本发明涉及汽车零配件技术领域，具体涉及一种车用空气净化滤芯。
背景技术
随着社会经济的发展，汽车已经成为常用代步工具，由于汽车的内饰件大多为塑胶制品，因此车内尤其是新车内含有大量的挥发性有机物(vocs)，如果车内的vocs浓度过高时很容易引起急性中毒，轻者会出现头痛、头晕、恶心、呕吐、酩醉等症状状；重者会出现肝中毒甚至很快昏迷，有的还可能有生命危险。长期处于含有vocs的车内环境中，还会引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统、有的还可能引起内分泌失调，以至引发白血病。
汽车空调已经是现有汽车必不可少的组成部分，能够对车内的气体进行循环，空调中的空气滤芯可以对空气中的有害微粒进行吸附，但是并不能对室内的有害气体进行吸附和分解；也可以通过打开窗户，将有害气体排放至空气中，而当环境温度过高或过低时，这种排放方式就受到了限制；或者购买具有吸附性的物质吸附有害气体，但这类吸附性的物质大多只能对室内的污染物进行吸附，并未对其进行降解处理，从而会产生二次污染，仍然对人体具有较大的危害。
技术实现要素：
本发明的目的是提一种供车用空气净化滤芯，它能够对车内的有害气体的富集与高效降解的作用，达到净化车内空气的目的。
为了实现上述目的，本发明提供一种车用空气净化滤芯，包括木浆纤维和催化剂，所述催化剂由以下重量份的物质制成：有机钛酸酯1～5重量份、有机硅酸酯3～12重量份、可溶性金属盐0.005～0.02重量份、聚环氧氯丙烷二甲胺6～20重量份、十六烷基三甲基溴化铵5～15重量份、发泡剂1～5重量份、聚合物乳液10～50重量份、ph调节剂1～10重量份、扩链剂1～3重量份、溶剂10～50重量份。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中通过将有机钛酸酯、有机硅酸酯、可溶性金属盐与十六烷基三甲基溴化铵反应，生成具有催化性能的硅-钛催化剂，然后在硅-钛催化剂的表面包覆具有三维孔结构的活性碳层，它具有较大的比表面积和活性反应位点，可以吸附空气中的有害气体，硅-钛催化剂可以将产生的有害气体进行催化分解，从而达到空气中有害气体的富集与高效降解，达到净化车内空气的目的。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种车用空气净化滤芯，包括木浆纤维和催化剂，所述催化剂由以下重量份的物质制成：有机钛酸酯1～5重量份、有机硅酸酯3～12重量份、可溶性金属盐0.005～0.02重量份、聚环氧氯丙烷二甲胺6～20重量份、十六烷基三甲基溴化铵5～15重量份、发泡剂1～5重量份、聚合物乳液10～50重量份、ph调节剂1～10重量份、扩链剂1～3重量份、溶剂10～50重量份。
优选条件下，所述催化剂由以下重量份的物质制成：有机钛酸酯1.2～3.6重量份、有机硅酸酯5～10重量份、可溶性金属盐0.01～0.015重量份、聚环氧氯丙烷二甲胺8～15重量份、十六烷基三甲基溴化铵8～12重量份、发泡剂2～3重量份、聚合物乳液20～45重量份、ph调节剂3～8重量份、扩链剂1～3重量份、溶剂10～50重量份。
本发明还提供一种所述车用空气净化滤芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将有机硅酸酯、有机钛酸酯混合均匀，得到混合溶液a，将十六烷基三甲基溴化铵和可溶性金属盐在水中混合均匀，然后在搅拌的条件下向该混合体系中滴加混合溶液a，滴加结束后，加入ph调节剂调节体系ph为5.3～6.2，然后将混合体系在100～160℃下密封反应1～4h，将产物离心洗涤干燥，得到中间产物1；
