本发明涉及空气净化领域，尤其涉及一种用于吸附甲醛和tvoc的车载空气净化片及其制备方法。
背景技术：
：近年来城市环境受到严重污染，尤其是空气污染最为严重。据有关部门调查数据显示，除了颗粒物污染外，还主要包括甲醛以及tvoc的污染。tvoc的主要成份包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。甲醛和tvoc刺激眼睛和呼吸道，伤害人的肝、肾、大脑和神经系统。它们的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性，会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。由此可见，甲醛和tvoc对人体有害是毋庸置疑的。tvoc的主要来源在室外，主要来自燃料燃烧和交通运输：而在室内则主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料中的胶合剂、涂料、油漆、板材、壁纸等，家具，家用电器，家具、清洁剂和人体本身的排放等。有近千种之多。目前市场上的空气净化片品类繁多，虽然许多号称能够吸附甲醛和tvoc等物质，但是其实际效果却并不明显。许多产品采用单纯的活性炭进行吸附，但是并不能从源头上消除甲醛以及tvoc，当活性炭吸附饱和后，便失去了功效，因此此类空气净化片的更换周期较短。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于吸附甲醛和tvoc的车载空气净化片及其制备方法。本发明的车载空气净化片不仅能够对空气中的颗粒物进行过滤，还以椰壳活性炭作为主要吸附材料来吸附甲醛和tvoc等有害气体，吸附效果好，吸附容量大，并且在吸附后还能使其降解，从源头上彻底去除，延长了净化片的更换周期。本发明的具体技术方案为：一种用于吸附甲醛和tvoc的车载空气净化片，由上过滤层、椰壳活性炭夹层和下过滤层复合而成；所述上过滤层和下过滤层为聚丙烯无纺布，所述椰壳活性炭夹层由椰壳活性炭颗粒、负载于椰壳活性炭颗粒上的催化剂和粘结剂组成的混合材料涂布于上过滤层或下过滤层表面固化而成。本发明的空气净化片为三层复合结构，其中中间层为椰壳活性炭夹层，用于吸附空气中的甲醛、苯类、二手烟和其他具有异味的气态有害有机物质。本发明选用椰壳活性炭作为主要吸附材料，其具有高碘值、孔径结构异常发达和吸附容量极大的特点，强度≥95％，碘值≥1000mg/g，四氧化碳吸附值≥60％，灰份≤5％，ph值7，椰壳活性炭的吸附饱和度是普通活性碳的40倍。此外在椰壳活性炭的孔隙表面负载有催化剂，该催化剂可对被椰壳活性炭吸附的甲醛和tvoc进行有效催化降解，不仅能够从本质上彻底去除甲醛和tvoc，而且还能及时“腾出”其占用的活性炭上的孔隙，延长净化片的更换周期。在椰壳活性炭夹层中氯化钙的作用是作为干燥除湿剂，甲醛等物质被降解后生成二氧化碳和水，而水的存在会影响椰壳活性炭的吸附以及进风面、下过滤层的过滤效果。而氯化钙能够吸水生成水合物，保持净化片长期处于干燥状态。作为优选，所述上过滤层、椰壳活性炭夹层和下过滤层的厚度均为0.8-1.2mm。作为优选，所述椰壳活性炭夹层中，椰壳活性炭颗粒占80-90wt％，催化剂占1-5wt％，粘结剂占10-15wt％。作为优选，所述椰壳活性炭的粒径为0.1-10微米。作为优选，所述催化剂选自铂、铂的氧化物、纳米二氧化钛；所述粘结剂为无甲醛大豆基粘结剂。