本發(fā)明涉及一種甲醛清除劑，具體涉及一種二氧化鈦-超支化聚胺酯-蒙脫土復(fù)合纖維過濾材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
甲醛是一種極強(qiáng)的殺菌劑，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。甲醛是制造合成樹脂、油漆、塑料和人造纖維的原料，是人造板工業(yè)制造脲醛樹脂膠、三聚氰胺樹脂膠和酚醛樹脂膠的重要原料。甲醛為較高毒性的物質(zhì)，在我國有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單上甲醛高居第二位。甲醛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)，是公認(rèn)的變態(tài)反應(yīng)源，也是潛在的強(qiáng)致突變物之一。
目前，人們消除室內(nèi)空氣中甲醛污染的主要方法是使用甲醛消除劑。但目前市場上銷售的普通的甲醛消除劑產(chǎn)品在一定時(shí)間內(nèi)的甲醛消除量有限并且效果的持久性差，通常這些甲醛消除劑的有效期只有幾天時(shí)間。
王學(xué)川、袁緒政等人在其《活潑亞甲基類超支化聚合物甲醛捕獲劑的合成及應(yīng)用》一文中，以二乙醇胺(DEA)和丙烯酸甲酯(MA)為原料通過Michael加成反應(yīng)制得AB2型單體，在對甲苯磺酸催化下，與三羥甲基丙烷發(fā)生酯交換反應(yīng)，制得一種端羥基超支化聚(胺-酯)，之后與丙二酸二乙酯，通過酯交換反應(yīng)對端羥基超支化聚(胺-酯)進(jìn)行端基改性，從而制備活潑亞甲基類超支化聚合物(HPAM)，可以有效的捕捉甲醛，但是其捕獲過程比較緩慢。
蒙脫土(MMT)是一類層間有可交換陽離子的二維層狀硅酸鹽礦物，具有良好的膨脹性、吸附性和陽離子交換性能，為許多插層物質(zhì)進(jìn)行層間復(fù)合嵌入反應(yīng)提供了有利的條件。因此利用蒙脫土可以實(shí)現(xiàn)對催化劑的穩(wěn)定固載，同時(shí)可用來吸附甲醛，以達(dá)到凈化空氣的目的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種二氧化鈦-超支化聚胺酯-蒙脫土復(fù)合纖維過濾材料及其制備方法。
一種二氧化鈦-超支化聚胺酯-蒙脫土復(fù)合纖維過濾材料，由以下重量份的原料組成：二乙醇胺8-15份，甲醇58-86份，丙烯酸甲酯14-30份，蒙脫土39-56份，三羥甲基丙烷33-45份，對甲苯磺酸4-9份，丙二酸二乙酯60-84份，無水碳酸鉀2-7份，TiCl4 21-34份，鹽酸溶液適量，蒸餾水適量，無水乙醇適量，N,N-二甲基甲酰胺適量。
具體步驟如下：
（1）配制TiCl4柱化劑：
將TiCl4加入到鹽酸溶液中，用蒸餾水稀釋至Ti4+和HCl濃度分別為0.8mol/L和0.2-0.4mol/L，即得TiCl4柱化劑；
（2）將蒙脫土分散在蒸餾水中，緩慢滴加上述TiCl4柱化劑，攪拌反應(yīng)4-5小時(shí)，調(diào)pH值至2-3，攪拌反應(yīng)3-5小時(shí)，之后離心分離，用無水乙醇洗滌、抽濾，之后水洗、干燥，在500℃下煅燒產(chǎn)品45-70分鐘，經(jīng)冷卻、研磨，即得二氧化鈦柱撐蒙脫土；
（3）反應(yīng)單體的合成：
在三口燒瓶中加入二乙醇胺和甲醇，混合物在室溫下攪拌至二乙醇胺完全溶解后，緩慢滴加丙烯酸甲酯，加料完畢后升溫至30-40℃保溫反應(yīng)3-5小時(shí)，然后抽真空除去甲醇，得到油狀物；
（4）端羥基超支化聚胺酯改性蒙脫土的制備：
在三口燒瓶中加入步驟（2）二氧化鈦柱撐蒙脫土、三羥甲基丙烷和對甲苯磺酸，攪拌混合物10-25分鐘，升溫至110-120℃，開始攪拌并滴加步驟（3）反應(yīng)單體，110-130℃反應(yīng)30-50分鐘后，轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中繼續(xù)反應(yīng)，直到體系不再有氣泡鼓出為止，得到端羥基超支化聚胺酯改性蒙脫土；
（5）在三口燒瓶中加入丙二酸二乙酯和催化劑無水碳酸鉀，攪拌均勻后，緩慢升溫至95-105℃，開始緩慢加入步驟（4）產(chǎn)物，加料完畢后保溫反應(yīng)4-5小時(shí)，然后減壓蒸餾，抽真空處理，即得超支化聚胺酯/蒙脫土/二氧化鈦三元復(fù)合物；
（6）將步驟（5）得到的復(fù)合物分散在N,N-二甲基甲酰胺溶劑中，，制得質(zhì)量百分含量為10-50%的紡絲漿液；