(2)将聚环氧氯丙烷二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物1，超声反应15～25min，然后离心洗涤干燥，得到中间产物2；
(3)将中间产物2和聚合物乳液在溶剂中超声分散均匀，然后加入扩链剂和发泡剂混合均匀，接着微波反应2～8min，然后超声10～20min，将产物离心洗涤干燥后，得到中间产物3；
(4)将中间产物3在200～250℃下焙烧5～20min，接着升温至300～500℃，并在300～500℃下焙烧2～6h，得到催化剂；
(5)对木浆纤维进行打浆，然后加入上述催化剂，然后抄片，干燥，即得到车用空气净化滤芯。
在步骤(1)中，通过将有机硅酸酯、有机钛酸酯、十六烷基三甲基溴化铵和可溶性金属盐在水中反应，得到金属离子掺杂的硅-钛催化剂前驱体，即中间产物1；然后中间产物1与聚环氧氯丙烷二甲胺反应，可以中间产物1的表面产生羟基官能团，从而提高中间产物1与聚合物乳液的结合力；接着将中间产物2与含有发泡剂的聚合物乳液进行反应，能够在中间产物2的表面包覆含有发泡剂的聚合物，即制得中间产物3，中间产物3首先在200～250℃下焙烧，可以使聚合物层中的发泡剂分解，产生三维孔结构，然后再在300～500℃下焙烧，可以使十六烷基三甲基溴化铵分解成具有多孔结构的硅-钛催化剂，同时也使聚合物碳化成活性炭，即得到含有多重孔结构的复合催化剂。
优选条件下，所述有机钛酸酯选自钛酸四乙酯、钛酸四甲酯、钛酸四异丙酯、钛酸四异丁酯、钛酸四正丁酯中的至少一种。所述有机硅酸酯选自硅酸四甲酯、正硅酸乙酯、硅酸四丁酯中的至少一种。
优选条件下，所述聚合物乳液选自聚丙烯腈乳液、环氧树脂乳液、甲基丙烯酸树脂乳液、聚己内酯乳液、聚氨酯乳液、氟化聚氨酯乳液、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯乳液中的至少一种。聚合物乳液的浓度是影响催化剂性能的重要因素之一，优选条件下，所述聚合物乳液的固含量为25～60wt％。
通过金属离子对硅-钛催化剂进行掺杂，能够提高硅-钛催化剂的催化性能，从而提高其对有害气体的降解率，优选条件下，所述可溶性金属盐选自铁盐、可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性钼酸盐、可溶性锌盐和可溶性银盐中的至少一种。
优选条件下，所述发泡剂选自4,4-氧代双苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、n,n’-二亚硝基五次甲基四胺中的至少一种。
优选条件下，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570、硅烷偶联剂kh580、硅烷偶联剂kh590、硅烷偶联剂kh792、硅烷偶联剂kbm602、硅烷偶联剂a151和硅烷偶联剂a171中的至少一种。
优选条件下，所述扩链剂选自乙二醇、1,3-丁二醇、1,10-葵二醇、1,4-环己二醇、1,8-辛二醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇和3-甲基-1,5-戊二醇中的至少一种。
优选条件下，所述溶剂选自丙酮、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二乙基甲酰胺、乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、石油醚、二甲基亚砜和水中的至少一种。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
