專利名稱：包結富集-光催化型空氣凈化紙的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于室內(nèi)空氣凈化領域，特別是涉及一種包結富集-光催化型空氣凈化紙。
技術背景現(xiàn)代人一天之中有90%的時間在室內(nèi)度過，因此，室內(nèi)空氣質量對人體健康十分重要。 然而，人本身的活動、許多新型建筑裝修材料等都是重要的室內(nèi)空氣污染源?，F(xiàn)代建筑材料、 裝修材料、脲醛絕熱材料和粘結樹脂、地毯、織物、氣溶膠型清潔劑、空氣清新劑、護理品、 殺蟲劑等都會產(chǎn)生許多化學物質，其中有些已知至少對實驗動物是致癌物，許多物質高濃度 時毒性較高。揮發(fā)性有機物(VOCs)，是近幾年室內(nèi)污染的熱點問題，苯系物是密閉環(huán)境中主要的污染 物。且新裝修居室內(nèi)苯系物濃度很高，每立方米中可達1-2 mg，甚至更高。如果短時間內(nèi)吸 入較高濃度的甲苯會導致急性中毒，如甲苯在空氣中的濃度達200 mg/m3，吸入8h后，會出 現(xiàn)疲倦、惡心、頭疼、嗜眠等癥狀。而長期接觸低濃度甲苯可導致慢性中毒，如引起神經(jīng)衰 弱綜合征，肝腫大，女工月經(jīng)異常、皮膚干燥、皸裂、皮炎等。甚至流行病學研究表明，接 觸高濃度的苯具有發(fā)生急性非淋巴細胞性白血病的危險。國際癌癥研究機構匯集了認為苯是 致白血病物質的證據(jù)。有研究證明經(jīng)口投予受試動物苯也會引發(fā)固體瘤。急性高濃度的苯可 引起中樞神經(jīng)抑制和發(fā)育不全性白血病。但一般室內(nèi)的苯濃度都很低，還不足以引起成人發(fā) 生白血病。然而據(jù)最近的報道，北京兒童醫(yī)院自2000年開始接診白血病患兒時進行了家庭居 住環(huán)境調(diào)査，結果發(fā)現(xiàn)90%的患兒家中半年內(nèi)曾經(jīng)裝修，而且多為豪華裝修，因此推測可能 與嚴重的室內(nèi)空氣苯、苯乙烯、放射性污染有關。目前新裝修的房屋內(nèi)廣泛使用的空氣凈化方式有以下幾種 一是通風放氣，但是通風放 氣并不能徹底去除空氣中的有害氣體分子，這是由于有害氣體分子的釋放過程是一個長期緩 慢的過程。并且單靠通風放氣并不能徹底解決其本質問題，而且這種方式給人帶來的潛在的 隱患和認識誤區(qū)更大。二是使用活性炭吸附，活性炭吸附效果雖好，但是活性炭在室內(nèi)的使 用量少，與有機分子的接觸幾率小，且無自凈功能，因此效率不高且很可能會造成二次污染。 三是使用光催化劑，將光催劑固載在玻璃、陶瓷、日光燈管和活性炭上，但這些都面臨一個 問題，那就是光催化劑的固載量少，揮發(fā)性有機物能與光催化劑接觸的機率小，且隨著揮發(fā) 性有機物被分解，其濃度降低隨之圍繞在基材周圍的濃度降低，從而導致光催化效率降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種可將室內(nèi)含苯有機污染物包結催化降解的包結富集-光催化型空氣凈化紙。采用的技術路線是將納米二氧化鈦和環(huán)糊精作為涂料組分添加到涂料中，并將該涂料涂 布在紙質基材上，干燥固化即得包結富集-光催化型空氣凈化紙。其中涂布方法可采用印刷法、噴涂法或浸漬法。