一種光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，將納米二氧化鈦粉末、納米硅藻泥粉末與粒料混勻后放入擠出機(jī)中，在擠出機(jī)的工作溫度為80℃～240℃下擠出并切粒得到光催化自潔凈母粒；在粒料中添加光催化自潔凈母粒，混勻后溶解于有機(jī)溶劑中，其中固形物的濃度為50g/L～100g/L，室溫?cái)嚢柚镣耆芙?，制得紡絲液；利用紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，得到光催化自潔凈納米纖維層；壓制成型得到光催化自潔凈納米纖維氈。本發(fā)明方法制備得到的纖維氈具有極高的比表面積，不僅能吸收有機(jī)物并將其有效分解，同時(shí)還能夠分解日常生活所產(chǎn)生的異味、調(diào)節(jié)環(huán)境濕度等，可以作為地毯、紡織服裝材料、醫(yī)用材料等。
【專利說明】一種光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紡織材料領(lǐng)域，具體涉及一種光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]由于各種原因?qū)е碌氖覂?nèi)空氣中有害物質(zhì)超標(biāo)，進(jìn)而影響人體健康的室內(nèi)環(huán)境污染行為。有害物包括甲醛、苯、氨、放射性氡等。隨著污染程度加劇，人體會(huì)產(chǎn)生亞健康反應(yīng)甚至威脅到生命安全。因此，室內(nèi)空氣污染是日益受到重視的人體危害之一。從目前檢測(cè)分析，室內(nèi)空氣污染物的主要來源主要有以下幾個(gè)方面:建筑及室內(nèi)裝飾材料、室外污染物、燃燒產(chǎn)物和人的活動(dòng)。I)油漆、膠合板、刨花板、泡沫填料、內(nèi)墻涂料、塑料貼面等材料均含有甲醛、苯，甲苯、乙醇、氯仿等有機(jī)蒸氣，以上物質(zhì)都具有相當(dāng)?shù)闹掳┬浴?)建筑物中石材、地磚、瓷磚中的放射性物質(zhì)形成的氡，這是一種無色無味的天然放射性氣體，對(duì)人體危害極大。3)室外污染物的污染，室外大氣的嚴(yán)重污染和生態(tài)環(huán)境的破壞，使人們的生存條件十分惡劣，加劇了室內(nèi)空氣的污染。4)燃燒產(chǎn)物造成的室內(nèi)空氣污染，做飯與吸煙是室內(nèi)燃燒的主要污染，廚房中的油煙和香煙中的煙霧成分極其復(fù)雜，目前已經(jīng)分析出的3800多種物質(zhì)，它們?cè)诳諝庵幸詺鈶B(tài)、氣溶膠態(tài)存在。其中氣態(tài)物質(zhì)占90%，其中許多物質(zhì)具有致癌性。5)人體自身的新陳代謝及各種生活廢棄物的揮發(fā)成分也是造成室內(nèi)空氣污染的一個(gè)原因。人在室內(nèi)活動(dòng)，除人體本身通過呼吸道、皮膚、汗腺可排出大量污染物外，其它日常生活，如化妝、滅蟲等也會(huì)造成空氣污染，因此房間內(nèi)人數(shù)過多時(shí)，會(huì)使人疲倦、頭昏，甚至休克。另外人在室內(nèi)活動(dòng)，會(huì)增加室內(nèi)溫度，促使細(xì)菌、病毒等微生物大量繁殖。特別是在一些中小學(xué)校更加嚴(yán)重。
[0003]活性炭是由含炭為主的物質(zhì)作原料，經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面積，能有效地去除色度、臭味，能有效吸附氯代烴、有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑，還能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二甲苯酚、苯酚、DDTJ氏劑、烷基苯磺酸及許多酯類和芳烴化合物?；钚蕴恳驯粡V泛應(yīng)用于石化行業(yè)、電力行業(yè)、化工行業(yè)、食品行業(yè)、環(huán)保行業(yè)等的水體和氣體凈化。
[0004]硅藻泥采取生活在數(shù)百萬年前的水生浮游類生物一硅藻沉積而成的天然物質(zhì)，主要成分為蛋白石，富含多種有益礦物質(zhì)，質(zhì)地輕軟，電子顯微鏡顯示其粒子表面具有無數(shù)微小的孔穴，孔隙率達(dá)90%以上，比表面積高達(dá)65m2/g。正是這種突出的分子篩結(jié)構(gòu)，決定了其獨(dú)特的功能一具有極強(qiáng)的物理吸附性能和離子交換性能，在墻面大面積噴水，能吸收大量水，說明吸附性極強(qiáng)，并緩慢持續(xù)釋放負(fù)氧離子，能有效分解甲醛、苯、氡氣等有害致癌物質(zhì)。
[0005]二氧化鈦對(duì)很多有機(jī)污染物吸附較強(qiáng)、催化氧化活性高，因此它在環(huán)境污染治理方面扮演極其重要的角色，被廣泛用于光催化處理多種有機(jī)物。近年來，二氧化鈦成為最受人們青睞的一種綠色環(huán)保型光催化劑。
[0006]靜電紡絲以其制造裝置簡(jiǎn)單、紡絲成本低廉、可紡物質(zhì)種類繁多、工藝可控等優(yōu)點(diǎn)，已成為有效制備納米纖維材料的主要途徑之一。而且靜電紡絲獲得的纖維比表面積比較大。將活性炭、硅藻泥和二氧化鈦等物質(zhì)摻入靜電紡絲的納米纖維材料中，即可獲得超出一般纖維材料的吸附性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，包括如下步驟:
[0010](I)將納米二氧化鈦粉末、納米硅藻泥粉末與粒料混勻后放入擠出機(jī)中，其中，各組分的質(zhì)量百分比為:納米二氧化鈦粉末15%?40%、納米硅藻泥粉末10%?40%、余量為粒料，在擠出機(jī)的工作溫度為80°C?240°C下擠出并切粒得到光催化自潔凈母粒；
[0011](2)在粒料中添加步驟(I)制備得到的光催化自潔凈母粒，其中，粒料和光催化自潔凈母粒組成的混合料中，光催化自潔凈母粒的質(zhì)量百分含量為5% -10%，余量為粒料，混勻后溶解于有機(jī)溶劑中，其中固形物的濃度為50g/L?100g/L,室溫?cái)嚢柚镣耆芙?制得紡絲液；