一种车用空气净化滤芯，包括木浆纤维和催化剂，所述催化剂由以下重量份的物质制成：钛酸四乙酯2.5重量份、硅酸四丁酯6重量份、氯化镍0.012重量份、聚环氧氯丙烷二甲胺12重量份、十六烷基三甲基溴化铵10重量份、4,4-氧代双苯磺酰肼2.5重量份、聚氨酯乳液30重量份(normic-3150，固含量为30wt％)、盐酸5重量份(2m)、新戊二醇2重量份、乙醇30重量份。
所述车用空气净化滤芯的制备方法，步骤如下：
(1)将钛酸四乙酯、硅酸四丁酯混合均匀，得到混合溶液a，将十六烷基三甲基溴化铵和氯化镍在水中混合均匀，然后在搅拌的条件下向该混合体系中滴加混合溶液a，滴加结束后，加入盐酸调节体系ph为6.2，然后将混合体系在150℃下密封反应3h，将产物离心洗涤干燥，得到中间产物1；
(2)将聚环氧氯丙烷二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物1，超声反应12min，然后离心洗涤干燥，得到中间产物2；
(3)将中间产物2和聚氨酯乳液在乙醇中超声分散均匀，然后加入新戊二醇和4,4-氧代双苯磺酰肼混合均匀，接着微波反应5min，然后超声15min，将产物离心洗涤干燥后，得到中间产物3，所述微波反应的功率为300w，频率为1600khz；
(4)将中间产物3在200℃下焙烧10min，接着升温至450℃，并在450℃下焙烧5h，得到催化剂；
(5)对木浆纤维进行打浆，然后加入上述催化剂，然后抄片，干燥，即得到车用空气净化滤芯。
实施例2
一种车用空气净化滤芯，包括木浆纤维和催化剂，所述催化剂由以下重量份的物质制成：钛酸四甲酯3.6重量份、硅酸四丁酯10重量份、钼酸钠0.015重量份、聚环氧氯丙烷二甲胺8重量份、十六烷基三甲基溴化铵12重量份、偶氮二甲酰胺2重量份、聚己内酯乳液45重量份(ca0102，购自东莞市楹圣塑胶化工有限公司，固含量为60wt％)、盐酸3重量份(2m)、2-甲基-1,3-丙二醇1重量份、n,n-二甲基甲酰胺10重量份。
所述车用空气净化滤芯的制备方法，步骤如下：
(1)将钛酸四甲酯硅酸四丁酯混合均匀，得到混合溶液a，将十六烷基三甲基溴化铵和钼酸钠在水中混合均匀，然后在搅拌的条件下向该混合体系中滴加混合溶液a，滴加结束后，加入盐酸调节体系ph为5.5，然后将混合体系在120℃下密封反应3h，将产物离心洗涤干燥，得到中间产物1；
(2)将聚环氧氯丙烷二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物1，超声反应15～25min，然后离心洗涤干燥，得到中间产物2；
(3)将中间产物2和聚己内酯乳液在n,n-二甲基甲酰胺中超声分散均匀，然后加入2-甲基-1,3-丙二醇1重量份和偶氮二甲酰胺混合均匀，接着微波反应3min，然后超声15min，将产物离心洗涤干燥后，得到中间产物3，所述微波反应的功率为300w，频率为1600khz；
(4)将中间产物3在220℃下焙烧10min，接着升温至350℃，并在350℃下焙烧3h，得到催化剂；
(5)对木浆纤维进行打浆，然后加入上述催化剂，然后抄片，干燥，即得到车用空气净化滤芯。
实施例3
一种车用空气净化滤芯，包括木浆纤维和催化剂，所述催化剂由以下重量份的物质制成：钛酸四乙酯1.2重量份、硅酸四丁酯5重量份、硝酸银0.01重量份、聚环氧氯丙烷二甲胺15重量份、十六烷基三甲基溴化铵8重量份、4,4-氧代双苯磺酰肼3重量份、聚氨酯乳液20重量份(normic-3150，固含量为50wt％)、盐酸8重量份(2m)、2-甲基-1,3-丙二醇3重量份、n,n-二甲基甲酰胺50重量份。
