一种基于γ-十一内酯的空气净化材料

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，具体地，涉及一种基于γ-十一内酯的空气净化材料。

背景技术

在现代生活中，人们70％以上的活动时间是在室内，而室内各种家居及装饰材料不同程度地含有涂料、油漆、胶黏剂等化工材料。这些化工材料可产生挥发性有机物，从而对人体的健康造成危害。常见的VOCs主要有甲醛、苯、癸烷、三氯乙烷等，这些污染物的挥发性强，有毒且致癌。近年来人们的环保意识逐渐增强，在室内装修方面，绿色环保的理念逐渐取代之前崇尚的奢华之风，并且注重对室内环境质量的监测与改善。为了有效控制室内空气质量以营造舒适的居室环境，开发用于改善及吸附室内有害气体的功能性材料已成为新型材料研究的热点。

γ-十一内酯，又称桃醛，并不是一种真正意义上的醛，而是属于内酯化合物，为无色至浅黄色黏稠液体，天然桃醛存在于苹果、杏仁、奶油、熟猪肉、熟米饭、西番莲、桃子等中，在20ppm的浓度下，有乳香、脂肪香、果香、椰子、桃子、欧亚甘草的气味，品尝起来则有一种“脂肪香、椰子香、乳香、香草、坚果、桃子的味道，是一种重要的内酯香料，是配制桃子、甜瓜、梅子、杏子、樱桃、桂花等食品香精的上好原料，但其在空气净化领域应用较少，并且现有的空气净化材料净化手段单一，净化效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于γ-十一内酯的空气净化材料，以解决上述背景技术中所提出的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于γ-十一内酯的空气净化材料，包括以下重量份原料：聚马来酰亚胺60-65份、聚辛二酸辛二酯35-41份、缓释香精12-15份、改性硅藻土11-20份、丝蛋白2-5份、腐殖酸1-2份、柠檬酸1-2份、椰油酰甘氨酸钠2-3份；

该基于γ-十一内酯的空气净化材料由以下步骤制成：

第一步、将聚马来酰亚胺、聚辛二酸辛二酯、改性硅藻土、缓释香精和椰油酰甘氨酸钠采用湿式球磨法混合30-50min，然后于100-105℃下保温，加入丝蛋白、腐殖酸和柠檬酸，搅拌混合，得到混合物；

第二步、将混合物在200-205℃下加热，压制成型，再于100-110℃下烘干，得到基于γ-十一内酯的空气净化材料。

进一步地，缓释香精由以下步骤制成：

步骤A1、将氧化石墨烯和去离子水加入圆底烧瓶中，频率40-50kHz下超声分散20-30min，加入维生素C，磁力搅拌1-2h后，于95℃水浴条件下加热反应1h，反应结束后，转速1000-1500r/min条件下离心10-15min，沉淀用质量分数50％的乙醇溶液洗涤3-5次，再于-45℃下冷冻干燥24h，得到石墨烯气凝胶；

其中，步骤A1中氧化石墨烯、去离子水和维生素C的用量比为2mg：1mL：3-5mg，利用维生素C的强还原性制备还原性氧化石墨烯气凝胶。

步骤A2、将γ-十一内酯和无水乙醇混合，然后加入石墨烯气凝胶，转速100-200r/min条件下混合30-50min，静置2-4h，过滤，滤饼冷冻干燥，得到缓释香精。

其中，步骤A2中γ-十一内酯、无水乙醇、石墨烯气凝胶的用量比为50mL：50mL：2.2-3.4g，由于现有的缓释香精大都采用微胶囊缓释技术，虽然可以长时间有效保存香精的香味和有效成分，但是微胶囊壁一旦破碎，就无法实现缓释效果，并且微胶囊对存放条件要求较高，潮湿环境下容易造成微球破损，本发明利用石墨烯气凝胶的多孔结构和大比表面积结构对γ-十一内酯进行稳定负载，实现γ-十一内酯的缓释。

进一步地，改性硅藻土由以下步骤制成：

将硅藻土超声分散于去离子水中得到混合物b，将二氧化钛分散液加入混合物b中，转速100-200r/min条件下，搅拌2-3h，然后于60℃环境中脱水干燥，研磨过0.1mm筛，得到掺杂硅藻土；

