專利名稱：光催化室內(nèi)空氣凈化壁紙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壁紙(也叫墻紙)，利用光催化材料可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣凈化，去除甲醛等有機(jī)有害氣體。
背景技術(shù)：
壁紙，是用來(lái)裝飾室內(nèi)墻面的材料。它以其獨(dú)特的風(fēng)格和裝飾美化效果備受青睞。 到目前為止，壁紙已經(jīng)和涂料一樣成為重要的室內(nèi)墻面裝修材料，國(guó)內(nèi)的壁紙市場(chǎng)在不斷的擴(kuò)大，具有替代涂料的發(fā)展趨勢(shì)，在國(guó)外，90%的室內(nèi)裝修采用壁紙，因此國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)十分龐大。隨著社會(huì)的發(fā)展，室內(nèi)空氣污染日益突出，對(duì)公眾健康危害很大。低品質(zhì)建材的存在是目前造成室內(nèi)空氣污染的主要原因，這些材料往往不斷釋放甲醛，乙醛，苯，氯仿等有機(jī)物。長(zhǎng)期生活在被污染的空氣中，會(huì)患慢性疾病甚至是白血病，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。全球每年因室內(nèi)空氣污染導(dǎo)致死亡人數(shù)達(dá)280萬(wàn)人。目前，有多種解決室內(nèi)空氣污染的方法，包括物理吸附法和化學(xué)方法。普通的吸附劑一旦達(dá)到吸附飽和需要定期更換。相比之下，光催化空氣凈化技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，光催化技術(shù)具有如下的特點(diǎn)功能強(qiáng)大，徹底分解細(xì)菌和有害氣體，對(duì)絕大多數(shù)的有機(jī)物都有作用，無(wú)二次污染；穩(wěn)定性、自身不揮發(fā)，光催化反應(yīng)屬于催化反應(yīng)，光催化劑可以重復(fù)利用，因此具有低成本，長(zhǎng)久性和免維護(hù)性。目前已經(jīng)有光催化材料在室內(nèi)空氣凈化上應(yīng)用， 專利CN200310107915. 4將TW2納米粉以2% _5 %的比例添加于內(nèi)墻涂料中，使其具有殺菌、凈化空氣的能力。專利CN200410059680. 0將用于外墻的高效自潔涂料二氧化鈦通過(guò)與含稀有金屬和過(guò)渡金屬氧化物體系復(fù)合，形成金屬氧化物/ 二氧化鈦異質(zhì)結(jié)，使其易被可見(jiàn)光活化，以使用于室內(nèi)空氣凈化。2001年，氧化鑭摻雜的二氧化鈦在降解有機(jī)物-對(duì)氯苯氧乙酸取得了很好的效果。表面改性及摻雜使二氧化鈦、鉍酸鈉、三氧化鎢等材料在可見(jiàn)光下具有催化活性，在降解有機(jī)氣體時(shí)表現(xiàn)出卓越的性能。專利CN(^810799. 3將 0. lwt-% -20wt-%的光催化劑和0. lwt-% -10wt-%的無(wú)機(jī)吸附劑，lwt-% _20wt_%的無(wú)機(jī)粘合劑以及55wt-% -95wt-%的有機(jī)溶劑機(jī)械混合形成一種光催化涂料溶膠組合物，使其具有光催化活性和吸附性能。光催化空氣進(jìn)化技術(shù)的普及存在著兩個(gè)亟待解決的問(wèn)題效率和成本，以往的光催化材料使用是將其添加在涂料中，這種使用方法往往使得光催化材料被涂料包埋，無(wú)法暴露在外與室內(nèi)空氣接觸，此外在涂料中添加，存在于涂料表面的光催化材料少，光催化材料浪費(fèi)嚴(yán)重，直接導(dǎo)致成本增加。