％乙醇组成的混合溶剂。
所述的高分子成膜物质为磺化聚醚砜，所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
所述的高分子成膜物质为聚氨酯乳液和异氰酸酯的混合物、聚乙烯醇、甲基纤维素，所述的溶剂为水；
所述的高分子成膜物质为乙基纤维素，所述的溶剂为乙醇
进一步优选，所述的含有除甲醛材料的高分子膜由以下重量份的原料制成：
高分子成膜物质 12份；
除甲醛材料 1.1份；
溶剂 70份；
所述的高分子成膜物质为聚氨酯乳液和异氰酸酯混合物，其中，聚氨酯乳液为10份，异氰酸酯为2份；
所述的除甲醛材料为石墨烯-二氧化钛复合物和负离子粉，其中，石墨烯-二氧化钛复合物为0.1份，负离子粉为1份；
所述的溶剂为去离子水；
所述的多孔基膜为聚丙烯微孔膜。
该除甲醛全热交换膜在38度、90％相对湿度下具有高达3107g/m2/24h的透湿量和99％的甲醛去除率，效果十分优异。
进一步优选，所述的含有除甲醛材料的高分子膜由以下重量份的原料制成：
高分子成膜物质 5份；
除甲醛材料 2份；
溶剂 200份。
所述的高分子成膜物质为磺化聚醚砜；
所述的除甲醛材料为石墨烯-二氧化钛复合物和负离子粉，其中，石墨烯-二氧化钛复合物为0.2份，电气石粉为1.8份。
所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
所述的多孔基膜为聚偏氟乙烯微孔膜。
该除甲醛全热交换膜在38度、90％相对湿度下具有高达3557g/m2/24h的透湿量和99％的甲醛去除率，效果十分优异。
一种除甲醛全热交换膜的制备方法，包括以下步骤：
将除甲醛材料和高分子膜成膜物质加入到溶剂中，混合均匀，经滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将涂布溶液涂覆到多孔基膜，之后干燥，在多孔基膜上形成含有除甲醛材料的高分子膜，得到除甲醛全热交换膜。
所述的多孔基膜具有直径0.1-50μm的微孔，优选孔隙率为70-85％。
所述的多孔基膜的厚度为5-250μm，进一步优选，为5-50μm。
所述的涂布溶液涂覆的厚度为2-50μm，进一步优选，为5-30μm。
所述的多孔基膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯微孔膜、聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚丙烯腈微孔膜、纤维素微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜中的一种。
本发明中，除甲醛全热交换膜材包括多孔基膜和涂覆在所述多孔基膜上的含有除甲醛材料的高分子膜，使得本发明除甲醛膜具有较高水蒸气透过率和消除甲醛的能力，可用于空气净化设备。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
一、高分子膜含有石墨烯-二氧化钛复合物、电气石粉、负离子粉等除甲醛材料，具有良好的去除甲醛效果。
二、高分子成膜物质包括聚氨酯、聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、醋酸纤维素、硝化纤维素、磺化聚醚砜、磺化三元乙丙橡胶、磺化苯乙烯-丁二烯共聚物、磺化聚苯醚等高分子材料，具有氨基、羟基、磺酸基等强极性官能团，能够促进水分子的溶解和扩散，具有较高的透湿性。
三、多孔基膜具有高达70-85％的孔隙率，高孔隙率能够加快水蒸气扩散。
四、本发明的除甲醛全热交换膜在38度、90％相对湿度下具有高达2800-3500g/m2/24h的透湿量和不低于80％的甲醛去除率。
具体实施方式
实施例1
室温25℃下将5g硝化纤维素衍生物(河南创越化工CK2747)和0.1g石墨烯-二氧化钛复合物(珠海市东盛慧谷新材料科技有限公司)加入到120g的质量百分数40％四氢呋喃、质量百分数35％乙酸乙酯和质量百分数25％乙醇组成的混合溶剂中，搅拌24h至完全溶解。经400目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将30μm厚的溶液涂布到聚乙烯微孔膜(美国陶氏杜邦，特卫强1056，孔隙率为80％)上，并在40℃烘箱内干燥，得到除甲醛全热交换膜。
实施例2