包結富集-光催化型空氣凈化紙的制備方法及其催化降解實驗如下1、 包結富集-光催化型空氣凈化紙的制備本發(fā)明是將含功能組分的涂料涂覆在紙質基材上制成的。制備方法如下稱取一定比例的 納米二氧化鈦和環(huán)糊精分散于熱水中，然后用超聲波清洗器超聲分散30min，并將分散好的功 能組分添加到含一定量顏料、粘合劑、增稠劑、分散劑和消泡劑的涂料中，高速攪拌。最后將 分散均勻的涂料涂覆在紙質基材上，干燥固化，即得包結富集-光催化型空氣凈化紙。2、 模擬密封裝置模擬裝置采用的是容積為6 L的棕色細口瓶，并用膠塞封口密閉。在膠塞中心位置打一 個能與口徑24誦，長為350mm的石英套管緊密接觸的孔，將石英套管穿過膠塞孔插入瓶內(nèi)； 并在石英套管旁打一個能與0. 1毫升的移液管緊密接觸的孔，然后將0. 1毫升的移液管穿過 孔徑插入細口瓶中部，緊接著用乳膠管套住移液管的另一端，并用螺旋水止夾緊乳膠管，以 防漏氣。取氣時用50毫升的全玻璃注射器直接扎破乳膠管即可。最后在膠塞外表面，與石英 套管及移液管接觸處用水玻璃密封，以防氣體泄漏。紫外燈可直接放入石英套管內(nèi)，實驗裝 置圖見附圖1。3、 揮發(fā)性有機氣體的光催化分解首先將涂覆不同涂料的涂布紙放入棕色細口瓶內(nèi)，沿瓶壁展開。然后用微量取樣器取苯、 甲苯或二甲苯2微升，滴于圖1所示棕色細口瓶內(nèi)，立即用膠塞密閉，并在膠塞與細口瓶口 處用水玻璃密封，以防氣體泄漏。按上述方法配制的苯、甲苯、二甲苯等苯系物在細口瓶內(nèi)的濃度約為0.292 mg/L。將細 口瓶靜置18個小時以平衡細口瓶內(nèi)被測氣體濃度，然后打開紫外燈，照射6個小時，并于關 閉紫外燈后1-2小時開始測試。這1-2小時為平衡氣體時間。這是由于紫外燈照射6小時后， 紫外燈發(fā)熱較嚴重，引起瓶內(nèi)被測氣體溫度上升，氣體膨脹，所測氣體濃度誤差較大。如果 做吸附實驗，則不需打開紫外燈，直接平衡24個小時后，丌始測試。4、 測定方法選用苯、甲苯、二甲苯等為模型化合物，并用帶FID檢測器的氣相色譜儀測定，用峰面 積定量。具體的測定條件為填充柱為3 mmX0.5m的GDX401填充柱，載氣為高純氮氣，流 速30mL/min，氧氣流速40 mL/min，空氣流速400 mL/min;檢測室溫度為220 。C，氣化室 溫度為220 'C，柱溫180 'C;進樣量為5 mL。以上條件下，被測氣體的保留時間為2. 8分 鐘。5、 涂料配方(重量百分比)銳鈦礦型或銳鈦礦-金紅石混晶納米二氧化鈦1%-20%
a-環(huán)糊精、e-環(huán)糊精或/和Y-環(huán)糊精1%-20% 顏料0-70% 粘合劑10%-50% 增稠劑0-20% 分散劑0.5%-1% 消泡劑0. 15%_0. 5%
余量為水
本發(fā)明所用涂料中顏料包括天然顏料和合成顏料如碳酸鈣、滑石粉、高嶺土和鈦白粉、
氧化鋅、緞白、硅藻土、氧化鋁、硅酸鹽、氧化鐵中的一種或幾種；本發(fā)明所用涂料中粘合 劑包括有機粘合劑和無機粘合劑如羧甲基纖維素、聚丙烯酸酯、淀粉、聚乙烯醇、羧基丁苯
膠乳中的一種或幾種；本發(fā)明所用涂料中分散劑包括羧甲基纖維素鈉、e-萘磺酸甲醛縮合物
的鈉鹽、聚氧乙烯醚或聚丙烯酸鈉中的一種或幾種；本發(fā)明所用涂料中消泡劑包括聚丙烯酸
