CN115414774A - 一种可吸收甲醛的硅碳复合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机硅材料制备和环保技术领域，具体涉及一种可吸收甲醛的硅碳复合物及其制备方法和应用。本发明所制备的可吸收甲醛的硅碳复合物具有优异的吸收甲醛性能，可快速大量吸收甲醛，不仅能封闭吸收源自装饰材料中的甲醛，还能吸收空气中的游离甲醛，并且直接消除，达到净化室内空气的效果。可作为家具胶粘剂、底涂或单独包装使用。本发明施工方便，工艺简单，解决了工艺复杂、成本高昂等的技术问题，因此具有良好的实际应用之价值。
Description
技术领域
本发明属于有机硅材料制备和环保技术领域，具体涉及一种可吸收甲醛的硅碳复合物及其制备方法和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着房地产市场的蓬勃发展，各种硬装、软装等家具装饰材料应运而起。但由于家具产品中多含有甲醛，其在室内的挥发会造成严重的污染，影响人类的健康。甲醛长时间接触有可能导致癌变，同时，甲醛对婴幼儿以及孕妇的危害更为严重，可导致怀孕期间胎儿停止生长发育，甚者会致使胎儿畸形和流产；然而甲醛树脂被广泛应用于各种建筑材料，如木制产品、地板、胶合板、隔热材料等装修和装饰材料，这些会慢慢的不断释放甲醛，已成为常见的室内空气污染之一。
目前基本通过空气净化器、通风法、植物青蒿等甲醛吸附装置进行甲醛的吸收。此外，最为简易的手段为室内空气的长时间流通，可以带走和稀释室内的有害气体。但这些方法很难从源头上解决室内甲醛的污染问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可吸收甲醛的硅碳复合物及其制备方法和应用。本发明通过化学反应生成胺类化合物，可以快速吸收甲醛，从而从源头上解决室内甲醛污染问题。基于上述研究成果，从而完成本发明。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面，提供一种可吸收甲醛的硅碳复合物的制备方法，所述制备方法包括：
将氨基聚硅氧烷与活性炭混合加热搅拌后即得；其中加热温度控制为50～100℃，搅拌时间控制为4～12h；
所述氨基聚硅氧烷与活性炭的质量比为100～500：0.1～50。
本发明的第二个方面，提供上述制备方法得到的硅碳复合物。
本发明的第三个方面，提供一种甲醛去除剂，所述甲醛去除剂至少含有上述硅碳复合物。
本发明的第四个方面，提供上述硅碳复合物和/或甲醛去除剂在甲醛去除中的应用。
所述应用包括但不限于对含有甲醛的装修、装饰材料或空气中的游离甲醛的去除；具体的，进行应用时，上述硅碳复合物或甲醛去除剂可作为家具胶粘剂、底涂或单独包装使用，在此不做具体限定。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
(1)上述技术方案所制备的可吸收甲醛的硅碳复合物具有优异的吸收甲醛性能，不仅能封闭吸收源自装饰材料中的甲醛，还能吸收空气中的游离甲醛，并且直接消除，达到净化室内空气的效果。
(2)上述技术方案施工方便，工艺简单，解决了工艺复杂、成本高昂等的技术问题；
(3)上述技术方案所制备的可吸收甲醛的硅碳复合物性能优异，可快速大量吸收甲醛，因此具有良好的实际应用之价值。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，目前基本通过空气净化器、通风法、植物青蒿等甲醛吸附装置进行甲醛的吸收。此外，最为简易的手段为室内空气的长时间流通，可以带走和稀释室内的有害气体。但这些方法很难从源头上解决室内甲醛的污染问题。
有鉴于此，本发明提供一种可吸收甲醛的硅碳复合物及制备方法，使其具有从源头上解决室内甲醛污染问题的效果。具体的，醛和酮在酸性条件下可与胺反应，首先形成半缩醛的氮代类似物半缩醛胺，然后逐渐脱去一分子水形成碳氮双键。此官能团称为亚胺，又称席夫碱。醛胺缩合反应如下，可以看到，胺与醛酮反应生成亚胺：
而有些亚胺的制备，无需任何催化剂且反应迅速，只需将胺与羰基化合物简单混合即可。所以在此基础上，本发明提供一种可吸收甲醛的硅碳复合物及制备方法和应用，通过化学反应生成其他胺类化合物，可以快速吸收甲醛，而且具有从源头上解决室内甲醛污染问题的效果。