（7）將紡絲漿液以1-100mL/h的擠出速度通過直徑為5-5000μm的紡絲噴頭，于5-30℃的凝固液中停留1-3600s凝固成絲，洗滌，40-80℃真空干燥24小時(shí)，得到超支化聚胺酯/蒙脫土/二氧化鈦復(fù)合纖維過濾材料。
其中，所述的鹽酸溶液的濃度為2.0mol/L。
其中，步驟（1）配制TiCl4柱化劑時(shí)，Ti:HCl摩爾比為2:1。
其中，步驟（2）中干燥條件為干燥溫度在65-73℃，干燥時(shí)間3-6小時(shí)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）本發(fā)明制備了端羥基超支化聚胺酯插層改性蒙脫土，之后與丙二酸二乙酯反應(yīng)對聚合物進(jìn)行封端改性，超支化聚胺酯是一個(gè)近球型的三維分子結(jié)構(gòu)，在分子的內(nèi)部存在空腔，對甲醛小分子有一定的吸附作用，同時(shí)利用蒙脫土的吸附性能，將甲醛快速捕獲，吸附在消除劑上，另外因其含有的大量活潑亞甲基官能團(tuán)可與甲醛發(fā)生反應(yīng)，能夠有效降低甲醛的含量。
（2）本發(fā)明利用蒙脫土的層狀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對二氧化鈦催化劑的穩(wěn)定固化，提高對甲醛的光催化降解效率，將甲醛的物理吸附和化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合，最終使甲醛轉(zhuǎn)化成無毒、無味物質(zhì)，做到邊吸附邊消除甲醛的目的，達(dá)到快速、持久凈化空氣的效果，在實(shí)際使用時(shí)對空氣中的其它有毒有味氣體也具有較強(qiáng)的吸附作用，實(shí)際使用效果良好。
（3）本發(fā)明紡絲工藝簡單，所得復(fù)合纖維過濾材料耐高溫性能優(yōu)異，具有較高的過濾效果，同時(shí)具有自清潔性、凈化空氣的作用，可應(yīng)用于空調(diào)過濾器等領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
一種二氧化鈦-超支化聚胺酯-蒙脫土復(fù)合纖維過濾材料，由以下重量份的原料組成：二乙醇胺13份，甲醇76份，丙烯酸甲酯22份，蒙脫土43份，三羥甲基丙烷40份，對甲苯磺酸7份，丙二酸二乙酯75份，無水碳酸鉀5份，TiCl4 27份，鹽酸溶液適量，蒸餾水適量，無水乙醇適量，N,N-二甲基甲酰胺適量。
具體步驟如下：
（1）配制TiCl4柱化劑：
將TiCl4加入到鹽酸溶液中，用蒸餾水稀釋至Ti4+和HCl濃度分別為0.8mol/L和0.3mol/L，即得TiCl4柱化劑；
（2）將蒙脫土分散在蒸餾水中，緩慢滴加上述TiCl4柱化劑，攪拌反應(yīng)4小時(shí)，調(diào)pH值至2.5，攪拌反應(yīng)4小時(shí)，之后離心分離，用無水乙醇洗滌、抽濾，之后水洗、干燥，在500℃下煅燒產(chǎn)品60分鐘，經(jīng)冷卻、研磨，即得二氧化鈦柱撐蒙脫土；
（3）反應(yīng)單體的合成：
在三口燒瓶中加入二乙醇胺和甲醇，混合物在室溫下攪拌至二乙醇胺完全溶解后，緩慢滴加丙烯酸甲酯，加料完畢后升溫至35℃保溫反應(yīng)4小時(shí)，然后抽真空除去甲醇，得到油狀物；
（4）端羥基超支化聚胺酯改性蒙脫土的制備：
在三口燒瓶中加入步驟（2）二氧化鈦柱撐蒙脫土、三羥甲基丙烷和對甲苯磺酸，攪拌混合物20分鐘，升溫至115℃，開始攪拌并滴加步驟（3）反應(yīng)單體，120℃反應(yīng)40分鐘后，轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中繼續(xù)反應(yīng)，直到體系不再有氣泡鼓出為止，得到端羥基超支化聚胺酯改性蒙脫土；
（5）在三口燒瓶中加入丙二酸二乙酯和催化劑無水碳酸鉀，攪拌均勻后，緩慢升溫至100℃，開始緩慢加入步驟（4）產(chǎn)物，加料完畢后保溫反應(yīng)4小時(shí)，然后減壓蒸餾，抽真空處理，即得超支化聚胺酯/蒙脫土/二氧化鈦三元復(fù)合物；
（6）將步驟（5）得到的復(fù)合物分散在N,N-二甲基甲酰胺溶劑中，，制得質(zhì)量百分含量為30%的紡絲漿液；
（7）將紡絲漿液以10mL/h的擠出速度通過直徑為100μm的紡絲噴頭，于5℃的丙酮中停留360s凝固成絲，洗滌，60℃真空干燥24小時(shí)，得到超支化聚胺酯/蒙脫土/二氧化鈦復(fù)合纖維過濾材料。
其中，所述的鹽酸溶液的濃度為2.0mol/L。
其中，步驟（1）配制TiCl4柱化劑時(shí)，Ti:HCl摩爾比為2:1。
其中，步驟（2）中干燥條件為干燥溫度在65-73℃，干燥時(shí)間3-6小時(shí)。