[0012](3)利用步驟(2)制得的紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，得到光催化自潔凈納米纖維層；壓制成型得到光催化自潔凈納米纖維氈。
[0013]步驟(I)中，所述的納米二氧化鈦粉末粒徑為5?10nm。
[0014]步驟(I)中，所述的納米硅藻泥粉末由如下重量份數(shù)的組分組成:活性炭白粉35?50份、娃藻泥35?45份、稀土激活劑5?10份組成。
[0015]其中，所述的稀土激活劑為YP04:Ce，Th或MgSrBF3:Eu。
[0016]其中，所述的納米硅藻泥粉末中，各組分的粒徑為50?lOOnm，BET表面積為5?300m2/g。
[0017]步驟(I)和(2)中，所述的粒料為聚酰胺粒料、聚丙烯腈粒料、聚酯粒料、聚乳酸、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮或醋酸纖維素。
[0018]步驟⑵中，所述的有機(jī)溶劑為甲酸、四氫呋喃、N，N_ 二甲基甲酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、乙醇或丙酮。
[0019]步驟(3)中，靜電紡絲工藝中，使用的注射器規(guī)格為10ml，針頭規(guī)格為平頭，7號(hào)針。
[0020]步驟(3)中，靜電紡絲條件為，電壓12?20KV，距離7?10cm，進(jìn)樣速率0.3?
1.0ml/h，溫度 25 ?35。。。
[0021]步驟(3)中，壓制成型的條件為，先用80?150°C壓制10s，再用150?240°C壓制IOs0
[0022]本發(fā)明方法制得的光催化自潔凈納米纖維氈，可以作為地毯、醫(yī)用材料、紡織服裝材料等廣泛應(yīng)用于家裝建材、紡織工業(yè)、醫(yī)藥保健、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
[0023]有益效果:本發(fā)明制備的地毯纖維材料不僅能吸收有機(jī)物并將其有效分解，同時(shí)還能夠分解日常生活所產(chǎn)生的異味、調(diào)節(jié)環(huán)境濕度，而且制作工藝簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)，應(yīng)用本發(fā)明的纖維材料制造的地毯具有凈化空氣，分解有害物質(zhì)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】[0024]根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]一種光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，包括如下步驟:
[0027](I)光催化自潔凈母粒的制備
[0028]將市售的納米二氧化鈦粉末(質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑5_10nm)150g、納米硅藻泥粉末IOOg(其中，活性炭白粉(質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑為50-100nm，BET表面積為5_300m2/g)43.75g、硅藻泥(質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑為50-100nm，BET表面積為5_300m2/g) 43.75g、YP04:Ce，Th (質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑為50-100nm，BET表面積為5_300m2/g) 12.5g)與聚酰胺粒料750g，混勻后放入擠出機(jī)中，在擠出機(jī)的工作溫度為180°C下擠出并切粒得到光催化自潔凈母粒；
[0029](2)紡絲液的制備
[0030]在19000g聚酰胺粒料中添加步驟(I)中制備好的光催化自潔凈母粒lOOOg，混勻后溶解于400L甲酸中，室溫?cái)嚢柚镣耆芙猓频眉徑z液；
[0031](3)纖維氈的制備
[0032]用IOml注射器(7#平頭針)抽取紡絲液，固定在靜電紡絲裝置上，固定靜電壓20KV，接收距離為7cm，進(jìn)樣速率為0.3ml/h，在溫度25°C下進(jìn)行電紡，得到光催化自潔凈納米纖維層，再用150°C壓制10s，再用150°C壓制10s，得到光催化自潔凈納米纖維氈。實(shí)施例2:
[0033]一種光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，包括如下步驟:
[0034](I)光催化自潔凈母粒的制備
[0035]將市售的納米二氧化鈦粉末(質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑5_10nm)40g、納米硅藻泥粉末40g (其中，活性炭白粉(質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑為50-100nm，BET表面積為5_300m2/g) 20g、硅藻泥(質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑為 50-100nm，BET 表面積為 5_300m2/g) 18g、MgSrBF3: Eu (質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑為 50_100nm，BET表面積為5-300m2/g) 2g)與聚乳酸粒料20g，混勻后放入擠出機(jī)中，在擠出機(jī)的工作溫度為240°C下擠出并切粒得到光催化自潔凈母粒；
[0036](2)紡絲液的制備