在本发明的一个典型具体实施方式中，提供一种可吸收甲醛的硅碳复合物的制备方法，所述制备方法包括：
将氨基聚硅氧烷与活性炭混合加热搅拌后即得；其中加热温度控制为50～100℃，搅拌时间控制为4～12h；
所述氨基聚硅氧烷与活性炭的质量比为100～500：0.1～50，优选为120～300：1～30。
所述氨基聚硅氧烷的粘度范围在2000-10000cP，优选为4000-8000cP。
所述氨基聚硅氧烷选自氨基硅油、氨基硅树脂、氨基偶联剂、氨基聚硅氧烷低聚体中的一种或多种；进一步优选为氨基硅树脂。
其中，所述氨基偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-N二甲基氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；优选的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或多种。
其中，所述活性炭其不做具体限定，在本发明的一个具体实施方式中，所述活性炭其每克表面积为500～1500m2；优选为800～1200m2。
本发明的又一具体实施方式中，加热反应条件具体为：在55～90℃条件下搅拌5～10h。
所述制备方法还包括将反应后产物进行减压蒸馏处理，冷却后得到膏状液体即得。
所述减压蒸馏处理用于去除水及低沸物等，温度为65～80℃，真空度-0.06～-0.10MPa；进一步优选为升温至70～80℃，真空度-0.08～-0.10MPa。
本发明的又一具体实施方式中，提供上述制备方法得到的硅碳复合物。本发明首先利用氨基聚硅氧烷与活性炭表面的羟基、羧基、内酯基等基团的化学反应，将氨基接枝到活性炭的内表面和外表面。再次利用氨基基团的水解缩聚，在活性炭的表面形成具有粘度的氨基硅氧烷聚合物。从而达到将活性炭在氨基硅氧烷聚合物中的均匀分散。此外，活性炭的加入不仅可以起到吸附甲醛的作用，还对氨基硅氧烷聚合物起到补强的作用，形成膏状液体。形成的硅碳复合物含有丰富的氨基基团，可以与家具表面及空气中的甲醛发生快速的化学反应，脱去水形成碳氮双键，从而达到化学除甲醛的目的。
本发明的又一具体实施方式中，提供一种甲醛去除剂，所述甲醛去除剂至少含有上述硅碳复合物。作为优选的，所述甲醛去除剂还可以含有其他任何可用于吸收和/或分解甲醛的物质，在此不做具体限定。
当然，所述甲醛去除剂除上述活性成分外，还可以包含辅料和/或载体，所述辅料和/或载体包括但不限于乳化剂、分散剂、稳定剂和溶剂等，本领域技术人员可根据实际情况进行选择添加使用。
因此，本发明的又一具体实施方式中，提供上述硅碳复合物和/或甲醛去除剂在甲醛去除中的应用。
所述应用包括但不限于对含有甲醛的装修、装饰材料或空气中的游离甲醛的去除。具体的，进行应用时，上述硅碳复合物或甲醛去除剂可作为家具胶粘剂、底涂或单独包装使用，在此不做具体限定。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
(1)将300份粘度为1000cP氨基硅树脂和30份活性炭混合，然后设置温度60℃，搅拌5h；
(2)升温至75℃，真空度-0.08MPA，进行减压蒸馏，冷却后得到膏状液体。
取膏状液体放入容器A1，再取一容器B1，里面放入部分含量37％甲醛溶液和A1，放于30℃真空干燥箱，记录测量天数与重量，每次测量前放入80℃真空干燥箱2h，烘干水分及其他物质，做得此表：
实施例2
(1)将120份粘度为5000cP氨基硅树脂和2份活性炭混合，然后设置温度60℃，搅拌6h；
(2)升温至75℃，真空度-0.09MPA，进行减压蒸馏，冷却后得到膏状液体。
取膏状液体放入容器A2，再取一容器B2，里面放入部分含量37％甲醛溶液和A2，放于30℃真空干燥箱，记录测量天数与重量，每次测量前放入80℃真空干燥箱2h，烘干水分及其他物质，做得此表：
实施例3
(1)将120份粘度为5000cP的氨基硅油和2份活性炭混合，然后设置温度80℃，搅拌8h；
(2)升温至75℃，真空度-0.085MPA，进行减压蒸馏，冷却后得到膏状液体。
