一種空氣淨化網及其製備方法與流程
2023-12-12 20:56:57 2
本發明涉及網具領域，尤其涉及一種空氣淨化網及其製備方法。
背景技術：
近年來，隨著工業化的發展，空氣汙染越來越嚴重，已影響到了人們的日常生活和身體健康。調查結果表明，我國的一些大城市中出現灰霾天氣的天數1年中有100～200天。所謂灰霾天氣，是指空氣中的氮氧化物、顆粒物的總量大，導致能見度低。灰霾天氣時空氣中的主要成分有灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子，這些有害的粒子能直接進入並粘附在人體上下呼吸道和肺葉中，會分別沉積於上、下呼吸道和肺泡中，引起鼻炎、支氣管炎等病症，長期處於這種環境還會誘發肺癌。
人們每天平均大約有80％以上的時間在室內度過，室內空氣品質與人體健康的關係相當密切，而居民生活在室內，經常需要通風，空氣中的粉塵和有害化學氣體將隨之進入室內，不僅對室內的清潔造成影響，而且直接危害到廣大居民的身心健康。因此，室內空氣淨化成為我們非常關注的話題。
現有技術中的空氣淨化網存在以下缺陷：(1)目前市面上的空氣淨化網主要是利用交錯排列的纖維層所形成的網格攔截隨氣流流線運動，且尺寸大於或等於纖維表面距離的粉塵，或者利用靜電效應，使纖維和粉塵帶上電荷，互相吸引而這些粉塵，然而這些粉塵中會帶有塵蟎和細菌，隨著粉塵堆積，這些塵蟎和細菌及其分泌代謝產物仍有機會循環進入空氣中，產生二次汙染；(2)現有技術中的空氣淨化網一般只能過濾空氣中的大顆粒汙染物，對空氣中的有害化學氣體無法起到有效的淨化作用，淨化效果有限，不能滿足需求；(3)現有技術中的空氣淨化網作為窗網使用時，不能有效驅除蚊蟲，在夏季開窗通風時，蚊蟲容易在窗網上聚集，一些體積小的蚊蟲容易從窗網進入室內，給人們生活造成困擾。
技術實現要素：
為克服以上技術問題，本發明的目的之一是提供了一種空氣淨化網。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
一種空氣淨化網，包括基材、附著在基材表面和/或滲透入基材內部的淨化材料，所述基材包括以下重量份的組份：石墨烯10～12份、PET20～25份、超高分子量聚乙烯25～30份、多孔玄武巖纖維30～35份、碳纖維25～30份；所述淨化材料包括以下重量份的組份：擬薄水鋁石20～23份、整體式蜂窩活性炭粉末25～28份、酸改性硅藻土15～20份、氯化羥胺5～8份、六次甲基四胺8～10份、四氧化三鈷6～8份、腐殖酸10～12份、納米二氧化鈦10～15份、殺菌驅蟲微粒包15～20份；
所述殺菌驅蟲微粒包由以下方法製得：
將20份水加入反應容器中，攪拌條件下依次加入5份抑蟎劑、8份抗菌劑和7份驅蟲劑，室溫、攪拌速度為200～250轉/分條件下攪拌30min～50min混合均勻，得到溶液A備用；將8份β-環糊精與15份水混合，65℃、攪拌速度為200轉/分條件下攪拌50min，使其加熱溶解，得到溶液B；在攪拌速度為250轉/分、溫度為65℃條件下，將溶液A逐滴加入溶液B中，然後攪拌50min後冷卻，使β-環糊精將驅蟲劑包覆，即得到所述殺菌驅蟲微粒包；
所述酸改性硅藻土由以下方法製得：