室温25℃下将10g聚氨酯乳液(万华化学集团，1651)、2g固化剂异氰酸酯、0.1g石墨烯-二氧化钛复合物(珠海市东盛慧谷新材料科技有限公司)、1g负离子粉(灵寿县豪坤矿产品加工厂)加入到70g的去离子水中，搅拌至分散均匀。经400目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将5μm厚的溶液涂布到聚丙烯微孔膜(芜湖华美微孔滤膜厂，孔隙率为80％)上，并在60℃下干燥，得到除甲醛全热交换膜。
实施例3
室温25℃下将5g磺化聚醚砜(常州市科特化工有限公司)、0.2g石墨烯-二氧化钛复合物(珠海市东盛慧谷新材料科技有限公司)、1.8g电气石粉(灵寿县豪坤矿产品加工厂325目)加入到200g的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌24h至充分溶解。经300目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将10μm厚的溶液涂覆到聚偏氟乙烯微孔膜(江苏蓝天沛尔膜业有限公司，孔隙率为85％)上，并在180℃下干燥，得到高透湿除甲醛全热交换膜。
实施例4
室温25℃下将5g醋酸纤维素(四川普什CS)和0.1g石墨烯二氧化钛(珠海市东盛慧谷新材料科技有限公司)加入到200g的质量百分数40％四氢呋喃、质量百分数35％乙酸乙酯和质量百分数25％乙醇组成的混合溶剂中，搅拌24h至完全溶解。经400目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将30μm厚的溶液涂布到聚乙烯微孔膜(美国陶氏杜邦，特卫强1056，孔隙率为80％)上，并在40℃烘箱内干燥，得到除甲醛全热交换膜。
实施例5
95℃下将5g聚乙烯醇(安徽皖维集团1799)、1.2g电气石粉(灵寿县豪坤矿产品加工厂325目)和0.2g负离子粉(灵寿县豪坤矿产品加工厂)加入到110g的水中，搅拌24h至完全溶解。冷却，经400目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将30μm厚的溶液涂布到聚乙烯微孔膜(美国陶氏杜邦，特卫强1056，孔隙率为80％)上，并在40℃烘箱内干燥，得到除甲醛全热交换膜。
实施例6
室温25℃下将5g甲基纤维素(美国亚什兰A15LV)、0.1g石墨烯二氧化钛(珠海市东盛慧谷新材料科技有限公司)和0.6g负离子粉(灵寿县豪坤矿产品加工厂)加入到95g的水中，搅拌24h至完全溶解。经400目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将30μm厚的溶液涂布到聚乙烯微孔膜(美国陶氏杜邦，特卫强1056，孔隙率为80％)上，并在40℃烘箱内干燥，得到除甲醛全热交换膜。
实施例7
室温25℃下将5g乙基纤维素(美国亚什兰T10)和1.6g负离子粉(灵寿县豪坤矿产品加工厂)加入到100g的乙醇中，搅拌24h至完全溶解。经400目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将30μm厚的溶液涂布到聚乙烯微孔膜(美国陶氏杜邦，特卫强1056，孔隙率为80％)上，并在40℃烘箱内干燥，得到除甲醛全热交换膜。
对比例1
95℃下将5g聚乙烯醇(安徽皖维集团1799)加入到110g的水中，搅拌24h至完全溶解。冷却，经400目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将30μm厚的溶液涂布到聚乙烯微孔膜(美国陶氏杜邦，特卫强1056，孔隙率为80％)上，并在40℃烘箱内干燥，得到除甲醛全热交换膜。
对比例2
室温25℃下将5g磺化聚醚砜(常州市科特化工有限公司)加入到200g的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌24h至充分溶解。经300目的滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将10μm厚的溶液涂覆到聚偏氟乙烯微孔膜(江苏蓝天沛尔膜业有限公司，孔隙率为85％)上，并在180℃下干燥，得到全热交换膜。
透湿量测试方法：在23±2℃、50±2％相对湿度下，参照《GBT12704.2-2009纺织品织物透湿性试验方法第2部分：蒸发法》的方法A。