酯，長鏈醇、多元醇，聚丙二醇，聚丙二醇與環(huán)氧己烷的加聚物，植物油和礦物油中的一種
或幾種；本發(fā)明所用涂料中所用增稠劑主要是無機增稠劑硅酸鎂鋰、纖維素類、聚丙烯酸酯
和締合型聚氨酯增稠劑中的一種或幾種。
本發(fā)明的效果這種包結富集-光催化型空氣凈化紙用作室內(nèi)裝飾壁紙，可以將室內(nèi)含苯
有機組分吸附包結，光催化降解，從而減少室內(nèi)空氣污染。


圖l、模擬裝置
圖2、吸附實驗
圖3、不同波長紫外燈(、va〉"vb〉A跳)對甲苯氣體的降解情況 圖4、室內(nèi)自然光下，空氣凈化紙對甲苯的降解 圖5、吸附實驗
圖6、不同波長紫外燈(Auva〉入，〉A跳)對甲苯氣體的降解情況
附圖標記說明
圖1:
1-乳膠管，2-膠頭塞，3-移液管，4-細口瓶，5-紫外燈，6-涂布紙，7-石英套管，8-有害氣 體分子(如苯系物)。
具體實施例方式
為了進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點，詳細說明如下 實施例1:紫外燈照射下包結富集-光催化型空氣凈化紙對甲苯的催化降解
為比較環(huán)糊精的加入與否是否影響裝置中苯系物的催化減少率，制備了兩份涂料。第一 份涂料是將2 g納米二氧化鈦加入60 mL水中，超聲分散30分鐘，然后加入1 g羧甲基纖維 素，磁力攪拌直到羧甲基纖維素全部溶解，且納米二氧化鈦在其中分散良好。然后將分散好的涂料用涂布器手工涂覆在面積為600 cm2的涂布原紙上，自然晾干，將其命名為涂布紙l。 第二份涂料是將2 g納米二氧化鈦和2 g P -環(huán)糊精加入60 mL水中，超聲分散30分鐘， 然后加入lg羧甲基纖維素，磁力攪拌直到羧甲基纖維素全部溶解，且納米二氧化鈦在其中分 散良好。然后將分散好的涂料用涂布器手工涂覆在面積為600cm2的涂布原紙上，自然晾干， 將其命名為涂布紙2。
按照上述方法所制備的涂布紙1和涂布紙2的吸附及光催化效果見附圖2;紫外光照射6 小時后的降解情況見附圖3。
實施例2:室內(nèi)自然光作用下，包結富集-光催化型空氣凈化紙對甲苯的催化降解
按照實施例1中所述方法所制備的涂布紙2經(jīng)室內(nèi)光源照射后的吸附及光催化效果如圖
4所示(實驗中所用對比樣是未經(jīng)涂布的原紙)。圖4中所用數(shù)據(jù)均是光照6小時后甲苯最終
減少率與光照前甲苯的吸附減少率之差。
實施例3:涂料組分對甲苯富集及降解效果的影響
為比較包結富集-光催化型空氣凈化紙涂料組分對甲苯吸附及降解效果的影響，制備了
兩份涂料，配方如下
1) 涂料3配方2 g納米二氧化鈦，2 g環(huán)糊精，2 g CMC， 120 ml水，40 ml固含量為 75%的碳酸鈣水分散液，12 ml固含量為75%的聚丙烯酸酯。
2) 涂料4配方120 ml水，40 ml固含量為75%的碳酸鈣水分散液，2 gCMC， 12 ml固含 量為75%的聚丙烯酸酯。
將上述涂料3和涂料4分別按照空氣凈化紙的制備方法制得涂布紙3和涂布紙4。涂布 紙3和涂布紙4的吸附效果見附圖5;紫外光照射6小時后的降解情況見附圖6。圖6中所用 數(shù)據(jù)均為光照6小時后甲苯最終減少率與吸附減少率之差。
權利要求