其中，二氧化钛分散液由改性纳米二氧化钛和去离子水按照3.8-4.2g：15-25mL超声分散得到，硅藻土、去离子水和二氧化钛分散液的用量比为15-20g：180-200mL：15-20mL，以改性纳米二氧化钛为光催化材料，通过硅藻土的中空微结构负载改性纳米二氧化钛，赋予硅藻土物理吸附和化学吸附双重性能，更好的去除空气中的VOCs等有机污染物。

进一步地，改性纳米二氧化钛由以下步骤制成：

步骤B1、将纳米二氧化钛、无水乙醇和去离子水加入圆底烧瓶中，频率40-50kHz下超声分散20min后，加入偶联剂KH-560，搅拌反应2-4h后，反应结束后，过滤，滤饼于60℃下干燥至恒重，得到中间产物；

步骤B2、将中间产物、去离子水和冰醋酸加入三口烧瓶中，转速100-200r/min条件下混合20min后，加入L-胱氨酸和二乙烯三胺，升温至50-55℃，搅拌反应2-4h，反应结束后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥至恒重，得到改性纳米二氧化钛，其中L-胱氨酸和二乙烯三胺赋予改性纳米二氧化钛有羧基和氨基，与改性硅藻土表面的羟基形成氢键，结合的更加紧密，提高负载强度。

其中，步骤B1中，纳米二氧化钛、无水乙醇、去离子水和KH-560的用量比为0.3-0.5g：20mL：20-30mL：1-2mL。

其中，步骤B2中，中间产物、去离子水、冰醋酸、L-胱氨酸和二乙烯三胺的用量比为0.5-1.0g：50mL：6-8mL：0.2-0.6g：0.2-0.4g。

本发明的有益效果：

本发明提供一种基于γ-十一内酯的空气净化材料，以聚马来酰亚胺为主要材料，加入改性硅藻土和缓释香精，利用γ-十一内酯纯正的水果，使净化材料在吸附空气中有机污染物的同时释放香气，其中缓释香精为石墨烯气凝胶负载γ-十一内酯的物质，克服现有技术中香精微胶囊不易加工，不易存储的问题，并且本发明以改性纳米二氧化钛为光催化材料，通过硅藻土的中空微结构负载改性纳米二氧化钛制备改性硅藻土，赋予硅藻土物理吸附和化学吸附双重性能，更好的去除空气中的VOCs等有机污染物，其中纳米二氧化钛表面接枝有L-胱氨酸和二乙烯三胺，利用氨基能够与甲醛反应生成羟甲基衍生物这一特点，结合二氧化钛优异的光催化性能，提高净化材料对甲醛等污染物的去除能力，并且净化材料中加入了腐殖酸和柠檬酸，含有多个羧基，羧基官能团的增加能够提高净化材料的亲水性，能够捕捉空气中的水溶性有害物质，此外，L-胱氨酸和二乙烯三胺赋予改性纳米二氧化钛有羧基和氨基，与改性硅藻土表面的羟基形成氢键，结合的更加紧密，提高负载强度。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种缓释香精，制备步骤如下：

步骤A1、将2mg氧化石墨烯和1mL去离子水加入圆底烧瓶中，频率40kHz下超声分散20min，加入3mg维生素C，磁力搅拌1h后，于95℃水浴条件下加热反应1h，反应结束后，转速1000r/min条件下离心10min，沉淀用质量分数50％的乙醇溶液洗涤3次，再于-45℃下冷冻干燥24h，得到石墨烯气凝胶；

步骤A2、将50mLγ-十一内酯和50mL无水乙醇混合，然后加入2.2g石墨烯气凝胶，转速100r/min条件下混合30min，静置2h，过滤，滤饼冷冻干燥，得到缓释香精。

实施例2

本实施例提供一种缓释香精，制备步骤如下：

步骤A1、将2mg氧化石墨烯和1mL去离子水加入圆底烧瓶中，频率45kHz下超声分散25min，加入4mg维生素C，磁力搅拌1.5h后，于95℃水浴条件下加热反应1h，反应结束后，转速1200r/min条件下离心12min，沉淀用质量分数50％的乙醇溶液洗涤4次，再于-45℃下冷冻干燥24h，得到石墨烯气凝胶；