[0037]在900g聚乳酸粒料中添加步驟(I)中制備好的光催化自潔凈母粒100g，混勻后溶解于10L三氯甲烷中，室溫?cái)嚢柚镣耆芙猓频眉徑z液；
[0038](3)纖維氈的制備
[0039]用IOml注射器(7#平頭針)抽取紡絲液，固定在靜電紡絲裝置上，固定靜電壓12KV，接收距離為10cm，進(jìn)樣速率為lml/h，在溫度35°C下進(jìn)行電紡，得到光催化自潔凈納米纖維層，再用80°C壓制10s，再用150°C壓制10s，得到光催化自潔凈納米纖維氈。
[0040]實(shí)施例3:
[0041]一種光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，包括如下步驟:
[0042](I)光催化自潔凈母粒的制備
[0043]將市售的納米二氧化鈦粉末(質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑5_10nm)30g、納米硅藻泥粉末29.9g(活性炭白粉(質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑為50-100nm，BET表面積為5_300m2/g) 13.3g、硅藻泥(質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑為50-100nm，BET表面積為5_300m2/g) 13.3g、MgSrBF3:Eu (質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)粒徑為50-100nm，BET表面積為5_300m2/g) 3.3g)與聚丙烯腈粒料40g，混勻后放入擠出機(jī)中，在擠出機(jī)的工作溫度為200°C下擠出并切粒得到光催化自潔凈母粒；
[0044](2)紡絲液的制備
[0045]在1235g聚丙烯腈粒料中添加步驟(1)中制備好的光催化自潔凈母粒99.9g，混勻后溶解于17.8L N，N’ - 二甲基甲酰胺中，室溫?cái)嚢柚镣耆芙?，制得紡絲液；
[0046](3)纖維氈的制備
[0047]用IOml注射器(7#平頭針)抽取紡絲液，固定在靜電紡絲裝置上，固定靜電壓15KV，接收距離為8cm，進(jìn)樣速率為0.5ml/h，在溫度30°C下進(jìn)行電紡，得到光催化自潔凈納米纖維層，再用150°C壓制10s，再用240°C壓制10s，得到光催化自潔凈納米纖維氈。
[0048]實(shí)施例4:
[0049]本發(fā)明制備的光催化自潔凈納米纖維氈性質(zhì)如下表:
[0050]
【權(quán)利要求】
1.一種光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將納米二氧化鈦粉末、納米硅藻泥粉末與粒料混勻后放入擠出機(jī)中，其中，各組分的質(zhì)量百分比為:納米二氧化鈦粉末15%?40%、納米硅藻泥粉末10%?40%、余量為粒料，在擠出機(jī)的工作溫度為80°C?240°C下擠出并切粒得到光催化自潔凈母粒； (2)在粒料中添加步驟(I)制備得到的光催化自潔凈母粒，其中，粒料和光催化自潔凈母粒組成的混合料中，光催化自潔凈母粒的質(zhì)量百分含量為5% -10%，余量為粒料，混勻后溶解于有機(jī)溶劑中，其中固形物的濃度為50g/L?100g/L,室溫?cái)嚢柚镣耆芙?制得紡絲液； (3)利用步驟(2)制得的紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，得到光催化自潔凈納米纖維層；壓制成型得到光催化自潔凈納米纖維氈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述的納米二氧化鈦粉末粒徑為5?10nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述的納米硅藻泥粉末由如下重量份數(shù)的組分組成:活性炭白粉35?50份、硅藻泥35?45份、稀土激活劑5?10份組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，其特征在于，所述的稀土激活劑為 YP04:Ce，Th 或 MgSrBF3:Eu。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，其特征在于，所述的納米硅藻泥粉末中，各組分的粒徑為50?lOOnm，BET表面積為5?300m2/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(I)和⑵中，所述的粒料為聚酰胺粒料、聚丙烯腈粒料、聚酯粒料、聚乳酸、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮或醋酸纖維素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的有機(jī)溶劑為甲酸、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、乙醇或丙酮。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，靜電紡絲工藝中，使用的注射器規(guī)格為IOml，針頭規(guī)格為平頭，7號(hào)針。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，靜電紡絲條件為，電壓12?20KV，距離7?10cm，進(jìn)樣速率0.3?1.0ml/h，溫度25?35。。。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，壓制成型的條件為，先用80?150°C壓制10s，再用150?240°C壓制10s。
【文檔編號(hào)】D01D5/00GK103966769SQ201410191673
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】湯佳鵬, 葛彥 申請(qǐng)人:南通大學(xué)