1、一種包結富集-光催化型空氣凈化紙的制備方法將納米二氧化鈦和環(huán)糊精以一定比例添加到水中分散均勻然后將其作為功能組分添加到涂料中，即得功能涂料，并將分散均勻的涂料涂覆在紙基上，干燥固化，即得包結富集-光催化型空氣凈化紙。其中涂布方法可采用印刷法、噴涂法或浸漬法。
2、 包結富集-光催化型空氣凈化紙是以涂布原紙或裝飾原紙為基材，光催化功能涂料為表面涂料的特種紙，其中光催化功能涂料由如下組分組成a .銳鈦礦型或銳鈦礦-金紅石混晶納米二氧化鈦 1%-20%b. a-環(huán)糊精、J3-環(huán)糊精或/和Y-環(huán)糊精 .1%-20%c .顏料 0-70%d .粘合劑 10%-50%e .增稠劑 0-20%f. 分散齊U 0.5%-1%g. 消泡劑 0.15%-0.5%h. 余量為水。
3、 如權利要求2所述的包結富集-光催化型空氣凈化紙，所述包結富集-光催化型空氣凈化紙用涂料含1%-20%的納米二氧化鈦，其中納米二氧化鈦的晶型為銳鈦礦或銳鈦礦-金紅石型混晶，純度高于99.9%，平均粒徑為10-20納米。
4、 如權利要求2所述的包結富集-光催化型空氣凈化紙，所述包結富集-光催化型空氣凈化紙用涂料含1%-20%的環(huán)糊精(a -環(huán)糊精、P -環(huán)糊精和y -環(huán)糊精)。
5、 如權利要求2所述的包結富集-光催化型空氣凈化紙，所述包結富集-光催化型空氣凈化紙用涂料含10%-50%的粘合劑，其中粘合劑是羧甲基纖維素、聚丙烯酸酯、淀粉、聚乙烯醇、羧基丁苯膠乳中的一種或幾種。
6、 如權利要求2所述的包結富集-光催化型空氣凈化紙，所述包結富集-光催化型空氣凈化紙用涂料含o.5%-1%的分散劑，其中分散劑是羧甲基纖維素鈉、e-萘磺酸甲醛縮合物的鈉鹽、聚氧乙烯醚或聚丙烯酸鈉中的一種或幾種。
7、 如權利要求2所述的包結富集-光催化型空氣凈化紙，所述包結富集-光催化型空氣凈化紙用涂料含O. 15%-0.5%消泡劑，其中消泡劑是聚丙烯酸酯，長鏈醇、多元醇，聚丙二醇，聚丙二醇與環(huán)氧己垸的加聚物，植物油和礦物油中的一種或幾種。
8、 如權利要求2所述的包結富集-光催化型空氣凈化紙，所述包結富集-光催化型空氣凈化紙用涂料含顏料，其中顏料包括天然顏料和合成顏料如碳酸鈣、滑石粉、高嶺土和鈦白粉、氧化鋅、緞白、硅藻土、氧化鋁、硅酸鹽、氧化鐵中的一種或幾種。
9、 如權利要求2所述的包結富集-光催化型空氣凈化紙，所述包結富集-光催化型空氣凈化紙用涂料含增稠劑，其中增稠劑包括無機增稠劑硅酸鎂鋰、纖維素類、聚丙烯酸酯和締合型聚氨酯增稠劑中的一種或幾種。
全文摘要
包結富集-光催化型空氣凈化紙，發(fā)明屬于空氣凈化領域。其是由納米二氧化鈦和環(huán)糊精作為涂料組分添加到涂料中，并將該涂料涂布在紙質基材上，干燥固化即得包結富集-光催化型空氣凈化紙。這種包結富集-光催化型空氣凈化紙用作室內(nèi)裝飾壁紙，能大面積的與有機物揮發(fā)性氣體接觸，從而將室內(nèi)有機組分吸附包結，催化降解，達到凈化室內(nèi)污染的目的。
文檔編號D21H27/08GK101649587SQ2009100702
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權日2009年8月26日
發(fā)明者劉澤華, 高玉杰, 靜 黃 申請人:天津科技大學