除甲醛测试方法：《JC/T 1074-2008室内空气净化功能涂覆材料净化性能》，将3μL甲醛注入内壁为玻璃、容积为1m3、装有15W风扇的试验舱中，1h后按GB/T 16129-1995进行比较，得出净化效率(去除率)。
实施例1-7和对比例1-2的性能如表所示。
因此，本发明制备的除甲醛全热交换膜具有较高的水蒸气透过率和优异的除甲醛能力，应除甲醛全热交换膜能够获得高湿度交换能力和强除甲醛能力的全热交换芯，具有良好的应用前景。

Claims (10)

1.一种除甲醛全热交换膜，其特征在于，包括多孔基膜和涂覆在所述多孔基膜上的含有除甲醛材料的高分子膜，所述的含有除甲醛材料的高分子膜由以下重量份的原料制成：
高分子成膜物质 3～20份；
除甲醛材料 0.05～5份；
溶剂 30～300份。
2.根据权利要求1所述的除甲醛全热交换膜，其特征在于，所述的含有除甲醛材料的高分子膜由以下重量份的原料制成：
高分子成膜物质 5～12份；
除甲醛材料 0.1～2.2份；
溶剂 70～200份。
3.根据权利要求1或2所述的除甲醛全热交换膜，其特征在于，所述的高分子成膜物质为聚氨酯乳液和异氰酸酯的混合物、聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、醋酸纤维素、硝化纤维素、磺化聚醚砜、磺化三元乙丙橡胶、磺化苯乙烯-丁二烯共聚物、磺化聚苯醚中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1或2所述的除甲醛全热交换膜，其特征在于，所述的除甲醛材料为石墨烯-二氧化钛复合物、电气石粉、负离子粉中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1或2所述的除甲醛全热交换膜，其特征在于，所述的溶剂为由四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇、甲苯、丁酮、水、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上(包括两种)。
6.根据权利要求1或2所述的除甲醛全热交换膜，其特征在于，所述的高分子成膜物质为硝化纤维素或醋酸纤维素，所述的溶剂为由四氢呋喃、乙酸乙酯和乙醇组成的混合溶剂；
所述的高分子成膜物质为磺化聚醚砜，所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
所述的高分子成膜物质为聚氨酯乳液和异氰酸酯的混合物、聚乙烯醇或甲基纤维素，所述的溶剂为水；
所述的高分子成膜物质为乙基纤维素，所述的溶剂为乙醇。
7.根据权利要求1所述的除甲醛全热交换膜，其特征在于，所述的含有除甲醛材料的高分子膜由以下重量份的原料制成：
高分子成膜物质 12份；
除甲醛材料 1.1份；
溶剂 70份；
所述的高分子成膜物质为聚氨酯乳液和异氰酸酯混合物，其中，聚氨酯乳液为10份，异氰酸酯为2份；
所述的除甲醛材料为石墨烯-二氧化钛复合物和负离子粉，其中，石墨烯-二氧化钛复合物为0.1份，负离子粉为1份；
所述的溶剂为去离子水；
所述的多孔基膜为聚丙烯微孔膜。
8.根据权利要求1所述的除甲醛全热交换膜，其特征在于，所述的含有除甲醛材料的高分子膜由以下重量份的原料制成：
高分子成膜物质 5份；
除甲醛材料 2份；
溶剂 200份；
所述的高分子成膜物质为磺化聚醚砜；
所述的除甲醛材料为石墨烯-二氧化钛复合物和负离子粉，其中，石墨烯-二氧化钛复合物为0.2份，电气石粉为1.8份；
所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
所述的多孔基膜为聚偏氟乙烯微孔膜。
9.根据权利要求1～8任一项所述的除甲醛全热交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将除甲醛材料和高分子膜成膜物质加入到溶剂中，混合均匀，经滤网过滤，得到涂布溶液，用网纹辊将涂布溶液涂覆到多孔基膜，之后干燥，在多孔基膜上形成含有除甲醛材料的高分子膜，得到除甲醛全热交换膜。
10.根据权利要求9所述的除甲醛全热交换膜的制备方法，其特征在于，所述的多孔基膜的孔隙率为70-85％；
所述的涂布溶液涂覆的厚度为2-50μm。
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