技术摘要：
本发明涉及室内环境污染控制技术领域，尤其是一种用于净化空气的复合材料，其包括过滤支撑材料，以及附着于过滤支撑材料上的活性炭颗粒和改性硅胶颗粒，所述改性硅胶颗粒包含硅胶载体和接枝在硅胶载体上的端氨基超支化聚酰胺胺。改性硅胶颗粒表面因接枝了端氨基HPAMAM  全部
背景技术：
根据世界卫生组织(WHO)的定义，挥发性有机物VOCs(volatile  organic  compounds)是在常温下，沸点50℃至260℃的各种有机化合物。在我国，VOCs是指常温下饱 和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于 或者等于10Pa且具有挥发性的全部有机化合物。大多数VOCs具有令人不适的特殊气味，并 具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的 伤害。 舰艇舱室是特殊的载人人工环境，由于人员活动、非金属材料释放、机械设备运行 等，导致其舱室空气中存在的VOCs具有其特殊性，其种类并不同于大气环境、民居室内环境 或劳动卫生环境。根据文献检测数据及前期摸底调查发现：舱室中污染较为严重的物质依 次为：苯系物>醛酮类物质(含羰基的有机物)>烃类物质>卤代烃>其他有机污染物。可见，苯 系物及醛酮类物质是舰艇舱室空气中的主要污染物。然而，现今以活性炭为主的净化材料 只能净化苯系物，对醛酮类物质，尤其是小分子羰基物质(甲醛，乙醛，丙烯醛，丙酮等)并不 能起到很好的净化作用。作为改善手段，人们对活性炭进行了各种改性处理，但存在的技术 问题是：对活性炭进行改性处理的同时牺牲了活性炭内部的多孔活性位点，虽然对某种特 殊物质的吸附能力加强了，但其本身的物理吸附性能却下降了。且就目前对活性炭的改性 技术来看，大多数改性活性炭并不能对羰基类物质起到很好的净化作用。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题 鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种用于净化空气的复合材料，该复合 材料同时采用活性炭和改性硅胶作为净化空气的功能材料，所述改性硅胶是在现有硅胶上 接枝端氨基超支化聚酰胺胺(HPAMAM)，使硅胶表面含有充足的活性端氨基，这些活性端氨 基与醛酮类产生缩合反应从而可大量捕捉和固定醛酮类挥发性物质，使改性后的硅胶具有 优异的吸附醛酮类物质的能力；而活性炭具有吸附烃类有机物及苯系物的性能，将改性硅 胶和活性炭联合使用，能够消除舰艇舱室内大部分种类的污染气体。本发明还涉及上述复 合材料的制备方法。 (二)技术方案 为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括： 第一方面，本发明提供一种用于净化空气的复合材料，其包括过滤支撑材料，以及 附着于过滤支撑材料上的活性炭颗粒和改性硅胶颗粒，所述改性硅胶颗粒包含硅胶载体和 接枝在硅胶载体上的端氨基超支化聚酰胺胺。 4 CN 111589428 A 说　明　书 2/7 页 作为本发明的较佳实施例，其中，所述端氨基超支化聚酰胺胺的分子量为5000～ 8000，支化度(DB)≥0.4，总胺值>0.069mol/g。以满足该条件的端氨基超支化聚酰胺胺作为 改性剂，可以在硅胶载体表面获得丰富的端氨基，使其具有优异的“化学”捕捉羰基(醛酮) 类物质的作用。 作为本发明的较佳实施例，其中，所述硅胶载体的粒度为30～60目，比表面积300 ～600m2/g，孔容0.6～1.1mL/g。