本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种具有净化空气效果的新型复合材料及其制备方法。
背景技术：
当前室内空气污染主要有三个方面：第一是装修材料的有害气体长期释放，第二是板式家具的甲醛长期释放，第三是室内存放的皮包皮具类、小孩玩具及书本的有害物质的缓慢释放。由于居室是人休息放松停留的空间，缓慢释放的有害气体也会对人体产生很大的影响，轻则导致亚健康，重则会产生慢性疾病。
随着人们安全意识的提高，人们对于居住环境的要求也越来越高。空气净化器应运而生，然而，空气净化器需要插电工作，其工作的状态会有能耗及噪音污染，也会产生次声波污染，净化空气的效果有限；此外，能附带释放负氧离子的空气净化器多数是以末梢放电的原理，在产生负氧离子的同时也会产生臭氧，若室内臭氧浓度高则可能致癌，具有安全隐患。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种可净化空气、释放负离子的复合材料，以解决室内空气污染问题。
为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种具有净化空气效果的新型复合材料，包括以下重量份组分：
托玛琳粉20-40份，蓖麻油酸锌酯5-8份，磷酸二氧化钛5-9份，镧系稀土3-8份，硅藻土10-15份，火山石粉3-9份，纳米银1-1.3份，碳酸钙5-10份，流平剂5份，辅助添加剂1-3份。
其进一步地技术方案为，所述流平剂为el9060。
其进一步地技术方案为，所述辅助添加剂为生物酵素。
其进一步地技术方案为，所述托玛琳粉、镧系稀土、硅藻土、火山石粉、碳酸钙的粒径为300-500目。
第二方面，本发明还提供如第一方面所述的具有净化空气效果的新型复合材料的制备方法，包括以下步骤：
s1，按比例，将托玛琳粉和硅藻土预先混合均匀，得到第一混合物；
s2，将磷酸二氧化钛和火山石粉预先混合均匀，得到第二混合物；
s3，向镧系稀土及蓖麻油酸锌酯的混合物中加水混合均匀，得到第三混合物，所述镧系稀土及蓖麻油酸锌酯的混合物与水的比例为60：40；
s4，按质量比1：1向碳酸钙中加入水，再加入纳米银，混匀，得到第四混合物；
s5，将所述第一混合物、第二混合物、第三混合物、流平剂及辅助添加剂在10min内快速加入第四混合物中，充分搅拌，混匀，定型，即得所述具有净化空气效果的新型复合材料。
其进一步地技术方案为，所述步骤s1-s3的顺序可调换。
与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括：
本发明提供的具有净化空气效果的新型复合材料，通过各组分之间的协调配合作用，以吸附分解的方式对室内的有害气体(甲醛、烟味)进行净化，同时释放出负离子；整个净化过程均在材料内部进行，无需额外消耗能源，不产生噪音。
本发明提供的具有净化空气效果的新型复合材料的制备方法，操作简单，能耗低，借助碳酸钙与水反应释放的热量跟二氧化碳，使内部混合更均匀，让纳米银更均匀分布在材料中，同时使得材料具有更多的孔隙，提高吸附性能。
具体实施方式
下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，以下将描述的实施例仅仅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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
实施例1
本发明实施例提供一种具有净化空气效果的新型复合材料，包括以下重量份组分：
托玛琳粉40份，蓖麻油酸锌酯5份，磷酸二氧化钛8份，镧系稀土4份，硅藻土12份，火山石粉9份，纳米银1份，碳酸钙5份，流平剂5份，辅助添加剂3份。
具体实施例中，所述流平剂为el9060附着力促进剂。
具体实施例中，所述辅助添加剂为生物酵素。
具体实施例中，所述托玛琳粉、镧系稀土、硅藻土、火山石粉、碳酸钙的粒径为300目。
所述的磷酸二氧化钛为超纳米微分子级。
本发明还提供上述具有净化空气效果的新型复合材料的制备方法，包括以下步骤：
s1，按比例，将托玛琳粉和硅藻土预先混合均匀，得到第一混合物；
s2，将磷酸二氧化钛和火山石粉预先混合均匀，得到第二混合物；