將10重量份的硅藻土加入到20份質量分數為30％的硝酸溶液中，放入高速攪拌釜中進行攪拌，其中攪拌速度為2000～2500轉/分，攪拌時間1.5～2小時，得到混合溶液，然後將混合溶液放置到微波發生器中，進行超聲分散處理，超聲分散頻率是25kHz，水浴溫度為35℃，超聲時間為40～60min，將超聲處理後的混合溶液過濾、水洗，180～200℃條件下烘乾，即得到所述酸改性硅藻土。
所述抑蟎劑為重量比為1：1.5的苯甲酸苄酯和鄰苯二甲酸二乙酯的混合物；所述抗菌劑為重量比為1：2的茴香油和茶樹油的混合物；所述驅蟲劑是重量比為1:1.2的氯氟醚菊酯和ES生物菊酯的混合物。
作為優選，所述腐殖酸是將原料：泥炭和褐煤用臭氧進行氧化活化處理，並鹼化提純後製得的，其中有機質含量≥87％，腐植酸≥75％。
作為優選，所述的多孔玄武巖纖維的直徑為150～200μm，長度為0.1mm～1mm，孔隙率為70％～80％，孔洞直徑為50～60nm。
作為優選，所述超高分子量聚乙烯的分子量為150～200萬。
作為優選，所述的納米二氧化鈦的平均粒徑為10～15nm。
本發明的目的之二是提供一種空氣淨化網的製備方法。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案。
一種空氣淨化網的製備方法，包括以下步驟：
(1)基材的製備：根據配方要求準確稱取所需原料，將原料混合均勻，然後將混勻後的原料在280～300℃條件下加熱45～70分鐘，延伸3～4倍，織成25～35目網眼的網，將得到的網採用成型機在200℃條件下進行縮絨處理，即得到所述基材；
(2)淨化材料的製備：根據配方要求準確稱取所需原料，將原料依次加入到水和矽酸鈉的溶液中，放入高速攪拌釜中進行攪拌，其中攪拌速度為3000轉/分，攪拌時間2小時，得到混合溶液，然後將混合溶液進行超聲分散處理，超聲分散頻率是30kHz，水浴溫度為35℃，超聲時間為40分鐘，將超聲處理後的混合溶液靜置6小時，即得到所述淨化材料；
(3)向步驟(2)所得淨化材料中加入膠黏劑，攪拌均勻，然後將步驟(1)所得基材浸入其中浸泡20h，使淨化材料附著於基材表面，150～180℃條件下烘乾後，即得到所述空氣淨化網。
作為優選，所述膠黏劑為重量比為1：1.5：2的矽溶膠、自交聯丙烯酸酯粘合劑、水性聚氨酯粘合劑的混合物。
作為優選，所述步驟(1)中將原料織成30目網眼的網，且網眼的導流方向呈波浪狀。
本發明的有益效果是：
(1)本發明提供的空氣淨化網，可以有效的控制和改善陰霾天氣中室內空氣品質，最大限度的吸收空氣內的有害細菌、微生物和塵埃，而且具有驅蟲功能，對保護室內居住者的身體健康起著很大的作用，對未來的城市建設中，維護所有城市居民的身體健康將具有極大的意義，對未來城市居住環境的改善也會起到關鍵性的作用。
(2)本發明提供的空氣淨化網其基材中採用了原料PET和超高分子量聚乙烯、多孔玄武巖纖維，聚酯PET具有良好的耐侯性能，長時間使用不變形、不老化、不褪色；超高分子量聚乙烯具有抗靜電、排斥霧霾的功能；多孔玄武巖纖維具有比表面積大、吸附性好的優點，增加了淨化材料的負載量，增大了空氣與淨化材料的接觸面和延長了空氣與淨化材料的接觸時間，提高了對空氣的淨化效率，具有優異的使用價值和廣闊的市場前景。
