一种空气消毒净化复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及a01n消毒净化技术领域，更具体地，本发明提供了一种空气消毒净化复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.二氧化氯因具有优异的杀菌、消毒、防霉、除臭、保鲜等功能，同时具有产品见效快、成本低、无三废等优点，被广泛应用于家庭保健、饮食服务、种植养殖、畜牧水产、食品药品生产、公共场所等各个领域。但是，二氧化氯化学性质活泼，遇光和热很容易分解，它不能浓缩、压缩、储存，只能现场制备现场使用，严重限制了二氧化氯作为杀菌剂的推广使用。
3.目前二氧化氯的释放方法主要有两种：一是以固体亚氯酸钠和酸与固体释放剂混合均匀后装入无纺布袋，外包装为塑料密封袋，并放置干燥剂，使用时将无纺布袋从塑胶密封袋里取出并暴露于空气之中，固体亚氯酸钠和酸在空气中吸收水产生化学反应生成的二氧化氯被缓慢释放出来，以达到二氧化氯缓释的目的；二是将固体亚氯酸钠、酸、高吸水树脂放入瓶中，使用时在瓶里加入适量的水，高吸水树脂遇水产生凝胶的同时，将二氧化氯与酸包裹，亚氯酸钠与酸发生反应生成的二氧化氯被缓慢释放出来。上述两种方法存在二氧化氯释放速度及数量难以控制、产品有效期短、使用效果不好、安全系数较低的问题。因此，二氧化氯的推广受到限制，其优异的效果并未得到充分发挥。
4.专利公开号为cn111602669a的中国发明专利公开了一种固体二氧化氯缓释剂，本公开专利中采用无机固体多孔材料为载体，制得的二氧化氯缓释剂在实际使用过程中存在与空气的接触面积小，原料利用率低，需要严格控制物料的水分来保障产品的稳定性和起效时间，此操作不易控制，限制了二氧化氯缓释剂的推广使用。
5.公开专利号为cn105536825a的中国发明专利公开了空气杀菌消毒净化剂用催化剂及其制备方法，着重解决了消毒催化剂受空气湿度影响较大的问题，但其催化剂的制作工艺复杂，生产成本高，使用条件苛刻(需要用紫外灯照射)，不利于工业级大规模制备，且推广困难。
6.因此，开发一种二氧化氯释放速度可控、产品有效期久、杀菌效果好、合成工艺简单的消毒净化复合材料具有潜在的应用价值。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种消毒净化复合材料，按重量份计，制备原料包括以下组分：二氧化氯释放源5-50份、催化促进剂0.08-1.15份、缓冲调节剂0.04-1份、稳定剂0.002-0.2份。
8.作为本发明一种优选的技术方案，所述二氧化氯释放源、催化促进剂、缓冲调节剂的质量比为(0.5-3)：(0.01-0.35)：(0.006-0.045)。
9.作为本发明一种更优选的技术方案，所述二氧化氯释放源、催化促进剂、缓冲调节剂的质量比为1：(0.015-0.25)：(0.008-0.025)。
10.作为本发明一种优选的技术方案，所述稳定剂的质量为缓冲调节剂的5-20％。
11.作为本发明一种优选的技术方案，所述二氧化氯释放源为氯酸钠、亚氯酸钠、亚氯酸钾、亚氯酸钙中的至少一种。
12.作为本发明一种更优选的技术方案，所述二氧化氯释放源为亚氯酸钠。
13.作为本发明一种优选的技术方案，所述催化促进剂为无机金属类化合物。
14.作为本发明一种优选的技术方案，所述无机金属类化合物为三氯化铝、氯化钠、氯化钙、氯化镁、硫酸镁、硫酸钠中的至少一种。
15.作为本发明一种更优选的技术方案，所述无机金属类化合物为氯化钠。
16.作为本发明一种优选的技术方案，所述缓冲调节剂为碳酸氢钠、硫酸氢钠、氯化铵、二氧化锰中的至少一种。
17.作为本发明一种更优选的技术方案，所述缓冲调节剂为碳酸氢钠。
18.作为本发明一种优选的技术方案，所述稳定剂为碳酸钠、硫酸钠、碳酸钙、硫酸镁中的至少一种。
19.作为本发明一种更优选的技术方案，所述稳定剂为碳酸钠。
