水性体系用净化空气的改性纳米复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水性体系用净化空气的改性纳米复合材料的制备方法，属于纳米 功能材料和表面处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 人的一生绝大多数时间生活和工作在室内，室内装修造成的环境污染导致人病、 残、死亡的现象已经成为了社会问题，室内环境污染被列入"十大杀手"之一，这些污染气体 对人体影响极大，容易导致呼吸道疾病、癌症、白血病、神经疾病，尤其对孕妇、儿童、老人危 害严重。
[0003] 通常，人们习惯于装修后通风两个月，然后入住。但是，室内装修污染主要是甲醛、 苯、氨等化学污染物，这类污染物释放期最长达15年，绝非两个月就可以解决问题，在盛夏 空调和寒冬暖气的封闭房间内，由于缺乏室外新风，其危害更加严重！当你较长时间在新 装修的新家或新的办公室、宾馆、会议室、家具商场、建材市场等地时，你是否会有头痛、目艮 花、咳嗽、胸闷、恶心、呕吐等症状，这些都是室内隐形杀手空气污染物所造成的。室内空气 的主要污染来自建筑、装饰和家具等材料中，包括甲醛、苯、氨等，其中甲醛污染对人体健康 的危害最大。
[0004] 目前市场上净化空气的方法有：1、竹炭、活性炭吸附法，但竹炭、活性炭的吸附能 力非常有限，仅对苯有一些作用，对甲醛的吸附效果并不好，且存在吸收饱和的问题，温度 低时吸收量相对较大，温度升高又会释放出来。
[0005] 2、甲醛清除剂或甲醛溶解酶，这些是靠化学反应的方法"除掉"甲醛，这种方法的 实质是将目标物质降低毒性或转化为无毒物质，甲醛可以被氧化成甲酸，也可以被还原为 甲醇，这两种物质的毒性依然存在，易造成二次污染。如某些强氧化性的甲醛清除剂，可以 氧化甲醛，但它本身容易分解，喷在木板上会损害木材不说，而且数小时之内就失去效能， 不可能实现"一喷永逸"。况且高浓度的清除剂喷在空气中，会对人产生新的污染危害，其他 的氧化剂、还原剂也均不能有效清除甲醛，而且会引入类似的二次污染。
[0006] 3、光催化材料，指在光的作用下发生光化学反应的一类半导体催化剂材料，包括 二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物、硫化物半导体，尤其是纳米二 氧化钛应用最多；理论上来讲，光触媒是一种最优质的除甲醛产品，而事实上光触媒要发挥 作用，要有紫外线光来激发，光触媒于夜间及无可见光没有任何效果，而房间内不可能一直 存在紫外线光，尤其是一些抽屉里，柜子背面等甲醛释放最严重的地方，更是见不到光线， 这就限制了光触媒的作用。其次，不同种类的光触媒效果也不同，就算是同一种类的光触 媒，颗粒大小也决定了实际的效果，一般来讲颗粒越小效果越佳（纳米TiO 2的平均粒径在 IOnm以内才有效）。另外光触媒的粒子非常微小，极易悬浮于空气中，就像灰尘一般无法用 肉眼看见，即使吸入亦无法察觉，易造成二次污染，极有可能对人体肺部造成伤害。还有光 触媒具有分解有机物质之性能，对任何有机体如真皮制品、毛草及高级衣物、皮肤都有损害 作用，而光触媒厂商却绝口不提，也不告知消费者，甚至误导消费者光触媒只要有光就好， 如此行为，应受到指责。实际上光触媒对去除空气中的污染气体效果有限，因此发达国家目 前极少将它们用作为民用光催化材料。