(3)本發明提供的空氣淨化網其淨化材料中加入了整體式蜂窩活性炭粉末，使所述淨化材料能夠對空氣中的汙染物顆粒進行較好的淨化吸附，能夠更好的吸附空氣中的顆粒，尤其是PM2.5顆粒；而氯化羥胺、六次甲基四胺、四氧化三鈷、腐殖酸、納米二氧化鈦的加入，所述淨化材料能夠對空氣中甲醛、乙醛、乙酸和氨氣等汙染物氣體起到良好的吸收消除作用、同時對空氣中的重金屬起到較好的吸收作用；加入了抑蟎劑、抗菌劑和驅蟲劑，使本發明的空氣淨化材料對空氣中的細菌起到殺滅作用，具有較強的抑蟎抗菌能力，而且能夠驅除蚊蟲，而且作用穩定、適用範圍廣泛，可有效抑制蟎蟲和細菌的活性，有效殺滅蟎蟲，從根本上解決塵蟎給人們帶來的危害。所述驅蟲劑是重量比為1:1.2的氯氟醚菊酯和ES生物菊酯的混合物，採用毒性最小的菊酯類驅蟲劑，更加安全環保。
(4)本發明提供的空氣淨化網其淨化材料中採用了酸改性硅藻土，將硅藻土用微波酸處理技術進行改性處理，增加了硅藻土的比表面積、微小級別的微孔數量和最可幾半徑，也使硅藻土微孔的孔徑增大,從而使硅藻土對空氣的淨化效率大大增加，製得的空氣淨化材料也具有更高的淨化效率、更長的繼續淨化效果和更大的吸附量。
(5)本發明提供的空氣淨化網其淨化材料中採用了殺菌驅蟲微粒包，將抑蟎劑、抗菌劑和驅蟲劑用β-環糊精包覆形成微粒包，從而實現緩釋的效果，延長其使用壽命。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發明的技術方案做進一步具體說明。
實施例1
一種空氣淨化網，包括基材、附著在基材表面和/或滲透入基材內部的淨化材料，所述基材包括以下重量份的組份：石墨烯10份、PET20份、超高分子量聚乙烯25份、多孔玄武巖纖維30份、碳纖維25份；所述淨化材料包括以下重量份的組份：擬薄水鋁石20份、整體式蜂窩活性炭粉末25份、酸改性硅藻土15份、氯化羥胺5份、六次甲基四胺8份、四氧化三鈷6份、腐殖酸10份、納米二氧化鈦10份、殺菌驅蟲微粒包15份；
所述殺菌驅蟲微粒包由以下方法製得：
將20份水加入反應容器中，攪拌條件下依次加入5份抑蟎劑、8份抗菌劑和7份驅蟲劑，室溫、攪拌速度為200轉/分條件下攪拌50min混合均勻，得到溶液A備用；將8份β-環糊精與15份水混合，65℃、攪拌速度為200轉/分條件下攪拌50min，使其加熱溶解，得到溶液B；在攪拌速度為250轉/分、溫度為65℃條件下，將溶液A逐滴加入溶液B中，然後攪拌50min後冷卻，使β-環糊精將驅蟲劑包覆，即得到所述殺菌驅蟲微粒包；
所述酸改性硅藻土由以下方法製得：
將10重量份的硅藻土加入到20份質量分數為30％的硝酸溶液中，放入高速攪拌釜中進行攪拌，其中攪拌速度為2000轉/分，攪拌時間2小時，得到混合溶液，然後將混合溶液放置到微波發生器中，進行超聲分散處理，超聲分散頻率是25kHz，水浴溫度為35℃，超聲時間為40min，將超聲處理後的混合溶液過濾、水洗，180℃條件下烘乾，即得到所述酸改性硅藻土。
所述抑蟎劑為重量比為1：1.5的苯甲酸苄酯和鄰苯二甲酸二乙酯的混合物；所述抗菌劑為重量比為1：2的茴香油和茶樹油的混合物；所述驅蟲劑是重量比為1:1.2的氯氟醚菊酯和ES生物菊酯的混合物。
所述腐殖酸是將原料：泥炭和褐煤用臭氧進行氧化活化處理，並鹼化提純後製得的，其中有機質含量≥87％，腐植酸≥75％。
所述的多孔玄武巖纖維的直徑為150～200μm，長度為0.1mm～1mm，孔隙率為70％～80％，孔洞直徑為50～60nm。
所述超高分子量聚乙烯的分子量為150～200萬。
所述的納米二氧化鈦的平均粒徑為10～15nm。