以壁紙做載體，將光催化材料固定在其表面，可有效的解決涂料中使用光催化材料存在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種壁紙，用作室內(nèi)裝修材料的同時(shí)，具有空氣凈化的功能，利用壁紙作為載體，有效利用室內(nèi)最大的面積。光催化材料存在于壁紙的表面，利用率高，使用安全，無(wú)毒，免維護(hù)，利用室內(nèi)光照條件無(wú)需能量，低碳環(huán)保。所述壁紙，包括壁紙基底，還包括粘合劑層和光催化材料層，所述粘合劑層置于壁紙基底與光催化材料層之間，將壁紙基材與光催化材料層相互隔離開(kāi)。特殊情況下，可利用壁紙材料的塑性表面，不使用粘合劑，直接將光催化材料鑲嵌在壁紙塑性表面。所述壁紙基材可以選用公知的各種材質(zhì)，如金屬壁紙、木纖維壁紙、純紙壁紙、發(fā)泡壁紙、塑料壁紙等在內(nèi)的所有紙質(zhì)、布質(zhì)、塑料或復(fù)合的用于墻面裝修的材料。所述壁紙的制備方法如下將粘合劑溶液均勻噴灑在壁紙基材表面，待干燥后將光催化材料分散在溶液中均勻噴涂在壁紙表面上，通過(guò)熱壓機(jī)熱壓后得到所述壁紙，最終獲得的壁紙產(chǎn)品，光催化材料被固定在壁紙的表面。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述可見(jiàn)光響應(yīng)的介孔光催化材料層采用摻雜型TiA介孔材料。所述摻雜型TW2介孔材料為金屬或非金屬摻雜的TW2介孔材料，其中金屬為Fe、 Ta、Mo、W、Ni、或Zn，非金屬為N或C。所述粘合劑層采用含硅粘合劑或氟碳樹脂粘合劑。 其中，所述粘合劑溶液為粘合劑與溶劑按20-70 %的體積比配制而成，光催化材料與乙醇按 1 30-100的重量比配制而成。本發(fā)明將光催化材料固定在壁紙表面，利用室內(nèi)墻面這一最大的空間來(lái)凈化室內(nèi)空氣。光催化材料在壁紙表面的固定要滿足兩個(gè)條件1、力學(xué)穩(wěn)定性，光催化材料應(yīng)當(dāng)在壁紙上被牢固的固定；2、熱力學(xué)穩(wěn)定性，光催化材料不可與壁紙上有機(jī)物直接接觸，以免降低光催化材料的性能和破壞壁紙表觀。本發(fā)明利用粘合劑將光催化材料固定在壁紙表面，同時(shí)實(shí)現(xiàn)固定和隔離作用。對(duì)于本發(fā)明，選擇一種優(yōu)良的粘合劑是十分關(guān)鍵的，本發(fā)明選擇有機(jī)硅樹脂，氟碳樹脂等粘合劑來(lái)實(shí)現(xiàn)光催化材料在壁紙表面固定。此外本發(fā)明還通過(guò)熱壓手段增強(qiáng)力學(xué)穩(wěn)定性。此外，對(duì)于特殊表面的壁紙，可利用其塑性表面，不使用粘合劑，直接將光催化材料鑲嵌在壁紙塑性表面。典型的方法為熱噴涂的方法。本發(fā)明將光催化材料與壁紙結(jié)合，在可見(jiàn)光照射后，表面便能產(chǎn)生活性物質(zhì)，直接進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，將有機(jī)污染物降解，利用室內(nèi)墻面和室內(nèi)光線來(lái)凈化空氣，使得材料不僅不會(huì)發(fā)生損耗或變化，時(shí)間持久、持續(xù)作用，更具有高壽命的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明以無(wú)能耗的方式營(yíng)造良好的室內(nèi)環(huán)境，直接呵護(hù)公眾的身體健康，易操作， 是一種安全、清潔的新技術(shù)，對(duì)促進(jìn)光催化技術(shù)普及和解決日益嚴(yán)重的室內(nèi)空氣污染問(wèn)題具有非常重要的意義。同時(shí)，本發(fā)明貼合了壁紙逐步取代貼乳膠漆的市場(chǎng)傾向，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的空白。