作为优选，上过滤层为具有静电吸附功能的聚丙烯无纺布，由以下质量百分数的原料制得：聚丙烯80-84％，改性天然纤维素1-3％，疏水环糊精1-2％，改性海水鱼骨粉1-10％，硅烷偶联剂0.5-1.5％，聚四氟乙烯8-12％。作为可用于空调风口的车载空气净化片，通常要求一是过滤效果好，能够阻挡或吸附大多数的颗粒物；二是风阻要小，尽量不影响空调的进出风效率。现有技术中的过滤片，通常只是普通的无纺布，为了保证其透气度，减小风阻，通常具有很大的孔隙率，但是如此便影响了其过滤效率。如果为了提高过滤效率又势必要降低孔隙率，又会影响出风效率，从而无法两全。本发明的上过滤层利用静电吸附原理，在无纺布的孔隙率较高，风阻较小的条件下也能够对空气中的pm2.5、花粉、粉尘、烟尘、尘螨等颗粒物进行有效过滤、吸附。本发明中上过滤层的无纺布选用聚丙烯为主要原料，先将聚丙烯与改性天然纤维素、疏水环糊精、改性海水鱼骨粉和硅烷偶联剂混合熔融，喷熔制得无纺布，由于纤维中复合有了疏水环糊精、改性海水鱼骨粉和纳米海泡石，其中环糊精具有疏水空腔，对疏水性物质具有吸附性；改性海水鱼骨粉经过处理后具有高孔隙率，具有较好的吸附性。当环糊精与改性海水鱼骨粉均匀分布于纤维内部后，能够增强无纺布对聚四氟乙烯乳液的吸附能力，从而使得聚四氟乙烯乳液对无纺布充分浸润、渗透。因而克服了现有技术中普通无纺布对聚四氟乙烯乳液吸附效果较差的技术问题。由于改性海水鱼骨粉属于无机物，在聚丙烯等有机物的中分散性和相容性较差，硅烷偶联剂的作用是能够克服这一技术问题。此外，改性海水鱼骨粉的加入，一方面其自身多余的孔隙还能够吸附细小颗粒和空气中的异味，另一方面在一定程度也能够使无纺布具有空心结构，从而具有吸收风噪、降低噪音的作用。在制得无纺布后，将无纺布浸渍于聚四氟乙烯乳液中，能够大幅提高无纺布对聚四氟乙烯乳液的吸附量。作为优选，所述改性海水鱼骨粉的制备方法如下：将海水鱼骨洗净并粗磨至80-120目，然后放置于马弗炉中在绝氧条件下升温至250-450℃，煅烧1-3h后取出并精磨至400-800目，得到煅烧海水鱼骨粉，将煅烧海水鱼骨粉与钛酸丁酯、十八碳烷酸质量比20∶(0.5-1.5)∶(0.5-1)混合，在65-75℃下研磨20-40min，制得改性海水鱼骨粉。海水鱼骨为天然生物质材料，粗磨后在相对低温下进行焙烧，以除去海水鱼骨基质中的有机质，有机质除去后，海水鱼骨基质呈现为疏松多孔状，具有很高的孔隙率，具有较高的吸附容量。未改性的海水鱼骨粉呈现为亲水性，而聚四氟乙烯为疏水性物质，用钛酸丁酯和十八碳烷酸对其改性后，能够使海水鱼骨粉具有疏水性，从而进一步提高对聚四氟乙烯的吸附能力。海水鱼骨粉具有疏水性的好处还在于：由于在较高湿度的环境下，不容易产生静电，而未改性的海水鱼骨粉具有较好的吸湿性，海水鱼骨粉大量吸湿后，必然会严重影响静电吸附效果。对海水鱼骨粉疏水处理后其不会进行吸湿，能够长期保障无纺布处于干燥状态，从而能够使无纺布长久地保持静电而衰退较慢。作为优选，所述改性天然纤维素的制备方法如下：将木颗粒在温度为50-60℃、浓度为10-20wt％的双氧水溶液中浸泡25-35min，浸泡后取出沥干，加水在120-130℃下蒸煮1-2h；然后浓缩至固含量为30-40wt％，冷却至常温，加入含有乳酸菌、酵母菌混合菌液并使溶液中菌总浓度控制在0.1-0.3亿个/ml，在20-30℃下微生物发酵2-4天；最后将产物用水洗涤、分离后烘干，制得改性天然纤维素。本发明先采用双氧水浸渍木颗粒使得木颗粒中的木质素和纤维素分离，然后通过进一步的蒸煮，促使木质素溶解与纤维素分离，然后采用混合菌进行发酵，能够大量消除纤维素上的游离羟基，进一步提高纤维素的疏水性，如此一方面能够增加纤维素与聚丙烯的相容性，另一方面降低其吸水性，防止静电吸附效果减弱。