上述空氣淨化網的製備方法，包括以下步驟：
(1)基材的製備：根據配方要求準確稱取所需原料，將原料混合均勻，然後將混勻後的原料在280℃條件下加熱70分鐘，延伸3倍，織成25目網眼的網，將得到的網採用成型機在200℃條件下進行縮絨處理，即得到所述基材；
(2)淨化材料的製備：根據配方要求準確稱取所需原料，將原料依次加入到水和矽酸鈉的溶液中，放入高速攪拌釜中進行攪拌，其中攪拌速度為3000轉/分，攪拌時間2小時，得到混合溶液，然後將混合溶液進行超聲分散處理，超聲分散頻率是30kHz，水浴溫度為35℃，超聲時間為40分鐘，將超聲處理後的混合溶液靜置6小時，即得到所述淨化材料；
(3)向步驟(2)所得淨化材料中加入膠黏劑，攪拌均勻，然後將步驟(1)所得基材浸入其中浸泡20h，使淨化材料附著於基材表面，150℃條件下烘乾後，即得到所述空氣淨化網。
所述膠黏劑為重量比為1：1.5：2的矽溶膠、自交聯丙烯酸酯粘合劑、水性聚氨酯粘合劑的混合物。
實施例2
一種空氣淨化網，包括基材、附著在基材表面和/或滲透入基材內部的淨化材料，所述基材包括以下重量份的組份：石墨烯12份、PET25份、超高分子量聚乙烯30份、多孔玄武巖纖維35份、碳纖維30份；所述淨化材料包括以下重量份的組份：擬薄水鋁石23份、整體式蜂窩活性炭粉末28份、酸改性硅藻土20份、氯化羥胺8份、六次甲基四胺10份、四氧化三鈷8份、腐殖酸12份、納米二氧化鈦15份、殺菌驅蟲微粒包20份；
所述殺菌驅蟲微粒包由以下方法製得：
將20份水加入反應容器中，攪拌條件下依次加入5份抑蟎劑、8份抗菌劑和7份驅蟲劑，室溫、攪拌速度為250轉/分條件下攪拌30min混合均勻，得到溶液A備用；將8份β-環糊精與15份水混合，65℃、攪拌速度為200轉/分條件下攪拌50min，使其加熱溶解，得到溶液B；在攪拌速度為250轉/分、溫度為65℃條件下，將溶液A逐滴加入溶液B中，然後攪拌50min後冷卻，使β-環糊精將驅蟲劑包覆，即得到所述殺菌驅蟲微粒包；
所述酸改性硅藻土由以下方法製得：
將10重量份的硅藻土加入到20份質量分數為30％的硝酸溶液中，放入高速攪拌釜中進行攪拌，其中攪拌速度為2500轉/分，攪拌時間1.5小時，得到混合溶液，然後將混合溶液放置到微波發生器中，進行超聲分散處理，超聲分散頻率是25kHz，水浴溫度為35℃，超聲時間為60min，將超聲處理後的混合溶液過濾、水洗，200℃條件下烘乾，即得到所述酸改性硅藻土。
所述抑蟎劑為重量比為1：1.5的苯甲酸苄酯和鄰苯二甲酸二乙酯的混合物；所述抗菌劑為重量比為1：2的茴香油和茶樹油的混合物；所述驅蟲劑是重量比為1:1.2的氯氟醚菊酯和ES生物菊酯的混合物。
所述腐殖酸是將原料：泥炭和褐煤用臭氧進行氧化活化處理，並鹼化提純後製得的，其中有機質含量≥87％，腐植酸≥75％。
所述的多孔玄武巖纖維的直徑為150～200μm，長度為0.1mm～1mm，孔隙率為70％～80％，孔洞直徑為50～60nm。
所述超高分子量聚乙烯的分子量為150～200萬。
所述的納米二氧化鈦的平均粒徑為10～15nm。
上述空氣淨化網的製備方法，包括以下步驟：
(1)基材的製備：根據配方要求準確稱取所需原料，將原料混合均勻，然後將混勻後的原料在300℃條件下加熱45分鐘，延伸4倍，織成35目網眼的網，將得到的網採用成型機在200℃條件下進行縮絨處理，即得到所述基材；
