一种可净化室内空气的无纺壁纸及其制备方法与流程

本发明涉及墙面装材料技术领域，具体涉及一种可净化室内空气的无纺壁纸及其制备方法。

背景技术：

墙纸也称为壁纸，是一种用于裱糊墙面的室内装修材料，广泛用于住宅、办公室、宾馆、酒店的室内装修等。材质不局限于纸，也包含其他材料。因为具有色彩多样、图案丰富、豪华气派、安全环保、施工方便、价格适宜等多种其它室内装饰材料所无法比拟的特点，故在欧美、日本等发达国家和地区得到相当程度的普及。

壁纸分为很多类，如覆膜壁纸、涂布壁纸、压花壁纸等。通常用漂白化学木浆生产原纸，再经不同工序的加工处理，如涂布、印刷、压纹或表面覆塑，最后经裁切、包装后出厂。具有一定的强度、韧度、美观的外表和良好的抗水性能。

随着室内装修档次的不断提高，各类装饰材料大量使用，释放出过量有机污染物，导致室内空气污染问题日益严重。甲醛作为典型的室内空气污染物，对人体健康危害极大，成为室内空气污染治理的重要目标。现有技术中，已有较多壁纸产品与功能性物质结合，从而制备得到可净化室内空气的壁纸，可用于净化室内空气，清除甲醛等有害气体。

申请号为201711027053.2的中国专利公开了一种空气净化环保型硅藻泥壁纸及制备方法。该方法将硅藻土、发泡剂、催化剂与水预制成浆体，并通过挤出发泡制备pvc基片，然后将浆体喷涂于基片表面并覆盖一层多孔无纺布，进入辊压机进行热压贴合，使硅藻土被固定于pvc基片与无纺布之间，同时发泡剂分解产生气体防止硅藻土的微孔被封闭，即可制得空气净化环保型硅藻泥壁纸。该发明制备的硅藻泥壁纸中硅藻土与空气接触良好，同时避免了硅藻土微孔被封闭的问题，使得所得壁纸不但对空气具有吸附性，而且可以快速分解甲醛等有害气体。

在常用的空气污染治理方法中，光催化降解污染物是一种重要的方法。而将光催化与壁纸进行结合，对于去除室内甲醛，是一种利于广泛推广的处理方法。

申请号为201610819302.0的中国专利公开了一种可见光催化降解甲醛的pvc壁纸及其制备方法，其将光催化剂n-tio2加入到壁纸专用的水性高光快干介质中，经过超声搅拌均匀分散，得到n-tio2悬浮液；将悬浮液均匀地喷涂到pvc壁纸表面；将喷涂后的pvc壁纸在干燥，制备得到含有光催化剂n-tio2的pvc壁纸。其采用表面附载法附载光催化剂，在可见光下降解甲醛气体时的光催化活性具有良好的重复性和稳定性。

无纺壁纸是以棉麻等天然植物纤维经无纺成型的一种壁纸。不含任何聚氯乙烯、聚乙烯和氯元素，完全燃烧时只产生二氧化碳和水，无化学元素燃烧时产生的浓烈黑烟和刺激气味。视觉效果和手感柔和，透气性好。因此开发一种于无纺壁纸上负载光催化物质的方法，且使负载后不会影响壁纸的力学性能，具有一定的研究意义，同时进一步提高甲醛的清除性能，也是重要的研究内容。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可净化室内空气的无纺壁纸及其制备方法，制备得到的复合有改性水玻璃粘结剂层和空气净化层的无纺壁纸，其可有效净化空气，并且抗菌、抗霉效果好，且可使无纺壁纸保持原有的机械性能，使用效果好。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种可净化室内空气的无纺壁纸，包括无纺壁纸层、改性水玻璃粘结剂层和空气净化层，所述空气净化层中包括锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖。

当所述空气净化层中的固体原料仅为锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖时，所述空气净化层的涂料由以下方法制备得到：将锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖混合均匀后，加入固体原料总质量10-15倍的乙醇配制而成；所述锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖的质量比为1-3：0.5-1.5：0.5-2。

