專利名稱：一種磷酸鋯插層組裝功能材料制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以層狀磷酸鋯為載體，制備出一種具有吸收(甲醛、氨)復(fù)合協(xié)調(diào)功能材料。
背景技術(shù)：
“室內(nèi)空氣污染”已經(jīng)成為繼“煙煤型污染”和“光化學(xué)煙霧型污染”之后的第三大污染源。我國新裝修后居室甲醛、氨含量普遍超標(biāo)，比例一般在80％以上。美國一項歷時五年的專題調(diào)查發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)的空氣污染是室外的2-5倍，有的甚至超過100倍，約68％的人體疾病與室內(nèi)污染有關(guān)。因此，隨著國內(nèi)外對室內(nèi)環(huán)境要求日益提高，如何避免和處理室內(nèi)污染已經(jīng)成為當(dāng)前的重要研究課題。目前國內(nèi)外對室內(nèi)氣體污染的處理手段，可以歸納為下列幾類1、化學(xué)中和技術(shù)(甲醛捕捉劑)2、物理吸附技術(shù)(空氣凈化器)3、材料密封技術(shù)4、光催化技術(shù)5、空氣負(fù)離子技術(shù)分析國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)(1)大多數(shù)技術(shù)的出發(fā)點是消除已經(jīng)釋放出的游離甲醛，治標(biāo)不治本，而且這種釋放將持續(xù)5-15年。隨著國家建材等新型行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的逐步實施和嚴(yán)格裝修驗收的規(guī)定，甲醛含量高的產(chǎn)品將無法進(jìn)入市場，這種技術(shù)的應(yīng)用市場將大大萎縮；(2)目前對甲醛的重視程度普遍高于氨等其它有害組分，相當(dāng)多的甲醛處理技術(shù)對氨作用不明顯。室內(nèi)環(huán)境的治理應(yīng)從綜合方面考慮，因此研制的材料應(yīng)具備復(fù)合功能；(3)盡管光催化、負(fù)離子材料可以部分達(dá)到上述要求，但它們對外部的依賴性較強(qiáng)，如光線、空氣流動等，但加入人工板材后因為與外部隔絕，其作用的將僅僅是表面成分，效果降低；(4)現(xiàn)在的甲醛捕捉劑雖然對處理甲醛作用明顯，但因為熱力學(xué)穩(wěn)定性低、化學(xué)相容性差等原因，不能作為填料直接與現(xiàn)有人造板材、涂料結(jié)合，日本昭和油墨工業(yè)所曾將氨基苯黃酸附著于氧化硅表面，并未解決解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有建材、人造板、紙張、涂料等產(chǎn)品甲醛、氨氣超標(biāo)問題，本發(fā)明以層狀磷酸鋯為載體，層間組裝四乙稀五胺醇有機(jī)官能團(tuán)，通過插層分子、層間結(jié)構(gòu)、組裝方式設(shè)計與調(diào)控，制備出一種具有吸收(甲醛、氨)復(fù)合協(xié)調(diào)功能的磷酸鋯插層組裝功能材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案技術(shù)路線首先，合成磷酸鹽層狀化合物(MIV(HPO4)2·nH2O(M:Zr，Ce))層狀載體，通過反應(yīng)條件調(diào)節(jié)金屬元素或產(chǎn)物中結(jié)晶水含量、磷酸功能團(tuán)(PO43-，H2PO4-)的化學(xué)計量，使其層間距的在0.76-1.8nm范圍內(nèi)可調(diào)；其次，通過表面官能團(tuán)和層間設(shè)計，使層狀載體與官能團(tuán)形成層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)；第三，在水溶液環(huán)境中，以脂肪多元胺、多元醇等組分置換層間有機(jī)組分，通過制備過程條件，控制置換量，保留部分未置換活性組分為氨的吸收活性點，得到協(xié)調(diào)功能材料；最后，經(jīng)過濾、洗滌和熱處理得到最終產(chǎn)品，檢測并進(jìn)行應(yīng)用試驗。
