一种聚胺甲醛吸附材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术属于甲醛气体脱除材料，具体涉及一种聚胺甲醛吸附材料的制备方法，将包含多元胺单体、环氧卤代丙烷、溶剂的原料溶液进行第一段聚合处理；随后在负压下进行第二段聚合处理；再加入碱性物质，进行第三段聚合处理；制得聚胺甲醛吸附材料；第一段聚合的起始原料溶液中，多元胺单体、溶剂的体积比为1:1～4；第一段聚合处理的温度为10～40℃；多元胺单体、环氧卤代丙烷的摩尔比为1:2～3。第二段聚合处理终点的溶剂为起始溶剂体积的25～50％；第三段聚合的温度为60～80℃。本发明专利技术所述的方法，能够有效实现聚合，且能够获得兼顾良好甲醛气体脱除率以及机械性能的材料。除率以及机械性能的材料。除率以及机械性能的材料。

【技术实现步骤摘要】
一种聚胺甲醛吸附材料及其制备和应用


[0001]本专利技术属于空气污染治理领域，公开了一种吸附甲醛的高分子聚胺材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着生活水平的不断提高，居住条件不断改善，人们对室内装潢的要求也不断提升，研究发现，大量使用装修材料及木制家具会导致室内空气污染，长期居住于空气污染的室内会产生头痛、咳嗽、疲乏、皮肤过敏等不适症状，严重者会引发多种疾病。近年来，室内空气污染越来越受到人们的重视，而室内空气污染防治成为了大众关注的焦点。
[0003]甲醛是导致室内空气污染的主要污染物之一，板材粘合剂、涂料以及某些织物都会向空气中不断释放甲醛，有研究表明，家具中的甲醛释放可持续数十年之久。目前，针对空气中的甲醛污染物治理的方法主要有：吸附法、催化氧化法、光催化法、等离子体技术、生物降解等。其中吸附法因其操作简单、成本低而被广泛使用，最常用的吸附剂为活性炭及其改性产品。活性炭具有丰富的孔道结构，较大的比表面积，较强的吸附性，对空气中的甲醛污染物具有一定的吸附作用。但是活性炭吸附属于物理吸附，吸附量低，容易吸附饱和，存在二次释放的风险。
[0004]相较于物理吸附而言，化学吸附具有较高吸附容量，稳定性较强，在常规条件下不易发生二次释放。相比于活性炭，高分子聚胺材料的分子链上存在大量的氨基官能团，具有较强的化学活性，氨基能与空气中的甲醛分子接触发生席夫碱反应生成亚胺结构，从而使空气中的甲醛通过化学作用被稳定的固定在高分子聚胺材料中。然而，现有的氨类甲醛吸附材料主要是在载体上化学接枝修饰氨基基团，该类方法制得的材料的甲醛吸附效果有待提高。