优选地，所述空气净化层还含有沸石粉、膨胀珍珠岩粉。所述空气净化层的涂料由以下方法制备得到：锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉混合均匀后，加入固体原料总质量10-15倍的乙醇配制而成；所述锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉的质量比为1-4：0.5-2：1-3：0.5-2：0.1-0.5。

优选地，所述锌铈共掺杂纳米二氧化钛中锌的质量分数为0.5-3％，铈的质量分数为0.1-0.5％。进一步优选地，所述锌铈共掺杂纳米二氧化钛中锌的质量分数为2.3％，铈的质量分数为0.25％。

锌铈共掺杂纳米二氧化钛的制备方法为：将钛酸正丁酯缓慢滴入无水乙醇中，混合均匀后，得溶液i；再将冰醋酸和蒸馏水置于无水乙醇中，加入适量的硝酸锌和硝酸铈，并加入一定量的十二烷基苯磺酸钠，剧烈搅拌，得溶液ii；然后在那剧烈的搅拌下将溶液i缓慢滴入溶液ii中，得黄色溶胶；然后将溶胶置于马弗炉中进行焙烧。

优选地，所述改性水玻璃粘结剂层所用改性水玻璃粘结剂由以下重量份的成分制成：硅溶胶25-35％、钠水玻璃20-30％、煅烧硅藻土4-7％、碳纤维0.2-0.7％、偶联剂0.1-0.3％，余量为钾水玻璃。

优选地，所述偶联剂为kh550、kh560或、kh570。

本发明中，可净化室内空气的无纺壁纸的制备方法，包括以下步骤：

于无纺壁纸层表面均匀的涂覆一层改性水玻璃粘结剂，干燥，形成粘结层，再于粘结层上均匀涂覆一层空气净化层所用涂料，干燥后，使用热压机热压，热压时间为15-20s，温度为110-125℃，即得所述可净化室内空气的无纺壁纸。

优选地，所述空气净化层的涂料的涂覆量为0.8-2.2g/m²，所述改性水玻璃粘结剂的涂覆量为3-5g/m²。

本发明的有益效果是：

本发明中，加入的锌铈共掺杂纳米二氧化钛，锌铈的共掺杂扩展了光波的吸收范围，并且降低了光生电子-空穴复合几率，使锌铈共掺杂纳米二氧化钛在日光及常规的如光灯照射下，可对甲醛等有害气体进行分解，对空气的净化效果好，而在紫外等下照射时，会有更好的净化效果。同时，锌铈共掺杂纳米二氧化钛的抗菌性能较好，并具有一定的防霉性能，使室内的空气更加洁净。

而中空介孔二氧化硅微球与纳米壳聚糖结合，使空气净化层易于吸附住空气中的甲醛，其中壳聚糖含有长链结构、中空介孔二氧化硅微球的高表面积与介孔介孔，均对甲醛具有很好的吸附效果，吸附后的甲醛再进行光催化分解，使甲醛的清除效果明显增高。特别的，在空气净化层中复合一定的沸石粉、膨胀珍珠岩粉，会使空气净化效果更好。

本发明中的改性水玻璃粘结剂层，可将空气净化层中颗粒很好的负载于无纺壁纸上，有效减少无纺壁纸在使用过程中空气净化层中的各颗粒的脱落，又使空气净化层中的各颗粒与空气能够充分接触，而改性水玻璃粘结剂层中配方合理，其本身也具有吸附甲醛的功能，同时又使无纺壁纸保持原有的机械性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明测定甲醛去除率的装置；

图中：1、方体容器；2、无纺壁纸；3、盖体；4、灯；5、固定架；6、甲醛检测仪探头一；7、甲醛检测仪一；8、甲醛气体进气管；9、出气管；10、甲醛检测仪探头二；11、甲醛检测仪二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种可净化室内空气的无纺壁纸，包括无纺壁纸层、改性水玻璃粘结剂层和空气净化层。

空气净化层的涂料由以下方法制备得到：将锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖混合均匀后，加入固体原料总质量12倍的乙醇配制而成；锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖的质量比为3：1：1。