圖1是載有光催化材料(可見(jiàn)光響應(yīng)介孔光催化材料)的壁紙示意圖
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1選取PVC壁紙，將硅酸乙酯和無(wú)水乙醇按照體積比35%的比例配成溶液，將其均勻的噴在壁紙基材表面，干燥后，將狗摻雜TW2介孔光催化與乙醇按ι loo的重量比混合均勻后，均勻地噴涂覆上一層，待干燥后，用熱壓機(jī)熱壓，溫度120-150度、時(shí)間30S，得到載有光催化材料的壁紙。
實(shí)施例2選取普通全紙壁紙，將硅酸乙酯和無(wú)水乙醇按照體積比35%的比例配成溶液，將其均勻的噴在壁紙基材表面，干燥后，將狗摻雜TW2介孔光催化與乙醇按ι loo的重量比混合均勻后，均勻地噴涂覆上一層，待干燥后，用熱壓機(jī)熱壓，溫度120-150度、時(shí)間30S， 得到載有光催化材料的壁紙。實(shí)施例3選取PVC塑料壁紙，將!^e摻雜TiO2介孔光催化與乙醇按1 100的重量比混合均勻后，均勻地噴涂覆上一層，待干燥后，用熱壓機(jī)熱壓，溫度120-150度、時(shí)間30S，得到載有光催化材料的壁紙。實(shí)施例4取實(shí)施例1制得的壁紙，大小20*100cm貼在密閉的玻璃模擬房間中(8L)，將該模擬裝置置于采光良好的室內(nèi)，用甲醛監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)玻璃裝置內(nèi)甲醛氣體的含量，以確定空氣質(zhì)量的變化。我們進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，當(dāng)模擬房間中沒(méi)有光催化凈化壁紙時(shí)，攝入微量的甲醛，當(dāng)用家用小臺(tái)燈照射后，測(cè)得密閉容器內(nèi)甲醛含量為0. 23ppm ；此后我們將壁紙貼在密閉容器內(nèi)壁上，攝入相同量的甲醛，經(jīng)過(guò)15min小臺(tái)燈照射后甲醛含量降到了 0. 19ppm，降低了 17%;經(jīng)過(guò)30min照射后，照射后甲醛含量能夠降解掉65%，經(jīng)過(guò)60min照射后甲醛含量能夠降解掉85%以上。實(shí)施例5室內(nèi)空氣凈化壁紙的暗反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。取實(shí)施例1制得的壁紙，大小20*100cm貼在密閉的玻璃模擬房間中(8L)，用甲醛監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)玻璃裝置內(nèi)甲醛氣體的含量，以確定空氣質(zhì)量的變化。將密閉容器置于無(wú)光線的暗室，向密閉容器中攝入甲醛，經(jīng)過(guò)15min，甲醛的濃度為1. 2ppm, 30min及60分鐘后，密閉容器中的甲醛濃度沒(méi)有變化，仍保持為1. 2ppm。實(shí)施例6與實(shí)施例4中表征方式相似，將待降解污染物換為乙醛。取壁紙大小20*100cm貼在密閉的玻璃模擬房間中(8L)，用氣相色譜儀檢測(cè)玻璃裝置內(nèi)乙醛氣體的含量，當(dāng)用日光燈照射時(shí)，密閉空間內(nèi)乙醛的含量逐漸減少，開(kāi)燈以前，乙醛的含量為30ppm，30分鐘后乙醛的濃度變?yōu)?ppm，60分鐘后變?yōu)?. 6ppm。我們的產(chǎn)品具有可見(jiàn)光應(yīng)答性(可應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境)，在醛類降解中表現(xiàn)出較高的效率。
權(quán)利要求