技术实现思路

[0005]针对现有材料存在甲醛脱除效果不理想的问题，本专利技术的目的在于提供一种聚胺甲醛吸附材料(也称为吸附甲醛的聚胺材料)的制备方法，旨在高收率地制备具备优异甲醛吸附性能材料。
[0006]本专利技术第二目的在于，提供所述的制备方法制得的聚胺甲醛吸附材料。
[0007]本专利技术还提供了将所述的聚胺甲醛吸附材料用于甲醛脱除中的应用以及包含所述材料的除甲醛制品。
[0008]现有技术主要通过化学接枝的方法制备氨类除甲醛材料，该类方法制得的材料的甲醛脱除效果有限。针对现有技术存在的不同，本专利技术尝试提供一种基于多元胺和环氧卤代丙烷为单体进行缩聚制备除甲醛的聚氨高分子材料，然而，早期研究发现，不同于其他应用领域(如固液吸附)，对于甲醛气固吸附而言，为了改善甲醛气固吸附的效果，其需要聚合得到的产物具备合适的溶胀性能以及丰富的表面活性氨基；然而，材料溶胀以及甲醛气固吸附性能和制备难度存在一定的矛盾性，追求良好的溶胀以及甲醛吸附性能会很大程度增
加聚合难度，造成聚合收率低甚至是难于成功聚合的问题。针对聚胺制备过程面临的难于兼顾甲醛气固吸附效果以及聚合收率的问题，本专利技术提供以下改进方案：
[0009]一种聚胺甲醛吸附材料的制备方法，将包含多元胺单体、环氧卤代丙烷、溶剂的原料溶液进行第一段聚合处理；随后在负压下进行第二段聚合处理；再加入碱性物质，进行第三段聚合处理；制得聚胺甲醛吸附材料；
[0010]第一段聚合的起始原料溶液中，多元胺单体、溶剂的体积比为1:1～4；第一段聚合处理的温度为10～40℃；多元胺单体、环氧卤代丙烷的摩尔比为1:2～3；
[0011]第二段聚合处理终点的溶剂(剩余溶剂)为起始溶剂(第一段聚合添加的溶剂)体积的25～50％；
[0012]第三段聚合的温度为60～80℃。
[0013]本专利技术研究发现，创新地将多元胺单体、环氧卤代丙烷进行第一段聚合，随后再进行负压下的第二段聚合和在碱辅助下的第三段聚合，进一步配合各段聚合工艺的联合控制，能够意外地实现协同，能够促使单体的有效缩聚，不仅如此，能够有效调控聚合链的结构，构建良好暴露的表面活性基团以及溶胀效果。研究发现，通过所述的三段反应以及工艺参数的联合控制，能够协同改善聚合物的收率，此外，还能够改善甲醛的脱除效果。
[0014]本专利技术中，所述的多元胺单体为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或聚乙烯亚胺中的至少一种；优选为多乙烯多胺。本专利技术中，采用优选的多元胺单体，有助于和工艺、参数进一步协同，有助于进一步改善制得的聚合物的产率、HCHO的气体吸附性能。
[0015]优选地，所述的环氧卤代丙烷为环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中的至少一种。
[0016]作为优选，所述的溶剂为甲醇、乙醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺或水中的至少一种。
[0017]本专利技术中，可以预先采用溶剂分散多元胺单体，随后再向溶液中添加环氧卤代丙烷，进行第一段聚合反应。研究发现，控制第一段聚合阶段的单体的比例、溶剂用量以及温度，有助于和后续的工艺参数协同，进一步改善聚合物的收率以及甲醛气固吸附效果。
[0018]作为优选，多元胺单体与环氧卤代丙烷的摩尔比为1:2～2.5。
[0019]作为优选，多元胺单体与溶剂的体积比为1:3～4。
[0020]作为优选，第一段处理的温度为20～30℃。
[0021]作为优选，第一段处理的时间为0.1～1.5h。
[0022]本专利技术中，第一段处理完成后，对反应体系进行负压处理。研究发现，在所述的第一段聚合下，进一步配合负压处理工艺，能够进一步协同，可以获得更优的聚合收率，并能够调控聚合结构，改善甲醛气固的吸附效果。
[0023]作为优选，负压处理阶段的温度为35～60℃，进一步优选为45～55℃；
[0024]优选地，负压的压力为
‑
0.008～
‑
0.1MPa；
[0025]优选地，负压下进行的第二段聚合处理的时间为40～90min。
[0026]优选地，第二段聚合处理终点的溶剂为起始溶剂体积的40～50％。
[0027]本专利技术中，在创新的第一段聚合和第二段聚合以及工艺的联合控制下，进一步在碱下进行第三段处理，能够意外地进一步改善制得的材料的甲醛的吸附效果，改善缩聚收率。
[0028]本专利技术中，负压处理后，向体系中加入碱性物质，进一步进行第三段聚合，如此利
于和第一段以及负压的第二段处理联合协同，不仅可以改善缩聚反应收率，还能够改善制得的高分子的甲醛气固吸附效果。
[0029]所述的碱性物质为碱金属氢氧化物。
[0030]本专利技术中，所述的碱性物质以溶液的形式添加。若以溶液使用使，溶液中的碱性物质的质量浓度为10～30wt％。
[0031]优选地，所述的碱性物质相对于多元胺单体的重量比为0.1～0.5:1；优选为0.2～0.4:1。
[0032]优选地，第三段聚合处理的时间为3～5h。
[0033]本专利技术一种优选的高分子聚胺除甲醛材料的制备方法，该方法是有机胺与环氧氯丙烷进行缩聚反应获得，步骤包括：
[0034]步骤(1)：将多元胺与溶剂混合均匀，向其中加入环氧氯丙烷，20～30℃下搅拌0.5～1.5h，得到第一段低聚物溶液；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚胺甲醛吸附材料的制备方法，其特征在于，将包含多元胺单体、环氧卤代丙烷、溶剂的原料溶液进行第一段聚合处理；随后在负压下进行第二段聚合处理；再加入碱性物质，进行第三段聚合处理；制得聚胺甲醛吸附材料；第一段聚合的起始原料溶液中，多元胺单体、溶剂的体积比为1:1～4；第一段聚合处理的温度为10～40℃；多元胺单体、环氧卤代丙烷的摩尔比为1:2～3；第二段聚合处理终点的溶剂为起始溶剂体积的25～50％；第三段聚合的温度为60～80℃。2.如权利要求1所述的聚胺甲醛吸附材料的制备方法，其特征在于，所述的多元胺单体为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或聚乙烯亚胺中的至少一种；优选地，所述的环氧卤代丙烷为环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中的至少一种。3.如权利要求1所述的聚胺甲醛吸附材料的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为甲醇、乙醇、N,N
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二甲基甲酰胺或水中的至少一种。4.如权利要求1所述的聚胺甲醛吸附材料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海鹰，陈鹏，柴立元，王钟毓，王庆伟，刘恢，杨志辉，唐崇俭，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：