改性水玻璃粘结剂层所用改性水玻璃粘结剂由以下重量份的成分混合制成：硅溶胶30％、钠水玻璃23％、煅烧硅藻土6％、碳纤维0.4％、偶联剂kh5500.2％，余量为钾水玻璃。

锌铈共掺杂纳米二氧化钛中锌的质量分数为2.3％，铈的质量分数为0.25％。

可净化室内空气的无纺壁纸的制备方法，包括以下步骤：

于无纺壁纸层表面均匀的涂覆一层改性水玻璃粘结剂，干燥，形成粘结层，再于粘结层上均匀涂覆一层空气净化层所用涂料，干燥后，使用热压机热压，热压时间为18s，温度为115℃，即得可净化室内空气的无纺壁纸。

空气净化层的涂料的涂覆量为1.5g/m²，改性水玻璃粘结剂的涂覆量为3.8g/m²。

实施例2：

一种可净化室内空气的无纺壁纸，包括无纺壁纸层、改性水玻璃粘结剂层和空气净化层。

空气净化层的涂料由以下方法制备得到：将锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖混合均匀后，加入固体原料总质量10倍的乙醇配制而成；锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖的质量比为1：1：1.5。

改性水玻璃粘结剂层所用改性水玻璃粘结剂由以下重量份的成分混合制成：硅溶胶25％、钠水玻璃25％、煅烧硅藻土6％、碳纤维0.5％、偶联剂kh5500.1％，余量为钾水玻璃。

锌铈共掺杂纳米二氧化钛中锌的质量分数为2.3％，铈的质量分数为0.25％。

可净化室内空气的无纺壁纸的制备方法，包括以下步骤：

于无纺壁纸层表面均匀的涂覆一层改性水玻璃粘结剂，干燥，形成粘结层，再于粘结层上均匀涂覆一层空气净化层所用涂料，干燥后，使用热压机热压，热压时间为20s，温度为110℃，即得可净化室内空气的无纺壁纸。

空气净化层的涂料的涂覆量为2g/m²，改性水玻璃粘结剂的涂覆量为5g/m²。

实施例3：

一种可净化室内空气的无纺壁纸，包括无纺壁纸层、改性水玻璃粘结剂层和空气净化层。

空气净化层的涂料由以下方法制备得到：将锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖混合均匀后，加入固体原料总质量15倍的乙醇配制而成；锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖的质量比为3：0.5：2。

改性水玻璃粘结剂层所用改性水玻璃粘结剂由以下重量份的成分混合制成：硅溶胶35％、钠水玻璃20％、煅烧硅藻土4％、碳纤维0.2％、偶联剂kh5700.3％，余量为钾水玻璃。

锌铈共掺杂纳米二氧化钛中锌的质量分数为3％，铈的质量分数为0.1％。

可净化室内空气的无纺壁纸的制备方法，包括以下步骤：

于无纺壁纸层表面均匀的涂覆一层改性水玻璃粘结剂，干燥，形成粘结层，再于粘结层上均匀涂覆一层空气净化层所用涂料，干燥后，使用热压机热压，热压时间为15s，温度为115℃，即得可净化室内空气的无纺壁纸。

空气净化层的涂料的涂覆量为0.8g/m²，改性水玻璃粘结剂的涂覆量为3g/m²。

实施例4：

一种可净化室内空气的无纺壁纸，包括无纺壁纸层、改性水玻璃粘结剂层和空气净化层。

空气净化层的涂料由以下方法制备得到：将锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖混合均匀后，加入固体原料总质量12倍的乙醇配制而成；锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖的质量比为2：1.5：0.5。

改性水玻璃粘结剂层所用改性水玻璃粘结剂由以下重量份的成分混合制成：硅溶胶30％、钠水玻璃30％、煅烧硅藻土7％、碳纤维0.7％、偶联剂kh5600.2％，余量为钾水玻璃。