作为优选，所述下过滤层为复合有抗菌物质的聚丙烯无纺布；所述抗菌物质选自多肽银和季胺盐抗菌剂。复合有抗菌物质的聚丙烯无纺布，能够起到杀菌作用，特别是对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有较强抑制能力。一种用于吸附甲醛和tvoc的车载空气净化片的制备方法，包括以下步骤：1)上过滤层的制备：1.1)将聚丙烯切片与改性天然纤维素、疏水环糊精、改性海水鱼骨粉、纳米海泡石、硅烷偶联剂按配比混合，添加至热熔装置中加热熔融，得到复合熔体；1.2)将复合熔体通过喷熔方法制成无纺布；1.3)将聚四氟乙烯配制为聚四氟乙烯乳液，将无纺布于浓度为30-50wt％的聚四氟乙烯乳液中浸渍5-15min，然后进行100-140℃热压处理，最后经过烘干定型后制得上过滤层；2)下过滤层的制备；3)椰壳活性炭夹层的制备：将催化剂负载于椰壳活性炭颗粒上，再与粘结剂按配比配成混合材料，搅拌均匀制成浆料后，涂布于上过滤层或下过滤层，最后将下过滤层或上过滤层覆盖于浆料上，经过热压、固化、干燥后，制得成品。本发明方法先将聚丙烯切片与改性天然纤维素、疏水环糊精、改性海水鱼骨粉、硅烷偶联剂混合热熔按照传统无纺布熔喷制备方法制得无纺布，然后将无纺布浸渍于聚四氟乙烯乳液中，如此能够极大的提高无纺布对聚四氟乙烯乳液的吸附能力，从而增强无纺布的静电吸附能力和持久性。与现有技术对比，本发明的有益效果是：1、本发明的车载空气净化片不仅能够对空气中的颗粒物进行过滤，还以椰壳活性炭作为主要吸附材料来吸附甲醛和tvoc等有害气体，吸附效果好，吸附容量大，并且在吸附后还能使其降解，从源头上彻底去除，延长了净化片的更换周期。2、本发明上过滤层对静电吸附剂的负载量大、牢度高，对pm2.5、花粉、粉尘、烟尘、尘螨等颗粒物的静电吸附效果好，透气度好，风阻小；而且还具有抗菌、降噪功能。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的描述。实施例1一种用于吸附甲醛和tvoc的车载空气净化片，由上过滤层、椰壳活性炭夹层和下过滤层复合而成；所述上过滤层和下过滤层为聚丙烯无纺布，所述椰壳活性炭夹层由椰壳活性炭颗粒、负载于椰壳活性炭颗粒上的催化剂、氯化钙和粘结剂组成的混合材料涂布于上过滤层或下过滤层表面固化而成。其中，所述上过滤层、椰壳活性炭夹层和下过滤层的厚度均为1mm。所述椰壳活性炭夹层中，椰壳活性炭颗粒(粒径为1微米左右)占85wt％，催化剂占2wt％，氯化钙占1wt％，粘结剂占12wt％。所述催化剂为铂。所述粘结剂为无甲醛大豆基粘结剂。所述上过滤层由以下质量百分数的原料制得：聚丙烯82％，改性天然纤维素2％，疏水环糊精1.5％，改性海水鱼骨粉5.5％，硅烷偶联剂1％，聚四氟乙烯8％。所述改性海水鱼骨粉的制备方法如下：将海水鱼骨洗净并粗磨至100目，然后放置于马弗炉中在绝氧条件下升温至350℃，煅烧2h后取出并精磨至600目，得到煅烧海水鱼骨粉，将煅烧海水鱼骨粉与钛酸丁酯、十八碳烷酸质量比20∶1∶0.75混合，在70℃下研磨30min，制得改性海水鱼骨粉。所述改性天然纤维素的制备方法如下：将木颗粒在温度为55℃、浓度为15wt％的双氧水溶液中浸泡30min，浸泡后取出沥干，加水在125℃下蒸煮1.5h；然后浓缩至固含量为35wt％，冷却至常温，加入含有乳酸菌、酵母菌混合菌液并使溶液中菌总浓度控制在0.2亿个/ml，在25℃下微生物发酵3天；最后将产物用水洗涤、分离后烘干，制得改性天然纤维素。