20.本技术人发现，当向体系中加入质量比为1：(0.015-0.25)：(0.008-0.025)的亚氯酸钠、氯化钠、碳酸氢钠时，与稳定剂相互作用，制备得到的杀菌消毒净化剂可以在具有优异杀菌效果的同时，在使用过程中的安全性得到显著提高，且有效作用时间明显延长。本技术人猜测其原因可能为，由亚氯酸钠、氯化钠、碳酸氢钠、碳酸钠形成的复合亚氯酸盐在使用过程中，一方面通过吸收空气中的水和二氧化碳缓慢释放二氧化氯，即可达到杀灭细菌和病毒的目的，此二氧化氯释放过程仅需通过空气中的水和二氧化碳即可达到，无需向体系中加入酸性较强的物质来增强二氧化氯的释放速率，提高了复合材料在杀菌消毒过程中的安全性；另一方面空气中的甲醛等污染物质与二氧化氯释放源反应生成氯化钠、二氧化碳和水，在去除甲醛等有害物质的同时又加速了二氧化氯的生产。空气中的甲醛、水、二氧化碳作为二氧化氯的引发剂，氯化钠作为促进剂，在消毒净化复合材料的使用过程中，形成链式反应，避免使用大量的催化促进剂和调节剂，用很少的量即可让二氧化氯释放源不断释放二氧化氯，延伸了复合材料的有效使用期限，同时增强原料的利用率，合成工艺简单、原料简单易得，有利于工业大规模化，便于推广大量使用。
21.本方案制得消毒净化复合材料在使用过程中涉及到的主要化学反应如下：
22.5naclo2 2co2＝nacl 4clo2 2na2co3；
23.naclo2 hcho＝nacl h2o。
24.本发明第二方面提供了一种消毒净化复合材料的制备方法，制备方法包括以下步骤：
25.(1)将二氧化氯释放源、催化促进剂、缓冲调节剂、稳定剂溶于水中，在20-30℃搅拌10-30min，得到混合物均匀的复合盐溶液；
26.(2)消毒净化复合材料初产品的制备：
27.通过喷洒或浸渍的方法使步骤(1)所述的复合盐溶液均匀分散至载体中，得到消毒净化复合材料初产品；
28.(3)将步骤(2)所述消毒净化复合材料初产品在40-60℃负压干燥或者自然干燥后密封保存，即得所述空气消毒净化复合材料。
29.作为本发明一种优选的技术方案，所述二氧化氯释放源、催化促进剂、缓冲调节剂、水的质量比为1：(0.015-0.025)：(0.008-0.025)：(1.5-20)。
30.作为本发明一种优选的技术方案，所述载体为植物纤维、化学纤维、毛发编织成的网、绳、布、毯、毡、帘、刷、毛巾或竹材、木材、无机有机材料制成的板、签、篱、筛、席、球中的至少一种。
31.作为本发明一种优选的技术方案，所述载体为化学纤维编织成的毯。
32.本技术人意外发现，本方案中消毒净化复合材料的制备方法步骤(1)中水的用量会影响二氧化氯释放源、催化促进剂、缓冲剂调节、稳定剂在载体中的负载量，进而直接影响制备得到的消毒净化复合材料在使用过程中的有效作用时间以及二氧化氯的释放量，本方案通过严格控制水与二氧化氯释放源、催化促进剂、缓冲调节剂中比例，解决了其在使用过程中二氧化氯释放速率不好控制的问题，避免了水的用量过小导致复合盐溶液的浓度多大，引起二氧化氯释放速率过快的现象，降低了复合材料在使用过程中的有效时间；且避免了若水的用量过大，导致复合盐在载体中的负载量过少，引起消毒效果不佳的问题。同时可以通过严格控制水的用量，可以缓解在南方湿度大于70％的区域易出现此复合材料因受潮而产生大量的二氧化氯气体，污染环境、危害操作人员的生命健康的现象。
33.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
34.1、本发明制备得到的消毒净化复合材料，通过亚氯酸钠、氯化钠、碳酸氢钠、碳酸钠与空气中的水和二氧化碳相互作用，一方面提高了复合材料在使用过程中的安全性，另一方面延长了复合材料的有效时间，同时杀菌效果优异；
35.2、本发明制备得到的消毒净化复合材料，避免使用大量的氯化钠、碳酸氢钠、碳酸钠以及酸性较强具有腐蚀作用给的酸性物质，即可达到优异的消毒净化效果，安全环保，在使用过程中使用只能缓慢释放微量(小于0.1ppm)二氧化氯来消毒净化空气，同时本复合材料尤其适用于空气湿度大于70％的区域，不会因此复合材料受潮或者操作不当产生大量的二氧化氯，影响操作人员健康；
36.3、本发明制备得到的消毒净化复合材料，使用廉价易得的亚氯酸钠、氯化钠、碳酸氢钠、碳酸钠为制备原料，生产成本低，有利于工业化大规模生产，同时复合材料使用简单方便，开封即可使用；