锌铈共掺杂纳米二氧化钛中锌的质量分数为0.5％，铈的质量分数为0.5％。

可净化室内空气的无纺壁纸的制备方法，包括以下步骤：

于无纺壁纸层表面均匀的涂覆一层改性水玻璃粘结剂，干燥，形成粘结层，再于粘结层上均匀涂覆一层空气净化层所用涂料，干燥后，使用热压机热压，热压时间为18s，温度为125℃，即得可净化室内空气的无纺壁纸。

空气净化层的涂料的涂覆量为2.2g/m²，改性水玻璃粘结剂的涂覆量为4.5g/m²。

实施例5：

一种可净化室内空气的无纺壁纸，包括无纺壁纸层、改性水玻璃粘结剂层和空气净化层。

空气净化层的涂料由以下方法制备得到：锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉混合均匀后，加入固体原料总质量13倍的乙醇配制而成；锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉的质量比为2：1：1.5：1.5：0.3。

改性水玻璃粘结剂层所用改性水玻璃粘结剂由以下重量份的成分混合制成：硅溶胶30％、钠水玻璃26％、煅烧硅藻土47％、碳纤维0.7％、偶联剂kh5600.2％，余量为钾水玻璃。

锌铈共掺杂纳米二氧化钛中锌的质量分数为2.3％，铈的质量分数为0.25％。

可净化室内空气的无纺壁纸的制备方法，包括以下步骤：

于无纺壁纸层表面均匀的涂覆一层改性水玻璃粘结剂，干燥，形成粘结层，再于粘结层上均匀涂覆一层空气净化层所用涂料，干燥后，使用热压机热压，热压时间为15s，温度为118℃，即得可净化室内空气的无纺壁纸。

空气净化层的涂料的涂覆量为1.6g/m²，改性水玻璃粘结剂的涂覆量为4g/m²。

实施例6：

一种可净化室内空气的无纺壁纸，包括无纺壁纸层、改性水玻璃粘结剂层和空气净化层。

空气净化层的涂料由以下方法制备得到：锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉混合均匀后，加入固体原料总质量13倍的乙醇配制而成；锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉的质量比为4：0.5：2：1.5：0.1。

改性水玻璃粘结剂层所用改性水玻璃粘结剂由以下重量份的成分混合制成：硅溶胶25％、钠水玻璃22％、煅烧硅藻土7％、碳纤维0.7％、偶联剂kh5600.3％，余量为钾水玻璃。

锌铈共掺杂纳米二氧化钛中锌的质量分数为2.3％，铈的质量分数为0.25％。

可净化室内空气的无纺壁纸的制备方法，包括以下步骤：

于无纺壁纸层表面均匀的涂覆一层改性水玻璃粘结剂，干燥，形成粘结层，再于粘结层上均匀涂覆一层空气净化层所用涂料，干燥后，使用热压机热压，热压时间为20s，温度为115℃，即得可净化室内空气的无纺壁纸。

空气净化层的涂料的涂覆量为1g/m²，改性水玻璃粘结剂的涂覆量为3g/m²。

实施例7：

一种可净化室内空气的无纺壁纸，包括无纺壁纸层、改性水玻璃粘结剂层和空气净化层。

空气净化层的涂料由以下方法制备得到：锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉混合均匀后，加入固体原料总质量10倍的乙醇配制而成；锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉的质量比为1：1.5：1：0.5：0.3。

改性水玻璃粘结剂层所用改性水玻璃粘结剂由以下重量份的成分制成：硅溶胶30％、钠水玻璃30％、煅烧硅藻土7％、碳纤维0.7％、偶联剂kh5600.2％，余量为钾水玻璃。

锌铈共掺杂纳米二氧化钛中锌的质量分数为3％，铈的质量分数为0.1％。

可净化室内空气的无纺壁纸的制备方法，包括以下步骤：

于无纺壁纸层表面均匀的涂覆一层改性水玻璃粘结剂，干燥，形成粘结层，再于粘结层上均匀涂覆一层空气净化层所用涂料，干燥后，使用热压机热压，热压时间为20s，温度为118℃，即得可净化室内空气的无纺壁纸。