步骤A2、将50mLγ-十一内酯和50mL无水乙醇混合，然后加入2.8g石墨烯气凝胶，转速150r/min条件下混合40min，静置3h，过滤，滤饼冷冻干燥，得到缓释香精。

实施例3

本实施例提供一种缓释香精，制备步骤如下：

步骤A1、将2mg氧化石墨烯和1mL去离子水加入圆底烧瓶中，频率50kHz下超声分散30min，加入5mg维生素C，磁力搅拌2h后，于95℃水浴条件下加热反应1h，反应结束后，转速1500r/min条件下离心15min，沉淀用质量分数50％的乙醇溶液洗涤5次，再于-45℃下冷冻干燥24h，得到石墨烯气凝胶；

步骤A2、将50mLγ-十一内酯和50mL无水乙醇混合，然后加入3.4g石墨烯气凝胶，转速200r/min条件下混合50min，静置4h，过滤，滤饼冷冻干燥，得到缓释香精。

实施例4

本实施例提供一种改性硅藻土，制备步骤如下：

将15g硅藻土超声分散于180mL去离子水中得到混合物b，将15mL二氧化钛分散液加入混合物b中，转速100r/min条件下，搅拌2h，然后于60℃环境中脱水干燥，研磨过0.1mm筛，得到掺杂硅藻土，二氧化钛分散液由改性纳米二氧化钛和去离子水按照3.8g：15mL超声分散得到。

其中，改性纳米二氧化钛由以下步骤制成：

步骤B1、将0.3g纳米二氧化钛、20mL无水乙醇和20mL去离子水加入圆底烧瓶中，频率40kHz下超声分散20min后，加入1mL偶联剂KH-560，搅拌反应2h后，反应结束后，过滤，滤饼于60℃下干燥至恒重，得到中间产物；

步骤B2、将0.5g中间产物、50mL去离子水和6mL冰醋酸加入三口烧瓶中，转速100r/min条件下混合20min后，加入0.2g L-胱氨酸和0.2g二乙烯三胺，升温至50℃，搅拌反应2h，反应结束后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥至恒重，得到改性纳米二氧化钛。

实施例5

本实施例提供一种改性硅藻土，制备步骤如下：

将18g硅藻土超声分散于190mL去离子水中得到混合物b，将18mL二氧化钛分散液加入混合物b中，转速150r/min条件下，搅拌2.5h，然后于60℃环境中脱水干燥，研磨过0.1mm筛，得到掺杂硅藻土，二氧化钛分散液由改性纳米二氧化钛和去离子水按照3.9g：20mL超声分散得到。

其中，改性纳米二氧化钛由以下步骤制成：

步骤B1、将0.4g纳米二氧化钛、20mL无水乙醇和25mL去离子水加入圆底烧瓶中，频率45kHz下超声分散20min后，加入1.5mL偶联剂KH-560，搅拌反应3h后，反应结束后，过滤，滤饼于60℃下干燥至恒重，得到中间产物；

步骤B2、将0.8g中间产物、50mL去离子水和7mL冰醋酸加入三口烧瓶中，转速150r/min条件下混合20min后，加入0.4g L-胱氨酸和0.3g二乙烯三胺，升温至52℃，搅拌反应3h，反应结束后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥至恒重，得到改性纳米二氧化钛。

实施例6

本实施例提供一种改性硅藻土，制备步骤如下：

将20g硅藻土超声分散于200mL去离子水中得到混合物b，将20mL二氧化钛分散液加入混合物b中，转速200r/min条件下，搅拌3h，然后于60℃环境中脱水干燥，研磨过0.1mm筛，得到掺杂硅藻土，二氧化钛分散液由改性纳米二氧化钛和去离子水按照4.2g：25mL超声分散得到。

其中，改性纳米二氧化钛由以下步骤制成：

步骤B1、将0.5g纳米二氧化钛、20mL无水乙醇和30mL去离子水加入圆底烧瓶中，频率50kHz下超声分散20min后，加入2mL偶联剂KH-560，搅拌反应4h后，反应结束后，过滤，滤饼于60℃下干燥至恒重，得到中间产物；