以满足该条件的硅胶作为待改性的载体，更易于通过“浸渍 法”完成改性，简化改性工艺、提高改性得率，并且通过改性后的硅胶吸附剂除了在表面接 枝了端氨基超支化聚酰胺胺之外，还具有丰富的微孔用于物理吸附捕捉VOCs，也具有较大 的比表面积和丰富的活性位点，借助硅羟基抓捕VOCs中极性较强的(如含酚羟基或羧基的) 物质。 作为本发明的较佳实施例，其中，所述活性炭颗粒为煤质炭，粒度为30～60目，CTC 值(四氯化碳吸附值)≥90％。CTC值为四氯化碳吸附值，用来表示活性炭对气体物质的吸附 能力，指标越高，表明炭的吸附能力越强。 作为本发明的较佳实施例，其中，所述端氨基超支化聚酰胺胺(端氨基HPAMAM)与 所述硅胶载体的质量比为1-10：50。满足该质量比要求的目的是，一方面端氨基超支化聚酰 胺胺能占据较大空间，因此其接枝量是有限的，另一方面使改性后的硅胶载体表面还留有 许多空位，用于物理吸附和硅羟基的键合作用捕捉和固定除羰基类物质之外的其他VOCs气 体分子。 第二方面，本发明提供一种用于净化空气的复合材料的制备方法，所述方法包括： 步骤一：制备改性硅胶颗粒，此步骤又包含如下步骤： S1:将端氨基HPAMAM、偶联剂、表面活性剂加到水中，经分散后制得改性浸渍液； S2:将待改性的硅胶载体投入到该改性浸渍液中，搅拌均匀，静置预定时间，得到 改性硅胶乳液； S3:将所述硅胶乳液在60-150℃烘干至含水量5-25％，得到改性硅胶颗粒； 步骤二：将所述改性硅胶颗粒与活性炭颗粒按照一定比例混合，得到吸附混合物， 将吸附混合物使用粘接剂分散地粘接固定在过滤支撑材料上，制得用于净化空气的复合材 料； 或者，所述过滤支撑材料为表面含有热熔性聚合物的材料，将所述吸附混合物采 用热压复合方式，使其粘接附着到所述过滤支撑材料上制得用于净化空气的复合材料； 或者，将所述改性硅胶颗粒分散地固定在第一过滤支撑材料上，并将活性炭颗粒 分散地固定在第二过滤支撑材料上，然后将第一过滤支撑材料和第二过滤支撑材料复合成 一体。 根据本发明较佳实施例，步骤S1中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，优选为KH550、 KH560或KH570中的一种或几种混合；所述表面活性剂为非离子表面活性剂，如脂肪酸单甘 油酯和单硬脂酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨脂、聚氧乙烯脂肪酸酯(卖泽)、聚氧乙烯脂 肪醇醚(苄泽)、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物(泊洛沙姆)、普朗尼克等，且优选为壬基酚聚氧 乙烯醚、月桂醇(十二碳醇)聚氧乙烯醚、鲸蜡醇(十六碳醇)聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯 醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合。 根据本发明较佳实施例，步骤S1中，所述端氨基超支化聚酰胺胺的分子量为5000 5 CN 111589428 A 说　明　书 3/7 页 ～8000，支化度(DB)≥0.4，总胺值>0.069mol/g。 根据本发明较佳实施例，步骤S2中，所述待改性的硅胶载体的粒度为30～60目，比 表面积300～600m2/g，孔容0.6～1.1mL/g。 根据本发明较佳实施例，步骤S1中，所述改性浸渍液中，端氨基HPAMAM的质量浓为 1％～10％，偶联剂的质量浓度为0.5～5％，所述表面活性剂的质量浓度为0.1％-2％。