空气净化层的涂料的涂覆量为2g/m²，改性水玻璃粘结剂的涂覆量为4.2g/m²。

实施例8：

一种可净化室内空气的无纺壁纸，包括无纺壁纸层、改性水玻璃粘结剂层和空气净化层。

空气净化层的涂料由以下方法制备得到：锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉混合均匀后，加入固体原料总质量15倍的乙醇配制而成；锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉的质量比为3：2：3：2：0.5。

改性水玻璃粘结剂层所用改性水玻璃粘结剂由以下重量份的成分制成：硅溶胶35％、钠水玻璃20％、煅烧硅藻土4％、碳纤维0.2％、偶联剂kh5700.3％，余量为钾水玻璃。

锌铈共掺杂纳米二氧化钛中锌的质量分数为0.5％，铈的质量分数为0.5％。

可净化室内空气的无纺壁纸的制备方法，包括以下步骤：

于无纺壁纸层表面均匀的涂覆一层改性水玻璃粘结剂，干燥，形成粘结层，再于粘结层上均匀涂覆一层空气净化层所用涂料，干燥后，使用热压机热压，热压时间为20s，温度为118℃，即得可净化室内空气的无纺壁纸。

空气净化层的涂料的涂覆量为1.6g/m²，改性水玻璃粘结剂的涂覆量为4.3g/m²。

对比例8：

一种可净化室内空气的无纺壁纸，包括无纺壁纸层、改性水玻璃粘结剂层和空气净化层。

空气净化层的涂料由以下方法制备得到：中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉混合均匀后，加入固体原料总质量15倍的乙醇配制而成；锌铈共掺杂纳米二氧化钛、中空介孔二氧化硅微球、纳米壳聚糖、沸石粉、膨胀珍珠岩粉的质量比为2：3：2：0.5。

改性水玻璃粘结剂层所用改性水玻璃粘结剂同实施例8。

可净化室内空气的无纺壁纸的制备方法同实施例8。

测试方法：

测定甲醛去除率的装置：

制作规格为1m×1m×1m的木制方体容器1，木制方体容器1内四个侧面粘贴本发明各实施例1-8中的可净化室内空气的无纺壁纸2，木制方体容器1内顶端设置盖体3，盖体内侧设置灯4，中间设置固定架5，固定架5上固定甲醛检测仪探头一6，甲醛检测仪探头一6通过导线与甲醛检测仪一7连接，木制方体容器1左下角侧壁设置甲醛气体进气管8，右上角侧壁上设置出气管9，出气管9上设置甲醛检测仪探头二10，并连接相应的甲醛检测仪二11。木制方体容器1外侧的甲醛气体进气管8以及出气管9上均设置阀门，出气管与甲醛收集装置连接。

测试时，打开甲醛气体进气管和出气管上的阀门，通入含有浓度为1mg/m³的甲醛气体，通入一段时间后，当出气管中的甲醛气体浓度与进气管的浓度几乎一致时，关闭上述两个阀门。然后打开灯4。光照开始后，前两个小时每隔0.5h记录甲醛探测器的质量浓度数值，后四个小时每隔1h记录甲醛探测器的质量浓度数值，记录每一个时间点的甲醛浓度，并计算剩余率。

(1)当灯4为紫外灯时，具体的甲醛气体剩余率随时间的变化如表1所示。

表1紫外灯下不同时间段的甲醛剩余率

由表1可知，本发明中的，本发明实施例1-8中的可净化室内空气的无纺壁纸在紫外光下具有对甲醛具有很好的降解效果，在6h后其降解率可达到19.1％，而不含有锌铈共掺杂纳米二氧化钛的壁纸的在6h后其降解率智能达到52.9％。

(2)当灯4为日光灯时，具体的甲醛气体剩余率随时间的变化如表2所示。

表2日光灯下不同时间段的甲醛剩余率

由表1可知，本发明中的，本发明实施例1-8中的可净化室内空气的无纺壁纸在日光灯对甲醛也具有很好的降解效果，但效果略差于紫外灯光源，在6h后其降解率可达到36.5％，而不含有锌铈共掺杂纳米二氧化钛的壁纸的在6h后其降解率只能达到53.9％。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。