步骤B2、将1.0g中间产物、50mL去离子水和8mL冰醋酸加入三口烧瓶中，转速200r/min条件下混合20min后，加入0.6g L-胱氨酸和0.4g二乙烯三胺，升温至55℃，搅拌反应4h，反应结束后，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥至恒重，得到改性纳米二氧化钛。

实施例7

一种基于γ-十一内酯的空气净化材料，包括以下重量份原料：聚马来酰亚胺60份、聚辛二酸辛二酯35份、实施例1的缓释香精12份、实施例4的改性硅藻土11份、丝蛋白2份、腐殖酸1份、柠檬酸1份、椰油酰甘氨酸钠2份；

该基于γ-十一内酯的空气净化材料由以下步骤制成：

第一步、将聚马来酰亚胺、聚辛二酸辛二酯、改性硅藻土、缓释香精和椰油酰甘氨酸钠采用湿式球磨法混合30min，然后于100℃下保温，加入丝蛋白、腐殖酸和柠檬酸，搅拌混合，得到混合物；

第二步、将混合物在200℃下加热，压制成型，再于100℃下烘干，得到基于γ-十一内酯的空气净化材料。

实施例8

一种基于γ-十一内酯的空气净化材料，包括以下重量份原料：聚马来酰亚胺62份、聚辛二酸辛二酯38份、实施例2的缓释香精14份、实施例5的改性硅藻土16份、丝蛋白4份、腐殖酸1.5份、柠檬酸1.5份、椰油酰甘氨酸钠2.5份；

该基于γ-十一内酯的空气净化材料由以下步骤制成：

第一步、将聚马来酰亚胺、聚辛二酸辛二酯、改性硅藻土、缓释香精和椰油酰甘氨酸钠采用湿式球磨法混合40min，然后于102℃下保温，加入丝蛋白、腐殖酸和柠檬酸，搅拌混合，得到混合物；

第二步、将混合物在202℃下加热，压制成型，再于105℃下烘干，得到基于γ-十一内酯的空气净化材料。

实施例9

一种基于γ-十一内酯的空气净化材料，包括以下重量份原料：聚马来酰亚胺65份、聚辛二酸辛二酯41份、实施例3的缓释香精15份、实施例6的改性硅藻土20份、丝蛋白5份、腐殖酸2份、柠檬酸2份、椰油酰甘氨酸钠3份；

该基于γ-十一内酯的空气净化材料由以下步骤制成：

第一步、将聚马来酰亚胺、聚辛二酸辛二酯、改性硅藻土、缓释香精和椰油酰甘氨酸钠采用湿式球磨法混合50min，然后于105℃下保温，加入丝蛋白、腐殖酸和柠檬酸，搅拌混合，得到混合物；

第二步、将混合物在205℃下加热，压制成型，再于110℃下烘干，得到基于γ-十一内酯的空气净化材料。

对比例1

将实施例7中的缓释香精替换成市售的γ-十一内酯，其余原料及制备过程不变。

对比例2

将实施例8中的改性硅藻土替换成市售的硅藻土。

对比例3

本对比例为公开号为CN106111091B的发明专利中实施例1制得的产品。

将实施例7-9和对比例1-3的空气净化材料进行性能测试，测试标准如下：

(一)甲醛去除率

按照国标QB-T2761-2006《室内空气净化产品净化效果测定方法》搭建实验装置，进行实验测试，24h后，分别测定各样品舱中的甲醛浓度，计算清除率，各样品舱中初始浓度为0.400mg/m

(二)致香物质保留率

将各组净化材料在65℃下加热，10min后记录净化材料的重量，计算致香物质保留率大小；

致香物质保留率按照以下公式计算：致香物质保留率＝(空气清新剂初始质量-空气清新剂失重后质量)/致香物质的理论投入质量×100％

测试结果如表1所示：

表1

由表1可以看出，实施例7-9的空气净化材料甲醛去除率和致香物质保留率测试结果均优于对比例1-3，说明本发明制备的空气净化材料具有较高的除去空气污染物能力的同时，还能释放香气。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。