所述下过滤层为复合有抗菌物质的聚丙烯无纺布；所述抗菌物质为多肽银。上述用于吸附甲醛和tvoc的车载空气净化片的制备方法，包括以下步骤：1)上过滤层的制备：1.1)将聚丙烯切片与改性天然纤维素、疏水环糊精、改性海水鱼骨粉、纳米海泡石、硅烷偶联剂按配比混合，添加至热熔装置中加热熔融，得到复合熔体；1.2)将复合熔体通过喷熔方法制成无纺布；1.3)将聚四氟乙烯配制为聚四氟乙烯乳液，将无纺布于浓度为40wt％的聚四氟乙烯乳液中浸渍10min，然后进行120℃热压处理，最后经过烘干定型后制得上过滤层；2)下过滤层的制备；3)椰壳活性炭夹层的制备：将催化剂负载于椰壳活性炭颗粒上，再与粘结剂按配比配成混合材料，搅拌均匀制成浆料后，涂布于上过滤层或下过滤层，最后将下过滤层或上过滤层覆盖于浆料上，经过热压、固化、干燥后，制得成品。实施例2一种用于吸附甲醛和tvoc的车载空气净化片，由上过滤层、椰壳活性炭夹层和下过滤层复合而成；所述上过滤层和下过滤层为聚丙烯无纺布，所述椰壳活性炭夹层由椰壳活性炭颗粒、负载于椰壳活性炭颗粒上的催化剂、氯化钙和粘结剂组成的混合材料涂布于上过滤层或下过滤层表面固化而成。其中，所述上过滤层、椰壳活性炭夹层和下过滤层的厚度均为0.8mm。所述椰壳活性炭夹层中，椰壳活性炭颗粒(粒径为0.1-1微米)占82.5wt％，催化剂占1wt％，氯化钙占1.5wt％，粘结剂占15wt％。所述催化剂为铂的氧化物。所述粘结剂为无甲醛大豆基粘结剂。所述上过滤层由以下质量百分数的原料制得：聚丙烯80％，改性天然纤维素3％，疏水环糊精2％，改性海水鱼骨粉4％，硅烷偶联剂1.5％，聚四氟乙烯9.5％。所述改性海水鱼骨粉的制备方法如下：将海水鱼骨洗净并粗磨至80目，然后放置于马弗炉中在绝氧条件下升温至250℃，煅烧3h后取出并精磨至400目，得到煅烧海水鱼骨粉，将煅烧海水鱼骨粉与钛酸丁酯、十八碳烷酸质量比20∶0.5∶0.5混合，在65℃下研磨40min，制得改性海水鱼骨粉。所述改性天然纤维素的制备方法如下：将木颗粒在温度为50℃、浓度为10wt％的双氧水溶液中浸泡35min，浸泡后取出沥干，加水在120℃下蒸煮2h；然后浓缩至固含量为30wt％，冷却至常温，加入含有乳酸菌、酵母菌混合菌液并使溶液中菌总浓度控制在0.1亿个/ml，在20℃下微生物发酵4天；最后将产物用水洗涤、分离后烘干，制得改性天然纤维素。所述下过滤层为复合有抗菌物质的聚丙烯无纺布；所述抗菌物质为季胺盐抗菌剂。上述用于吸附甲醛和tvoc的车载空气净化片的制备方法，包括以下步骤：1)上过滤层的制备：1.1)将聚丙烯切片与改性天然纤维素、疏水环糊精、改性海水鱼骨粉、纳米海泡石、硅烷偶联剂按配比混合，添加至热熔装置中加热熔融，得到复合熔体；1.2)将复合熔体通过喷熔方法制成无纺布；1.3)将聚四氟乙烯配制为聚四氟乙烯乳液，将无纺布于浓度为30wt％的聚四氟乙烯乳液中浸渍15min，然后进行100℃热压处理，最后经过烘干定型后制得上过滤层；2)下过滤层的制备；3)椰壳活性炭夹层的制备：将催化剂负载于椰壳活性炭颗粒上，再与粘结剂按配比配成混合材料，搅拌均匀制成浆料后，涂布于上过滤层或下过滤层，最后将下过滤层或上过滤层覆盖于浆料上，经过热压、固化、干燥后，制得成品。