一种对VOC具有净化能力的填料及制备方法与流程

一种对voc具有净化能力的填料及制备方法
技术领域
1.本发明涉及填料技术领域，特别涉及一种对voc具有净化能力的填料及制备方法。


背景技术：

2.挥发性有机物(vocs)是一类典型的气态污染物，会对人体的呼吸系统、心血管系统和神经系统等造成危害，其中以甲苯为代表的苯系物应用广泛，成为了vocs治理的重点。目前，治理vocs的主流技术为光催化、吸附、低温等离子体和催化燃烧等。汽车特别是乘用车内胶水、塑料、皮革等非金属材料的使用越来越多，也给整车的voc带来极大的挑战。目前提升车内健康、降低voc等有光触媒等方法，也有通过负离子发生器或者添加功能性矿物来产生负离子，从而带来清新的驾乘感受。
3.光触媒技术常见的方案是将纳米tio2分散在去含有离子水等液体中，形成悬浮液，作为喷剂使用。负离子发生器需要额外的内饰空间进行布置，与空调系统集成。
4.但在实际的使用过程中，纳米tio2往往会发生团聚现象，且其亲水性较低，其光催化效果大大降低。
5.而负离子发生器需要占用内饰空间，也会涉及软件开发、额外的零部件成本等问题；而单纯的添加功能矿物，则会导致材料性能恶化。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种对voc具有净化能力的填料及制备方法，其克服了现有技术的上述缺陷。
7.本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
8.一种对voc具有净化能力的填料的制备方法，包括以下步骤：
9.步骤(1)：将聚乙二醇溶解于乙醇中，磁力搅拌形成均相溶液；
10.步骤(2)：将n,n-亚甲基双丙烯酰胺、纳米tio2、2-羟基乙胺与步骤(1)得到的聚乙二醇酒精溶液混合，超声分散，得混合液；
11.步骤(3)：在常温和氮气保护下，向步骤(2)得到的混合液中加入引发剂和氨水，搅拌，得到具有亲水性的改性纳米二氧化钛粗产品；
12.步骤(4)：将步骤(3)得到的改性纳米二氧化钛粗产品进行过滤，再用去离子水洗涤至中性；
13.步骤(5)：将多孔填料在高温下焙烧，冷却至室温后过筛，得到粒径分布均匀的多孔填料；
14.步骤(6)：将步骤(5)中的多孔填料和改性纳米二氧化钛加入溶有偶联剂的无水乙醇，磁力搅拌后过滤，获得搭载有亲水纳米二氧化钛的粗产品；
15.步骤(7)：将步骤(6)中的粗产品过滤，烘干，粉碎，过筛，得到搭载有亲水纳米二氧化钛的填料。
16.优选地，步骤(1)中，聚乙二醇的分子量为200-1000，羟值为100-800，聚乙二醇和
乙醇的质量比为1:(30～60)；乙醇的浓度为≥50％，介质为水，搅拌时间1-2小时。
17.优选地，步骤(2)中，n,n-亚甲基双丙烯酰胺、纳米tio2、2-羟基乙胺和聚乙二醇的质量比为(0.8～3.3)：(0.4～0.8)：(3.3～5.2)：1，纳米tio2粒径为10nm～0.85μm，超声分散时间为2～3小时。
18.优选地，步骤(3)中，引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的一种或多种，引发剂和聚乙二醇的质量比为(0.04～0.20)：1，氨水的浓度为10％～20％，氨水和聚乙二醇的质量比为(0.1～1.0)：1，搅拌时间6-8小时。
19.优选地，步骤(5)中，多孔材料选自于蛋白石、奇冰石以及海藻炭中一种或多种，高温下焙烧条件为：600～650℃下焙烧0.5～2小时。
20.优选地，步骤(6)中，多孔填料、亲水性纳米二氧化钛、无水乙醇和偶联剂的质量比为(1.5～2.8)：(0.5～1.0)：(10～30)：1，偶联剂为硅烷类偶联剂、铝酸酯类偶联剂或钛酸酯类偶联剂。
21.优选地，步骤(6)中，磁力搅拌，反应时间为3-6小时。
22.优选地，步骤(7)中，烘干温度为80-110℃，烘干时间为3-8小时。
23.一种对voc具有净化能力的填料，所述填料为根据上述的制备方法制备得到的。
24.一种根据上述的制备方法制备得到的填料在在汽车制造中的应用。