實施方案主要原料氯氧鋯、磷酸、多元胺、有機(jī)胺、醇、有機(jī)酸等主要設(shè)備反應(yīng)釜(四氟內(nèi)襯)、壓濾機(jī)、熱處理設(shè)備、分散處理與表面設(shè)計裝置(自已設(shè)計制作)等檢測手段利用XRD，IR，MRS，IP，TEM.SEM，BET等手段對產(chǎn)物成分、微觀結(jié)構(gòu)、物化性能和過程機(jī)制進(jìn)行表征；甲醛和氨氣吸收采用標(biāo)準(zhǔn)箱-光譜吸收測定以及委托檢測；產(chǎn)品應(yīng)用采用在涂料、家具板材中填加方式進(jìn)行，委托有關(guān)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)評估性能與功效。
具體實施方案甲醛的羰基是一個不飽和基團(tuán)，容易發(fā)生許多加成反應(yīng)。它和烯鍵、炔鍵不同，氧原子核外有8個電子，而碳原子核外有6個電子，氧原子的電負(fù)性比碳原子強(qiáng)，因此碳氧雙鍵是一種帶極性的不飽和鍵。正是由于這種極性的存在，羰基中的碳原子更容易受到親核物質(zhì)的進(jìn)攻，許多氨基化合物都是親核物質(zhì)，可以與羰基加成，而且加成反應(yīng)并不僅僅停留在加成一步，而是相繼由分子內(nèi)失去水，形成碳-氧雙鍵，可以用下述方程式表示 式中Y為氨基(H2N-)以外的其它基團(tuán)。
氨基中的氮原子以其未共用的電子對與羰基中碳原子結(jié)合，碳-氧間π鍵的一對電子轉(zhuǎn)移至氧上，形成一個不穩(wěn)定中間體，這個中間體一但形成，氫離子立刻由氮移至氧上，形成醇胺。最后由醇胺中失去一分子水，形成碳-氧雙鍵。通過親核物質(zhì)與甲醛的加成，使游離狀態(tài)甲醛轉(zhuǎn)化成新的化合物而被固定下來。組裝四乙烯五胺作甲醛吸收反應(yīng)組分，從而得到磷酸鋯插層組裝功能材料，其分子式為Zr[(C2H5)4(NH2)5PO4]4·nH2O}。
權(quán)利要求
1.一種磷酸鋯插層組裝功能材料，其特征是采用了更為優(yōu)化的工藝條件生產(chǎn)磷酸鋯晶體，通過烷胺預(yù)先對磷酸鋯晶體插層處理，然后將其置換為脂肪多元胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，磷酸鹽層狀化合物(MIV(HPO4)2·nH2O(M:Zr，Ce))的制備過程與工藝設(shè)計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，磷酸鋯優(yōu)化后合成條件是F/Zr＜2.0；[H3PO4]＞0.5M，反應(yīng)時間2-4小時；反應(yīng)溫度70-90℃，產(chǎn)物收率＞95％，結(jié)晶好，團(tuán)聚少，平均粒徑3.9μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述，在直接對磷酸鋯晶體進(jìn)行插層反應(yīng)時間長，效果差，難以工業(yè)化生產(chǎn)情況下，我們選擇不會在特定摩爾比下出現(xiàn)剝離的正丁胺進(jìn)行預(yù)插層，增加磷酸鋯晶體的層間距，再用四胺乙烯五胺在室溫下進(jìn)行插層處理，使原本7.6的層間距加大到20以上。
全文摘要
一種可以可與現(xiàn)有建材、人造板、紙張、涂料等產(chǎn)品工藝結(jié)合的磷酸鋯插層組裝功能材料，以層狀磷酸鋯為載體，通過插層分子、層間結(jié)構(gòu)、組裝方式設(shè)計與調(diào)控，制備出一種具有吸收(甲醛、氨)復(fù)合協(xié)調(diào)功能材料磷酸鋯插層組裝功能材料，其分子式為{Zr[(C
文檔編號B01J20/02GK101070147SQ20061007870
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者吳良恒 申請人:江蘇綠陵化工集團(tuán)有限公司