s3，向镧系稀土及蓖麻油酸锌酯的混合物中加水混合均匀，得到第三混合物，所述镧系稀土及蓖麻油酸锌酯的混合物与水的比例为60：40；
s4，按质量比1：1向碳酸钙中加入水，再加入纳米银，混匀，得到第四混合物；
s5，将所述第一混合物、第二混合物、第三混合物在10min内快速加入第四混合物中，充分搅拌，混匀，定型，即得所述具有净化空气效果的新型复合材料。
实施例2
本发明实施例提供一种具有净化空气效果的新型复合材料，包括以下重量份组分：
托玛琳粉20份，蓖麻油酸锌酯8份，磷酸二氧化钛5份，镧系稀土8份，硅藻土10份，火山石粉3份，纳米银1.2份，碳酸钙8份，流平剂3份，辅助添加剂1份。
具体实施例中，所述流平剂为el9060附着力促进剂。
具体实施例中，所述辅助添加剂为生物酵素。
具体实施例中，所述托玛琳粉、镧系稀土、硅藻土、火山石粉、碳酸钙的粒径为500目。
制备方法如实施例1。
实施例3
本发明实施例提供一种具有净化空气效果的新型复合材料，包括以下重量份组分：
托玛琳粉30份，蓖麻油酸锌酯7份，磷酸二氧化钛9份，镧系稀土5份，硅藻土14份，火山石粉6份，纳米银1.2份，碳酸钙7份，流平剂4份，辅助添加剂1份。
具体实施例中，所述流平剂为el9060附着力促进剂。
具体实施例中，所述辅助添加剂为生物酵素。
具体实施例中，所述托玛琳粉、镧系稀土、硅藻土、火山石粉、碳酸钙的粒径为400目。
制备方法如实施例1。
实施例4
本发明实施例提供一种具有净化空气效果的新型复合材料，包括以下重量份组分：
托玛琳粉35份，蓖麻油酸锌酯6份，磷酸二氧化钛6份，镧系稀土4份，硅藻土12份，火山石粉7份，纳米银1.3份，碳酸钙9份，流平剂2份，辅助添加剂2份。
具体实施例中，所述流平剂为el9060附着力促进剂。
具体实施例中，所述辅助添加剂为生物酵素。
具体实施例中，所述托玛琳粉、镧系稀土、硅藻土、火山石粉、碳酸钙的粒径为400目。
制备方法如实施例1。
室内空气净化的效果验证
(1)气态污染物去除率
采用实施例1制得的具有净化空气效果的新型复合材料样品进行气态污染物去除率的试验。
试验方法：
1.试验条件
1)环境温度：(25±2)℃
2)环境湿度：(50±10)％rh
2.试验设备
试验舱(1.5m3)、智能恒流大气采样器、紫外可见分光光度计、气相色谱仪
3.测试步骤
1)样品的准备：将样品置于试验舱b中。
2)释放源的准备：将缠有5层纱布的2根玻璃棒分别直立放入2个500ml试剂瓶中，分别装入200ml的污染物甲醛(0.2％)、苯(0.06％)、二甲苯(0.4％)、tvoc(苯0.06％，甲苯0.1％，二甲苯0.4％)，贴上标记a1、a2。
3)将未放样品的托盘放置在空白试验舱a中，再将放有样品的托盘置于试验舱b中。
4)把释放源a1、a2分别放入空白试验舱a和样品试验舱b中，立即关闭舱门。
5)开启a舱和b舱的风扇搅拌。
6)24h后，分别对a舱和b舱进行采集样品测试分析，浓度分别记为ca和cb。
4.计算公式
去除率
5.结果见表1
表1气态污染物去除率试验结果
(2)pm2.5去除率
采用实施例1制得的具有净化空气效果的新型复合材料样品进行pm2.5去除率的试验。
1.测试对象
香烟烟雾作为pm2.5的尘源，测试粒径范围为(0.1～2.5)μm颗粒物总数
2.试验条件
1)环境温度：(25±2)℃
2)环境湿度：(50±10)％rh
3.试验设备
试验舱(1.5m3)、粒径谱仪(tsi3340)、稀释器(tsi3302a)
4.机器运行状态
试验过程开启小风扇。
5.测试步骤
1)将待检验的样品按标准要求放置于试验舱内。把样品调节到试验的工作状态，检验运转正常，然后关闭样品。
2)开启高效空气过滤器，净化舱内空气，使颗粒物粒径在0.1μm以上的粒子背景浓度≤2×104个/l，同时启动温湿度控制装置，使舱内温湿度达到试验规定状态。
3)待舱内颗粒物背景浓度降低到合适水平，记录背景浓度值。关闭高效空气过滤器和温湿度装置。
4)连接香烟燃烧器，点燃香烟，盖好燃烧器，用低压空气吹送香烟烟雾到试验舱内。烟雾发生结束后，风扇继续搅拌2min，使舱内颗粒物混合均匀后关闭混合风扇。
5)待风扇停止转动3min后，开启粒径谱仪，测定颗粒物的初始浓度c0，浓度应达到(2.4～3.5)×107个/l。
6)待初始浓度测定后，开启待检验的样品和小风扇，作用60min，测定颗粒物浓度。