25.本技术通过提高纳米二氧化钛的亲水性，可以提高其光催化的能力；亲水性的纳米二氧化钛搭载于海藻炭等多孔材料后，可以避免其团聚，进一步提高其光催化能力；海藻炭等可以主动释放出负离子，进一步改善周围环境。
26.本发明上述技术方案，具有如下有益效果：
27.(1)提高纳米二氧化钛的亲水性，水分子能够促成光触媒在降解甲醛的过程中捕获价带上空穴,从而产生羟基自由基，以加快有机化合物的降解，提高催化降解的能力；
28.(2)多孔填料可以有效的负载纳米二氧化钛，避免纳米二氧化钛的团聚，从而避免光催化能力的下降；
29.(3)海藻炭、奇冰石等矿物可以自主释放出负离子，用在材料中可以提高所处传进的负离子的浓度，提高舒适性。
具体实施方式
30.现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
31.实施例1具有亲水性的改性纳米二氧化钛的制备
32.步骤1：将1g聚乙二醇溶解于50g浓度为75％的乙醇中，在常温下磁力搅拌2小时，得到均相溶液；
33.步骤2：将n,n-亚甲基双丙烯酰胺1.2g、纳米tio
2 0.5g、2-羟基乙胺3.5g并与步骤1中获得聚乙二醇酒精融合混合，超声分散2小时，得到混合液；
34.步骤3：在常温和氮气保护下，向步骤2得到的混合液中加入0.08g过硫酸钠，并逐渐滴入过量20％浓度的氨水；
35.步骤4：过滤洗涤步骤3的产物。
36.实施例2具有亲水性的改性纳米二氧化钛的制备
37.步骤1：将1g聚乙二醇溶解于40g浓度为50％的乙醇中，在常温下磁力搅拌1小时，得到均相溶液；
38.步骤2：将n,n-亚甲基双丙烯酰胺2.0g、纳米tio2 0.8g、2-羟基乙胺4.3g并与步骤1中获得聚乙二醇酒精融合混合，超声分散1.5小时，得到混合液；
39.步骤3：在常温和氮气保护下，向步骤2得到的混合液中加入0.15g过硫酸钠，并逐渐滴入过量10％浓度的氨水；
40.步骤4：过滤洗涤步骤3的产物。
41.实施例3多孔矿物对亲水性纳米二氧化钛的搭载
42.步骤5：将多孔填料在650下焙烧2小时，冷却后过筛；
43.步骤6：将1.5g填料，0.5g亲水性纳米二氧化钛、1g偶联剂和20g无水乙醇(铝酸酯偶联剂先溶于无水乙醇中)，加入三口烧瓶中，在常温下磁力搅拌反应3小时；
44.步骤7：将步骤6中的粗产品过滤、过筛，并在90℃下干燥5小时，得到最终产物。
45.实施例4多孔矿物对亲水性纳米二氧化钛的搭载
46.步骤5：将多孔填料在650下焙烧2小时，冷却后过筛；
47.步骤6：将2.0g填料，0.8g亲水性纳米二氧化钛、1g偶联剂和15g无水乙醇(铝酸酯偶联剂先溶于无水乙醇中)，加入三口烧瓶中，在常温下磁力搅拌反应4小时；
48.步骤7：将步骤6中的粗产品过滤、过筛，并在110℃下干燥4小时，得到最终产物。
49.分别以实施例1、实施例2获得的亲水性纳米二氧化钛，再分别通过实施例3、实施例4的搭载方案，获得四种最终产品，如表1所示：
50.表1搭载方案
[0051] 实施例3实施例4实施例1产品1产品2实施例2产品3产品4
[0052]
分别对四种产品进行光催化性能和负离子发生能力的测试，结果如表2所示：
[0053]
表2测试结果
[0054]
序号类别光催化降解性能负离子发生能力1产品173.15％454个/cm32产品278.51％477个/cm33产品381.84％543个/cm34产品479.11％498个/cm3[0055]
其中，光催化降解能力的试验方法为：1m3仓(见vda276)内放入盛有5ml甲醛的培养皿和涂有2g复合材料的玻璃板，仓内的甲醛气体初始浓度为1.5mg/m3，负离子测试按照中国建筑材料研究院《空气负离子和负离子材料的评价和应用研究》中的方法进行。
[0056]
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种不同的选择和修改，因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。