实施例3一种用于吸附甲醛和tvoc的车载空气净化片，由上过滤层、椰壳活性炭夹层和下过滤层复合而成；所述上过滤层和下过滤层为聚丙烯无纺布，所述椰壳活性炭夹层由椰壳活性炭颗粒、负载于椰壳活性炭颗粒上的催化剂、氯化钙和粘结剂组成的混合材料涂布于上过滤层或下过滤层表面固化而成。其中，所述上过滤层、椰壳活性炭夹层和下过滤层的厚度均为1.2mm。所述椰壳活性炭夹层中，椰壳活性炭颗粒(粒径为1-10微米)占86.5wt％，催化剂占3wt％，氯化钙占0.5wt％，粘结剂占10wt％。所述催化剂为纳米二氧化钛。所述粘结剂为无甲醛大豆基粘结剂。所述上过滤层由以下质量百分数的原料制得：聚丙烯80％，改性天然纤维素3％，疏水环糊精2％，改性海水鱼骨粉6％，硅烷偶联剂0.5％，聚四氟乙烯8.5％。所述改性海水鱼骨粉的制备方法如下：将海水鱼骨洗净并粗磨至120目，然后放置于马弗炉中在绝氧条件下升温至450℃，煅烧1h后取出并精磨至800目，得到煅烧海水鱼骨粉，将煅烧海水鱼骨粉与钛酸丁酯、十八碳烷酸质量比20∶1.5∶1混合，在75℃下研磨20min，制得改性海水鱼骨粉。所述改性天然纤维素的制备方法如下：将木颗粒在温度为60℃、浓度为20wt％的双氧水溶液中浸泡25min，浸泡后取出沥干，加水在130℃下蒸煮1h；然后浓缩至固含量为40wt％，冷却至常温，加入含有乳酸菌、酵母菌混合菌液并使溶液中菌总浓度控制在0.3亿个/ml，在30℃下微生物发酵2天；最后将产物用水洗涤、分离后烘干，制得改性天然纤维素。所述下过滤层为复合有抗菌物质的聚丙烯无纺布；所述抗菌物质为季胺盐抗菌剂。上述用于吸附甲醛和tvoc的车载空气净化片的制备方法，包括以下步骤：1)上过滤层的制备：1.1)将聚丙烯切片与改性天然纤维素、疏水环糊精、改性海水鱼骨粉、纳米海泡石、硅烷偶联剂按配比混合，添加至热熔装置中加热熔融，得到复合熔体；1.2)将复合熔体通过喷熔方法制成无纺布；1.3)将聚四氟乙烯配制为聚四氟乙烯乳液，将无纺布于浓度为50wt％的聚四氟乙烯乳液中浸渍5min，然后进行140℃热压处理，最后经过烘干定型后制得上过滤层；2)下过滤层的制备；3)椰壳活性炭夹层的制备：将催化剂负载于椰壳活性炭颗粒上，再与粘结剂按配比配成混合材料，搅拌均匀制成浆料后，涂布于上过滤层或下过滤层，最后将下过滤层或上过滤层覆盖于浆料上，经过热压、固化、干燥后，制得成品。对比例1市购的普通静电吸附空气过滤布。综合性能对比：将实施例1-3与对比例1的无纺布进行性能对比，结果如下所示：厚度风阻静电吸附保持时间抗菌性实施例13mm2.4帕4-5年有实施例22.4mm1.7帕4-5年有实施例33.6mm3.0帕4-5年有对比例13mm1.9帕2-3年无由上可知，本发明在含有活性炭加夹层的情况下，与普通无纺布风阻相比只是略大，静电吸附保持时间更久，且具有抗菌性。甲醛及tvoc吸附效果检测：对本发明实施例1的空气净化片进行甲醛及tvoc吸附效果检测：检测单位：国家化学建材质量监督检验中心。检测日期：2017年7月25日。检测依据：qb/t2761-2006室内空气净化产品净化效果测定方法。备注：试验舱容积：1.5m3；净化时间：30min。检测样品：用于吸附甲醛和tvoc的车载空气净化片(60cm*60cm*3mm)。检测数量：15片。检测数据如下：序号检测项目技术要求检测结果单项结论备注1甲醛去除率，％/11.7/净化时间30min2tvoc去除率，％/9.13/净化时间30min由上可知，本发明产品可对空气中甲醛以及tvoc有效进行吸附。本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。当前第1页12