(2)淨化材料的製備：根據配方要求準確稱取所需原料，將原料依次加入到水和矽酸鈉的溶液中，放入高速攪拌釜中進行攪拌，其中攪拌速度為3000轉/分，攪拌時間2小時，得到混合溶液，然後將混合溶液進行超聲分散處理，超聲分散頻率是30kHz，水浴溫度為35℃，超聲時間為40分鐘，將超聲處理後的混合溶液靜置6小時，即得到所述淨化材料；
(3)向步驟(2)所得淨化材料中加入膠黏劑，攪拌均勻，然後將步驟(1)所得基材浸入其中浸泡20h，使淨化材料附著於基材表面，180℃條件下烘乾後，即得到所述空氣淨化網。
所述膠黏劑為重量比為1：1.5：2的矽溶膠、自交聯丙烯酸酯粘合劑、水性聚氨酯粘合劑的混合物。
所述步驟(1)中所得網的網眼的導流方向呈波浪狀。
實施例3
一種空氣淨化網，包括基材、附著在基材表面和/或滲透入基材內部的淨化材料，所述基材包括以下重量份的組份：石墨烯11份、PET23份、超高分子量聚乙烯27份、多孔玄武巖纖維33份、碳纖維26份；所述淨化材料包括以下重量份的組份：擬薄水鋁石22份、整體式蜂窩活性炭粉末27份、酸改性硅藻土17份、氯化羥胺7份、六次甲基四胺9份、四氧化三鈷7份、腐殖酸11份、納米二氧化鈦13份、殺菌驅蟲微粒包16份；
所述殺菌驅蟲微粒包由以下方法製得：
將20份水加入反應容器中，攪拌條件下依次加入5份抑蟎劑、8份抗菌劑和7份驅蟲劑，室溫、攪拌速度為230轉/分條件下攪拌40min混合均勻，得到溶液A備用；將8份β-環糊精與15份水混合，65℃、攪拌速度為200轉/分條件下攪拌50min，使其加熱溶解，得到溶液B；在攪拌速度為250轉/分、溫度為65℃條件下，將溶液A逐滴加入溶液B中，然後攪拌50min後冷卻，使β-環糊精將驅蟲劑包覆，即得到所述殺菌驅蟲微粒包；
所述酸改性硅藻土由以下方法製得：
將10重量份的硅藻土加入到20份質量分數為30％的硝酸溶液中，放入高速攪拌釜中進行攪拌，其中攪拌速度為2300轉/分，攪拌時間1.8小時，得到混合溶液，然後將混合溶液放置到微波發生器中，進行超聲分散處理，超聲分散頻率是25kHz，水浴溫度為35℃，超聲時間為50min，將超聲處理後的混合溶液過濾、水洗，190℃條件下烘乾，即得到所述酸改性硅藻土。
所述抑蟎劑為重量比為1：1.5的苯甲酸苄酯和鄰苯二甲酸二乙酯的混合物；所述抗菌劑為重量比為1：2的茴香油和茶樹油的混合物；所述驅蟲劑是重量比為1:1.2的氯氟醚菊酯和ES生物菊酯的混合物。
所述腐殖酸是將原料：泥炭和褐煤用臭氧進行氧化活化處理，並鹼化提純後製得的，其中有機質含量≥87％，腐植酸≥75％。
所述的多孔玄武巖纖維的直徑為150～200μm，長度為0.1mm～1mm，孔隙率為70％～80％，孔洞直徑為50～60nm。
所述超高分子量聚乙烯的分子量為150～200萬。
所述的納米二氧化鈦的平均粒徑為10～15nm。
上述空氣淨化網的製備方法，包括以下步驟：
(1)基材的製備：根據配方要求準確稱取所需原料，將原料混合均勻，然後將混勻後的原料在290℃條件下加熱60分鐘，延伸3倍，織成30目網眼的網，將得到的網採用成型機在200℃條件下進行縮絨處理，即得到所述基材；
(2)淨化材料的製備：根據配方要求準確稱取所需原料，將原料依次加入到水和矽酸鈉的溶液中，放入高速攪拌釜中進行攪拌，其中攪拌速度為3000轉/分，攪拌時間2小時，得到混合溶液，然後將混合溶液進行超聲分散處理，超聲分散頻率是30kHz，水浴溫度為35℃，超聲時間為40分鐘，將超聲處理後的混合溶液靜置6小時，即得到所述淨化材料；