37.4、本发明制备得到的消毒净化复合材料，通过严格控制制备复合盐溶液时水的用量，进一步控制二氧化氯释放速率，解决现有技术中二氧化氯释放速率不易控制的问题，同时延长消毒净化复合材料的有效使用时间，延长其使用寿命，扩大消毒净化复合材料的应用领域；
38.5、本发明制备得到的消毒净化复合材料，通过体系中亚氯酸钠、氯化钠、碳酸氢钠、碳酸钠与空气中水、二氧化碳、甲醛等物质的相互作用，有效控制了二氧化氯释放的速度，使消毒净化复合材料的有效使用时间达到180天，是二氧化氯凝胶缓释剂的3-5倍。
具体实施方式
39.实施例1
40.实施例1提供了一种空气消毒净化复合材料，按重量份计，制备原料包括以下组分：二氧化氯释放源5份、催化促进剂0.08份、缓冲调节剂0.04份、稳定剂0.002份。
41.所述二氧化氯释放源为亚氯酸钠，亚氯酸钠的cas号为7758-19-2；
42.所述催化促进剂为氯化钠，氯化钠的cas号为7647-14-5；
43.所述缓冲调节剂为碳酸氢钠，碳酸氢钠的cas号为144-55-8；
44.所述稳定剂为碳酸钠，碳酸钠的cas号为497-19-8。
45.所述空气消毒净化复合材料的制备方法，包括以下步骤：
46.(1)将二氧化氯释放源、催化促进剂、缓冲调节剂、稳定剂溶于水中，在25℃搅拌20min，得到混合物均匀的复合盐溶液；
47.(2)消毒净化复合材料初产品的制备：
48.通过喷洒的方法使步骤(1)所述的复合盐溶液均匀分散至载体中，得到消毒净化复合材料初产品；
49.(3)将步骤(2)所述消毒净化复合材料初产品在50℃负压干燥或者自然干燥后密封保存，即得所述空气消毒净化复合材料。
50.所述二氧化氯释放源、催化促进剂、缓冲调节剂、水的质量比为1：0.016：0.008：1.5；
51.所述载体为聚酯纤维编织成的毯，聚酯纤维购自山东鲁纤建材科技有限公司。
52.实施例2
53.实施例2提供了一种空气消毒净化复合材料，按重量份计，制备原料包括以下组分：二氧化氯释放源50份、催化促进剂1.15份、缓冲调节剂1份、稳定剂0.2份。
54.所述二氧化氯释放源为亚氯酸钠，亚氯酸钠的cas号为7758-19-2；
55.所述催化促进剂为氯化钠，氯化钠的cas号为7647-14-5；
56.所述缓冲调节剂为碳酸氢钠，碳酸氢钠的cas号为144-55-8；
57.所述稳定剂为碳酸钠，碳酸钠的cas号为497-19-8。
58.所述空气消毒净化复合材料的制备方法同实施例1。
59.实施例3
60.实施例3提供了一种空气消毒净化复合材料，按重量份计，制备原料包括以下组分：二氧化氯释放源15份、催化促进剂0.2份、缓冲调节剂0.15份、稳定剂0.015份。
61.所述二氧化氯释放源为亚氯酸钠，亚氯酸钠的cas号为7758-19-2；
62.所述催化促进剂为氯化钠，氯化钠的cas号为7647-14-5；
63.所述缓冲调节剂为碳酸氢钠，碳酸氢钠的cas号为144-55-8；
64.所述稳定剂为碳酸钠，碳酸钠的cas号为497-19-8。
65.所述空气消毒净化复合材料的制备方法同实施例1。
66.对比例1
67.对比例1具体的实施方式同实施例3，不同之处在于，没有缓冲调节剂。
68.对比例2
69.对比例2具体的实施方式同实施例3，不同之处在于，二氧化氯释放源、催化促进剂、缓冲调节剂、水的质量比为1：0.13：0.01：30。
70.对比例3
71.对比例3具体的实施方式同实施例3，不同之处在于，二氧化氯释放源、催化促进剂、缓冲调节剂、水的质量比为1：0.13：0.01：1。
72.性能评价
73.对实施例1-3、对比例1-3制备得到的消毒净化复合材料进行消毒净化性能测试，测试方法如下：
74.检测10平方米空间中的细菌病毒、甲醛和tvoc的含量，将此空间平均分为6个1立方米的测试空间，将实施例1-3、对比例1-3制备得到的消毒净化复合材料拆分48小时后，分别置于上述测试空间2小时，检测测试空间中残留细菌病毒、甲醛和tvoc的含量，计算去除率，测试结果见表1。
75.表1
[0076] 细菌病毒去除率甲醛和tvoc去除率实施例199.7％95.6％实施例299.4％95.4％实施例399.9％95.8％对比例180.9％81.2％对比例284.7％84.6％对比例385.6％87.3％