且优 选地，改性浸渍液中端氨基HPAMAM：偶联剂：表面活性剂的质量比为10:5:1-2。 根据本发明较佳实施例，步骤S2中，静置时间为1-24h，待改性的硅胶载体与该改 性浸渍液的质量比为1：2。优选地，静置时间为4-10h。 根据本发明较佳实施例，步骤S3中，烘干是在80℃-120℃下、于空气加热浴中进 行，烘干至含水量为5％-20％，更优选为10-20％，以制得改性硅胶颗粒。 根据本发明较佳实施例，步骤二中，所述活性炭颗粒为煤质炭，粒度为30-60目， CTC值≥90％。 根据本发明较佳实施例，步骤二中，所述改性硅胶颗粒与活性炭颗粒按照1:1～2 的质量比混合。 根据本发明较佳实施例，所述过滤支撑材料为无纺布过滤支撑网，所述粘接剂优 选为热熔胶，所述热熔胶为醋酸乙烯酯、环氧丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或 几种，添加量为：热熔胶与所述吸附混合物的质量比为1:10-20。 在制备时，将所述热熔胶加热熔融，再将前述的吸附混合物与热熔胶拌和均匀后， 撒涂至所述无纺布过滤支撑网上，经冷却固化后，制成净化空气的复合材料；或者先在所述 无纺布过滤支撑网上均匀点胶，在胶未固化前，将吸附混合物撒到无纺布过滤支撑网上，经 冷却固化后，再进行吹拂处理以去除未粘接的吸附混合物，根据情况进行补充粘接。再或 者，所述过滤支撑材料为表面含有热熔性聚合物的材料，将上述吸附混合物采用热压复合 方式，使其粘接附着到所述过滤支撑材料上制得用于净化空气的复合材料；或者，所述过滤 支撑材料为表面含有热熔性聚合物的材料，将所述改性硅胶颗粒和活性炭颗粒分别热压附 着在第一、第二过滤支撑材料上，然后将第一、第二过滤支撑材料复合成一体。 其中，撒涂应尽量均布撒涂。此外，可通过调整撒涂在所述过滤支撑材料上单位面 积内的吸附混合物的重量(调整活性炭颗粒与改性硅胶颗粒的用量比)，以便在实际生产 中，根据待净化的环境内污染程度的不同、污染物的占比不同，制备形成不同单位面积克 重、不同规格的系列产品，这些系列产品对醛酮类、烃类、苯系物具有不同强度的吸附性能， 尤其适于用于舰船舱室内的空气净化。 (三)有益效果 本发明的用于空气净化的复合材料，联合使用了端氨基HPAMAM接枝改性的改性硅 胶颗粒和活性炭颗粒，其中的改性硅胶颗粒用于吸附羰基类物质分子，活性炭用于吸附烃 类有机物及苯系物，从而达到基本去除舰船舱室内主要有机污染物的目的。 本发明对硅胶改性时，是采用端氨基HPAMAM(超支化聚合物聚酰胺胺)作为接枝改 性剂，在现有硅胶表面形成丰富的活性端氨基制得改性硅胶颗粒，这些端氨基可通过胺醛 缩合反应高效、大量抓捕空气中游离的羰基类物质分子；与此同时硅胶作为吸附剂载体，其 表面所具有的大量微孔还具有物理吸附性，而硅胶颗粒表面大量的硅羟基也具有较强极 性，微孔和硅羟基均能协同参与抓捕VOCs中极性较强的(如含酚羟基或羧基的)物质。 6 CN 111589428 A 说　明　书 4/7 页 进一步地，本发明将改性硅胶颗粒和活性炭按照一定比例混合组成吸附混合物， 进一步加工制作成净化空气的复合材料(或者分别附着到过滤支撑材料上之后再复合成一 体)，用于大量吸附羰基类、烃类游离分子和苯系物，可用于改善室内空气质量，尤其处理舰 船舱室内主要有机物的污染问题。 本发明采用“浸渍法”的硅胶改性方法，其步骤十分简单，条件温和且易于控制、不 用有毒有害物质、工艺环保，很适合规模化生产和应用。 附图说明 图1为实施例1的改性硅胶、仅连接硅烷偶联剂的硅胶、未改性硅胶的DSC曲线。 图2为实施例1的改性硅胶、仅连接硅烷偶联剂的硅胶、未改性硅胶的TG曲线。