1.一種壁紙，其特征在于通過(guò)一定的物理化學(xué)手段將光催化材料附著在壁紙上，以傳統(tǒng)壁紙作為載體，賦予光催化效能。結(jié)構(gòu)上具有壁紙結(jié)構(gòu)層，粘合劑層和光催化材料層三層典型結(jié)構(gòu)。特殊情況下，可利用壁紙材料的塑性表面，不使用粘合劑，直接將光催化材料鑲嵌在壁紙塑性表面。
2.如權(quán)利要求1中所述的壁紙，其特征在于所述壁紙的制備方法如下將粘合劑溶液均勻噴灑在壁紙表面，然后將光催化材料通過(guò)溶液分散噴涂或者靜電吸附等方法均勻地涂覆于壁紙上，通過(guò)熱壓及光固化等固定手段后得到的壁紙。
3.如權(quán)利要求1-2所述的壁紙，其特征在于所述粘合劑層采用含硅粘合劑或氟碳樹脂粘合劑或者其他可起到鑲嵌和固定光催化材料作用塑性材料。
4.如權(quán)利要求1-3中所述的光催化材料包括，以TiO2,Nb2O5，W03，F(xiàn)e2O3等簡(jiǎn)單金屬氧化物材料為基質(zhì)的摻雜型和復(fù)合型光催化材料，及多元金屬氧化物材料(鎢酸鹽、鉍酸鹽、 釩酸鹽)、非金屬性光催化材料等。
5.如權(quán)利要求4所述的光催化材料，其特征在于所述摻雜型為金屬或非金屬摻雜的 TiO2介孔材料，其中金屬為Fe、Ta、Mo、W、Ni、或Zn，非金屬為N或C。
6.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合型光催化材料，即2種或2種以上材料，包括金屬氧化物半導(dǎo)體等采用擔(dān)載、復(fù)合、固溶等手段的復(fù)合型光催化材料。
7.如權(quán)利要求4-6所述的光催化材料，其特征在于光催化材料的形貌可以是顆粒型， 介孔型，核殼結(jié)構(gòu)、具有“結(jié)”結(jié)構(gòu)的復(fù)合半導(dǎo)體材料，納米團(tuán)蔟體，納米棒、納米線等形貌。
8.所述壁紙基材可以選用公知的各種材質(zhì)，如金屬壁紙、木纖維壁紙、純紙壁紙、發(fā)泡壁紙、塑料壁紙等在內(nèi)的所有紙質(zhì)、布質(zhì)、塑料或復(fù)合的用于墻面裝修的材料。
9.權(quán)利要求1-3所述的壁紙，其特征在于所述粘合劑溶液為粘合劑與溶劑按20-70% 的體積比配制而成，光催化材料與乙醇按1 30-100的重量比配制而成。
10.如權(quán)利要求1所述的壁紙，其特征在于應(yīng)用于降解有毒有害氣體，如有機(jī)氣體，硫化氫氣體，氨等。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壁紙，用作室內(nèi)裝修材料的同時(shí)，具有空氣凈化的功能。以傳統(tǒng)壁紙作為載體，通過(guò)一定的物理化學(xué)手段將光催化材料固定在壁紙上，實(shí)現(xiàn)光催化效能。所述壁紙，包括壁紙基底，粘合劑層和光催化材料層。粘合劑層置于壁紙基底與光催化材料層之間，將壁紙基材與光催化材料相互聯(lián)接并隔離開(kāi)。特殊情況下，可利用壁紙材料的塑性表面，不使用粘合劑，直接將光催化材料鑲嵌在壁紙塑性表面。利用壁紙作為載體，負(fù)載光催化材料，有效利用室內(nèi)最大的面積，來(lái)凈化室內(nèi)空氣，光催化材料存在于壁紙的表面，利用率高，使用安全，無(wú)毒，免維護(hù)，利用室內(nèi)光照條件無(wú)需額外能量，低碳環(huán)保。將所獲得的室內(nèi)空氣凈化壁紙進(jìn)行模擬室內(nèi)空氣凈化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明可有效地去除室內(nèi)空氣中的甲醛，低濃度下，甲醛去除率可達(dá)到85％。
文檔編號(hào)D21H27/20GK102345249SQ2010102469
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者楊菁, 范曉星 申請(qǐng)人:楊菁, 范曉星