所述车用空气净化滤芯的制备方法，步骤如下：
(1)将钛酸四乙酯、硅酸四丁酯混合均匀，得到混合溶液a，将十六烷基三甲基溴化铵和硝酸银在水中混合均匀，然后在搅拌的条件下向该混合体系中滴加混合溶液a，滴加结束后，加入盐酸调节体系ph为5.8，然后将混合体系在120℃下密封反应3h，将产物离心洗涤干燥，得到中间产物1；
(2)将聚环氧氯丙烷二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物1，超声反应20min，然后离心洗涤干燥，得到中间产物2；
(3)将中间产物2和聚氨酯乳液在n,n-二甲基甲酰胺中超声分散均匀，然后加入2-甲基-1,3-丙二醇和4,4-氧代双苯磺酰肼混合均匀，接着微波反应5min，然后超声15min，将产物离心洗涤干燥后，得到中间产物3，所述微波反应的功率为400w，频率为1800khz；
(4)将中间产物3在220℃下焙烧10min，接着升温至400℃，并在400℃下焙烧3h，得到催化剂；
(5)对木浆纤维进行打浆，然后加入上述催化剂，然后抄片，干燥，即得到车用空气净化滤芯。
实施例4
一种车用空气净化滤芯，包括木浆纤维和催化剂，所述催化剂由以下重量份的物质制成：钛酸四甲酯5重量份、正硅酸乙酯12重量份、硫酸锌0.02重量份、聚环氧氯丙烷二甲胺6重量份、十六烷基三甲基溴化铵15重量份、偶氮二甲酰胺3.6重量份、聚氨酯乳液10重量份(normic-3150，固含量为45wt％)、盐酸1重量份(2m)、1,3-丁二醇1.5重量份、水30重量份。
所述车用空气净化滤芯的制备方法，步骤如下：
(1)将钛酸四甲酯、正硅酸乙酯混合均匀，得到混合溶液a，将十六烷基三甲基溴化铵和硫酸锌在水中混合均匀，然后在搅拌的条件下向该混合体系中滴加混合溶液a，滴加结束后，加入盐酸调节体系ph为6.2，然后将混合体系在100℃下密封反应1h，将产物离心洗涤干燥，得到中间产物1；
(2)将聚环氧氯丙烷二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物1，超声反应25min，然后离心洗涤干燥，得到中间产物2；
(3)将中间产物2和聚氨酯乳液在水中超声分散均匀，然后加入1,3-丁二醇和偶氮二甲酰胺混合均匀，接着微波反应2min，然后超声10min，将产物离心洗涤干燥后，得到中间产物，所述微波反应的功率为500w，频率为2000khz；
(4)将中间产物3在200℃下焙烧5min，接着升温至300℃，并在300℃下焙烧6h，得到催化剂；
(5)对木浆纤维进行打浆，然后加入上述催化剂，然后抄片，干燥，即得到车用空气净化滤芯。
实施例5
一种车用空气净化滤芯，包括木浆纤维和催化剂，所述催化剂由以下重量份的物质制成：钛酸四异丁酯1重量份、正硅酸乙酯3重量份、氯化钴0.005重量份、聚环氧氯丙烷二甲胺20重量份、十六烷基三甲基溴化铵5量份、偶氮二甲酰胺2.3重量份、聚己内酯乳液50重量份(ca0102，购自东莞市楹圣塑胶化工有限公司，固含量为25wt％)、盐酸10重量份(2m)、1,3-丁二醇2.1重量份、乙醇50重量份。
所述车用空气净化滤芯的制备方法，步骤如下：
(1)将钛酸四异丁酯、正硅酸乙酯混合均匀，得到混合溶液a，将十六烷基三甲基溴化铵和氯化钴在水中混合均匀，然后在搅拌的条件下向该混合体系中滴加混合溶液a，滴加结束后，加入盐酸调节体系ph为5.3，然后将混合体系在160℃下密封反应4h，将产物离心洗涤干燥，得到中间产物1；