7)按照步骤1)～6)，不开启样品，测试自然衰减。
6.计算公式
自然衰减率
去除率
7.检测结果见表2
表2pm2.5去除率试验结果
(3)除菌性能评价
采用实施例1制得的具有净化空气效果的新型复合材料样品进行除菌性能评价的试验。
1.试验器材
1)菌种：白色葡萄球菌
2)微生物气溶胶发生器：tk-3
3)培养基：普通营养琼脂培养基
4)采样器：六级筛孔空气撞击式采样器
2.测试条件
1)试验舱体积：1.5m3
2)环境温度：(20～25)℃
3)环境湿度：(50～70)％rh
3.机器运行状态
试验过程开启小风扇。
4.测试步骤
1)取第4～7代37℃培养24小时的细菌斜面培养物，用10ml的营养肉汤反复吹洗，洗下菌苔，用无菌过滤棉过滤后，用营养肉汤稀释至适宜浓度，制成雾化菌悬液。
2)将实验用器材一次性分别放入两个气雾室，并关闭门，开启高效过滤器净化，同时调节两个气雾室温度为(20～25)℃，湿度为(50～70)％rh。
3)开启微生物气溶胶发生器进行喷雾染菌，完毕后，风扇继续搅拌10min，然后静置15min。
4)同时对试验组和对照组分别用六级筛孔空气撞击式采样器采样。
5)试验组开启待检测的样品和小风扇，作用60min采样，对照组也在相应时间段采样。
6)取未用的同批培养基2份，与试验采样的样本同时进行培养，作为阴性对照。
7)试验重复3次，取3次试验结果的算术平均值为最后的试验结果。
5.计算公式
自然消亡率
除菌率
6.结果见表3
表3除菌性能试验结果
(4)空气负离子浓度测试
采用实施例1制得的具有净化空气效果的新型复合材料样品进行负离子释放的试验。
1.试验器材
负离子测定仪(aic3000)
2.测试条件
1)测试距离：>0.2m
2)测试高度：0.5m
3)环境温度：(25～26)℃
4)环境湿度：(48～50)％rh
3.测试步骤
1)将待测空间密闭2h后检测空气中本底负离子浓度；
2)将样品放入1.5m3试验舱中，密闭静置24h后测试舱内负离子浓度；
3)每个测试点的测试次数不少于3次，每次测试连续读取6个数值，测试点测试时间间隔不少于10min。
4.测试结果见表4
表4为空气负离子浓度试验结果
不同场所室内空气净化的效果验证
将实施例1提供的具有净化空气效果的新型复合材料，制成面积1m2，厚3cm的样品，分别置于四个相同容积的场所，通过测试放置前后该场所的空气质量情况，验证本发明实施例提供的具有净化空气效果的新型复合材料的效果。结果见表5.
表5为实施例1提供的具有净化空气效果的新型复合材料的实验结果
由表5的实验结果可知，本发明实施例提供的具有净化空气效果的新型复合材料，在不需要插电，无能耗无噪音的前提下，放置前后的甲醛数明显减少，tvoc、pm2.5的数值也明显下降，同时还释放大量负离子，具有净化空气的作用。
对比实验
取相同体积的实施例1、对比例1、对比例2的样品分别置于同一场所中，比较不同样品的净化空气效果。其中对比例1为市售竹炭晶吸附产品，对比例2为除甲醛光触媒喷剂检测结果见表6。
表6为不同产品的空气净化效果结果
由表6可知，相对于室内空气净化机，本发明的优势是在不需要插电，不需要任何能耗的情况下，可以长效的工作。对室内不产生任何噪音，更不会产生额外的有害气体污染；相对于目前市售的竹炭晶及除甲醛光触媒喷剂，本发明的有效吸附表面积比起这类产品要大出许多倍，功能也强于这类产品许多，空气净化效果也更优越。
综上，本发明实施例提供的具有净化空气效果的新型复合材料中，加入了蓖麻油酸锌酯，使得材料具有大量的空隙结构以吸附甲醛、臭气等有害气体，磷酸二氧化钛的纳米粒子特性的电位转移可产生高能量的易位反应，可以在无光条件下产生催化反应(氧化还原反应)，产生具有强氧化力的氢氧游离基，能大幅度、持续不断地消除甲醛、苯、氨及总挥发性有机物等有害气体，同时起到除臭、抗菌、防霉、净化空气的效果。另外，材料中的和硅藻土同样具有吸收异味及臭味的作用，使得材料具有强大的吸附有害气体和臭气。同时，加入的镧系稀土能够催化托玛琳粉末释放大量负离子，使得材料具有释放负离子的功能；本实施例还可以通过控制火山石粉及硅藻土的用量来控制材料的干湿度，提高材料造型的可塑性。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。