(3)向步驟(2)所得淨化材料中加入膠黏劑，攪拌均勻，然後將步驟(1)所得基材浸入其中浸泡20h，使淨化材料附著於基材表面，170℃條件下烘乾後，即得到所述空氣淨化網。
所述膠黏劑為重量比為1：1.5：2的矽溶膠、自交聯丙烯酸酯粘合劑、水性聚氨酯粘合劑的混合物。所述步驟(1)中製得的網的網眼的導流方向呈波浪狀。
實施例4所得空氣淨化網的淨化性能測試
本實驗採用4組試驗，試驗1～3採用將上述實施例1～3中製得的空氣淨化網，試驗4採用市售普通淨化網，分別進行淨化性能測試，測試依據《GB/T18801-2008空氣淨化器》所述實驗環境：
測試所用儀器設備：30m3標準測試實驗室、美的吊扇、溫溼度計、萊克家用空氣淨化器KJ701-3空氣淨化機、美國Interscan公司的甲醛分析Interscan4160-19.99m。
淨化效率：將樣品摺疊成雙層裝入淨化機中，用塑膠袋罩住整個淨化機；最後在30m3測試實驗室中注入一定量的檢測溶液，加熱3分鐘使之完全揮發後，關閉加熱器，同時開啟攪拌風機攪拌5min，抽樣測其初始濃度，撤去淨化機上的塑膠袋，開啟淨化風機並開始計時，記錄60分鐘後的氣體淨化情況。
其測試結果如表1、表2所示：
表1.空氣淨化網的性能測試
從表1中可以看出，本發明實施例所得空氣淨化網既具有良好的除塵功能，又具有有效過濾細菌和吸附有害化學氣體的功能，所述淨化材料能夠對空氣中甲醛、乙醛等汙染物氣體起到良好的吸收消除作用，可以有效的控制和改善陰霾天氣中室內空氣品質，對保護室內居住者的身體健康起著很大的作用，對未來的城市建設中，維護所有城市居民的身體健康將具有極大的意義，對未來城市居住環境的改善也會起到關鍵性的作用。
表2.空氣淨化網的抗菌除蟎性能測試
從表2中可以看出，由於加入了抑蟎劑、抗菌劑，使本發明的空氣淨化網對空氣中的細菌起到殺滅作用，具有較強的抑蟎抗菌能力，而且作用穩定、適用範圍廣泛，可有效抑制蟎蟲和細菌的活性，有效殺滅蟎蟲，從根本上解決細菌、塵蟎給人們帶來的危害。
而且本發明的空氣淨化網中加入了驅蟲劑，使其具有驅除蚊蟲的效果，所述驅蟲劑是重量比為1:1.2的氯氟醚菊酯和ES生物菊酯的混合物，採用毒性最小的菊酯類驅蟲劑，更加安全環保。
實施例5所得空氣淨化網的淨化性能測試
本實驗採用4組試驗，試驗1～3採用將上述實施例1～3中製得的空氣淨化網，試驗4採用市售普通淨化網，分別將四組空氣淨化網作為窗網，安裝在20層以上居民建築物的窗戶上。窗戶連續開啟10小時後，按《室內空氣品質標準》GB/T18883-2002檢測室內空氣品質。檢測結果如表3、表4所示。
表3.空氣淨化網的性能測試
表4.空氣淨化網的抗菌除蟎性能測試
實施例6所得空氣淨化網的抗菌除蟎性能持久性測試
將上述實施例1中製得的空氣淨化網作為窗網，安裝在20層以上居民建築物的窗戶上，窗戶連續開啟，每隔30天分別檢測其殺菌驅蟲效果，檢測結果如表5所示。
表5.空氣淨化網的抗菌除蟎性能持久性測試
從表5中的數據可以看出，本發明提供的空氣淨化網的抗菌除蟎性能持久性能良好，這是由於其淨化材料中採用了殺菌驅蟲微粒包，將抑蟎劑、抗菌劑和驅蟲劑用β-環糊精包覆形成微粒包，從而實現緩釋的效果，延長其使用壽命。