取膏状液体放入容器A3，再取一容器B3，里面放入部分含量37％甲醛溶液和A3，放于30℃真空干燥箱，记录测量天数与重量，每次测量前放入80℃真空干燥箱2h，烘干水分及其他物质，做得此表：
实施例4
(1)将120份粘度为5000cP氨基聚硅氧烷低聚体和2份活性炭混合，然后设置温度90℃，搅拌4h；
(2)升温至75℃，真空度-0.09MPA，进行减压蒸馏，冷却后得到膏状液体。
取膏状液体放入容器A4，再取一容器B4，里面放入部分含量37％甲醛溶液和A4，放于30℃真空干燥箱，记录测量天数与重量，每次测量前放入80℃真空干燥箱2h，烘干水分及其他物质，做得此表：
实施例5
(1)将γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷三种硅烷偶联剂各70份和20份活性炭混合，然后设置温度70℃，搅拌4h；
(2)保温70℃，真空度-0.095MPA，进行减压蒸馏，冷却后得到膏状液体。
取膏状液体放入容器A5，再取一容器B5，里面放入部分含量37％甲醛溶液和A5，放于30℃真空干燥箱，记录测量天数与重量，每次测量前放入80℃真空干燥箱2h，烘干水分及其他物质，做得此表：
对比例1
(1)将120份粘度为8000cP的氨基硅油和2份活性炭混合，然后设置温度80℃，搅拌8h；
(2)升温至75℃，真空度-0.085MPA，进行减压蒸馏，冷却后得到膏状液体。
取膏状液体放入容器A0，再取一容器B0，里面放入部分含量37％甲醛溶液和A0，放于30℃真空干燥箱，记录测量天数与重量，每次测量前放入80℃真空干燥箱2h，烘干水分及其他物质，做得此表：
应注意的是、以上实例仅用于说明本发明的技术方案而非对其进行限制。尽管参照所给出的实例对本发明进行了详细说明、但是本领域的普通技术人员可根据需要对本发明的技术方案进行修改或者等同替换、而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种可吸收甲醛的硅碳复合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将氨基聚硅氧烷与活性炭混合加热搅拌后即得；其中加热温度控制为50～100℃，搅拌时间控制为4～12h；
所述氨基聚硅氧烷与活性炭的质量比为100～500：0.1～50。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨基聚硅氧烷的粘度范围在2000-10000cP。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨基聚硅氧烷选自氨基硅油、氨基硅树脂、氨基偶联剂、氨基聚硅氧烷低聚体中的一种或多种；进一步优选为氨基硅树脂。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氨基偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-N二甲基氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；优选的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或多种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，加热反应条件具体为：在55～90℃条件下搅拌5～10h。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括将反应后产物进行减压蒸馏处理，冷却后得到膏状液体即得；
所述减压蒸馏处理温度为65～80℃，真空度-0.06～-0.10MPa。
7.权利要求1-6任一项所述制备方法得到的硅碳复合物。
8.一种甲醛去除剂，其特征在于，所述甲醛去除剂至少含有权利要求7所述硅碳复合物。
9.如权利要求8所述甲醛去除剂，其特征在于，所述甲醛去除剂还包含辅料和/或载体。
10.权利要求7所述硅碳复合物和/或权利要求8或9所述甲醛去除剂在甲醛去除中的应用；
所述应用包括对含有甲醛的装修、装饰材料或空气中的游离甲醛的去除。
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