[0007] CN102319446A公开了一种净化空气的材料，其特征在于该空气净化材料为粉末 状，其基本成份为具有强吸附性能的活性炭，共有四组成份：第一组份为为含有纳米银颗粒 与活性炭的混合物（抗菌）；第二组份为含有纳米钛白粉（二氧化钛）与活性炭的混合物 (光触媒）；第三组份为含有纳米陶瓷粉与活性炭的混合物（远红外）；第四组份为含有高 稀土与活性炭的混合物（催化剂）。并说明该净化材料具有空气阻力小，杀菌效率高，除尘、 除有害气体，除超细微粒净化效果好，可以任意成型，使用寿命较长等优点，克服了过去采 用化学方法处理及电装置处理的二次污染环境问题。但该发明的净化材料纳米银易变色、 光催化材料存在技术缺陷、二次污染和稀土成本高等缺点。
[0008] CN101348628A公开了一种具空气净化功能的厚质涂覆材料及其配制方法，该涂 覆装饰材料含有多孔吸附材料和复合光催化材料，多孔吸附材料为分子筛、海泡石、凹凸棒 土、硅藻土和沸石的一种或组合，复合光催化材料为纳米级TiO 2与极性材料电气石的复合 体，或纳米级TiO2与海泡石、分子筛、沸石等天然微孔矿物材料的复合体。该涂覆装饰材料 能去除空气中甲醛、甲苯等有害气体，具有环境健康功能，并且持续有效。但该发明的涂覆 装饰材料还是存在光催化材料技术缺陷和二次污染，另外这些吸附材料不是纳米级、没经 过提纯、表面未处理，因而存在吸附能力有限，易团聚、相容性不好等缺点。
【发明内容】
[0009] 针对上面存在的技术问题，本发明选用提纯后的纳米凹凸棒土、纳米海泡石粉和 纳米负离子粉通过表面改性处理制得一种净化空气纳米复合材料。
[0010] 纳米凹凸棒土和纳米海泡石粉是种多孔矿晶物质，其微观结构具有独特的晶体规 则结构，晶体内大量纳米级孔隙，孔径大小为2. 7~9. 8埃米，以及微孔表面带极性。由于 其纳米级孔径可选择性地吸附纳米级分子直径的苯、二甲苯、甲醛、一氧化碳、二氧化硫、氨 等有毒有害物（甲醛、氨、苯、甲苯、二甲苯的分子直径都在0.4~0.62纳米之间，而且这些 化合物都是极性分子，就是纳米级的极性化合物）。经过处理后纳米凹凸棒土和纳米海泡石 粉孔径在3~5埃米，具有超强吸附力和可持续功能。纳米负离子粉具有热电性和压电性， 使空气的水和氧气分子发生电离而转化为负氧离子，从而消除在室内装修过程中使用的装 潢材料挥发出来的苯、甲醛、酮、氨等各种有害气体和异味。本发明的纳米复合材料具有超 强吸附能力和去除有害气体功能，且持续有效，不产生二次污染。
[0011] 由于纳米复合材料极易团聚（团聚后吸附功能和去除污染气体活性几乎失效）， 先用偶联剂进行处理真空活化制得改性的纳米粉体；再用马来酸酐苯乙烯聚醚铵盐共聚物 (SMA-AE0铵盐共聚物）表面改性，使制得的空气净化纳米材料具有优异的分散性和相容 性，满足水性体系中去除空气中的有害气体和达到净化空气的目的。
[0012] 为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：本发明涉及一种水性 体系用净化空气的改性纳米复合材料，包括：
[0013] 步骤1、纳米复合净化材料表面处理：其组成为：纳米凹凸棒土 25%~40%、纳米 海泡石粉25 %~40 %、纳米负离子粉5 %~20 %、偶联剂2 %~10 %;所述偶联剂为硅烷偶 联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、硅钛复合偶联剂的一种；其制备工艺如下：按配方重 量比将纳米凹凸棒土、纳米海泡石粉、纳米负离子粉放入烘箱，在50~60°C条件下干燥4h， 将干燥好的纳米复合粉料加入溶有偶联剂/乙醇的