(2)将聚环氧氯丙烷二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物1，超声反应15min，然后离心洗涤干燥，得到中间产物2；
(3)将中间产物2和聚己内酯乳液在乙醇中超声分散均匀，然后加入1,3-丁二醇和偶氮二甲酰胺混合均匀，接着微波反应8min，然后超声20min，将产物离心洗涤干燥后，得到中间产物3，所述微波反应的功率为300w，频率为1600khz；
(4)将中间产物3在250℃下焙烧20min，接着升温至500℃，并在500℃下焙烧2h，得到催化剂；
(5)对木浆纤维进行打浆，然后加入上述催化剂，然后抄片，干燥，即得到车用空气净化滤芯。
对比例1
一种车用空气净化滤芯，包括木浆纤维和催化剂，所述催化剂由以下重量份的物质制成：钛酸四乙酯2.5重量份、硅酸四丁酯6重量份、氯化镍0.012重量份、聚环氧氯丙烷二甲胺12重量份、十六烷基三甲基溴化铵10重量份、聚氨酯乳液30重量份(normic-3150，固含量为30wt％)、盐酸5重量份(2m)、新戊二醇2重量份、乙醇30重量份。
所述车用空气净化滤芯的制备方法，步骤如下：
(1)将钛酸四乙酯、硅酸四丁酯混合均匀，得到混合溶液a，将十六烷基三甲基溴化铵和氯化镍在水中混合均匀，然后在搅拌的条件下向该混合体系中滴加混合溶液a，滴加结束后，加入盐酸调节体系ph为6.2，然后将混合体系在150℃下密封反应3h，将产物离心洗涤干燥，得到中间产物1；
(2)将聚环氧氯丙烷二甲胺在水中分散均匀后，加入中间产物1，超声反应12min，然后离心洗涤干燥，得到中间产物2；
(3)将中间产物2和聚氨酯乳液在乙醇中超声分散均匀，然后加入新戊二醇混合均匀，接着微波反应5min，然后超声15min，将产物离心洗涤干燥后，得到中间产物3，所述微波反应的功率为300w，频率为1600khz；
(4)将中间产物3在200℃下焙烧10min，接着升温至450℃，并在450℃下焙烧5h，得到催化剂；
(5)对木浆纤维进行打浆，然后加入上述催化剂，然后抄片，干燥，即得到车用空气净化滤芯。
对比例2
一种车用空气净化滤芯，包括木浆纤维和催化剂，所述催化剂由以下重量份的物质制成：钛酸四乙酯2.5重量份、聚环氧氯丙烷二甲胺12重量份、十六烷基三甲基溴化铵10重量份、4,4-氧代双苯磺酰肼2.5重量份、聚氨酯乳液30重量份(normic-3150，固含量为30wt％)、盐酸5重量份(2m)、新戊二醇2重量份、乙醇30重量份。
所述车用空气净化滤芯的制备方法，步骤如下：
(1)在十六烷基三甲基溴化铵中滴加钛酸四乙酯，滴加结束后，加入盐酸调节体系ph为6.2，然后将混合体系在150℃下密封反应3h，将产物离心洗涤干燥，得到中间产物1；
(2)将中间产1在200℃下焙烧10min，接着升温至450℃，并在450℃下焙烧5h，得到催化剂；
(3)对木浆纤维进行打浆，然后加入上述催化剂，然后抄片，干燥，即得到车用空气净化滤芯。
实验测试：
本发明实施例1-5和对比例1-2中的车用空气净化滤芯对vocs的净化性能评价在φ20mm、长200mm直型聚四氟乙烯管反应器中进行，将车用空气净化滤芯加入聚四氟乙烯管反应器中，接着将聚四氟乙烯管反应器抽真空至压力为-1.0kpa，然后向聚四氟乙烯管反应器中注入原料气至常压，测试不同时间下vocs催化净化剂对vocs的净化率，原料气组成为：vocs浓度36ppm(由甲醛、苯、甲苯按摩尔比为3:2:1)，其余为空气。反应在25℃常压环境下进行，实验结果如表1所示。
表1：实施例和对比例中的车用空气净化滤芯对vocs的净化性能
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。