快速清除醛酮類化合物的水凝膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可快速清除醛酮類化合物的水凝膠及其制備方法。
[0002] 研究背景 根據(jù)國(guó)家環(huán)?？偩职l(fā)布的《HJT/T 400-2007車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定 方法》規(guī)定，需要檢測(cè)車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)。14種醛酮是甲醛、乙醛、丙烯醛、丙 酮、丙醛、丁烯醛、丁醛、苯甲醛、戊醛、甲基苯甲醛、己醛、環(huán)己酮、甲基丙烯醛和丁酮?？梢?jiàn)， 汽車內(nèi)部材料可能使用了相關(guān)有害化學(xué)品，需要清除達(dá)標(biāo)。隨著人們生活水平的提高，居住 面積和工作室面積不斷擴(kuò)大，居室裝修越來(lái)越美觀和復(fù)雜，使用材料種類繁多，超過(guò)汽車內(nèi) 所有材料的種類。我們是發(fā)展中國(guó)家，目前使用的裝修和裝飾材料、實(shí)木和復(fù)合板材的家 具、地板中的粘合劑和防腐劑，清潔劑和殺蟲(chóng)劑等，多數(shù)含有甲醛、丙酮等有害易揮發(fā)成分， 室內(nèi)污染問(wèn)題日益突出。
[0003] 目前使用的清除有害揮發(fā)性醛酮的方法主要是物理吸附法，使用的吸附劑包括活 性炭、沸石、硅藻土、樹(shù)脂、纖維和煤渣等，吸附速度慢，清除效率低。
[0004] 市場(chǎng)調(diào)研以及中國(guó)專利查詢表明，目前沒(méi)有針對(duì)多種揮發(fā)性醛酮的清除劑，只有 針對(duì)甲醛的清除劑。市場(chǎng)上的甲醛清除劑主要是液態(tài)噴霧或光觸媒型產(chǎn)品。例如，專利 CN200910044097.5將一系列連二仲胺制成水溶液作為甲醛清除劑;專利CN200910138500.0 公開(kāi)了一種由酰肼類化合物、尿素、無(wú)機(jī)胺類化合物、滲透劑、pH調(diào)節(jié)劑、水等組成的甲醛清 除劑;專利CN201510259939.4公開(kāi)了一種環(huán)保型高效光觸媒甲醛清除劑，以絲素肽基表面 活性劑、咪唑烷酮為甲醛捕獲劑，以載鉑納米銳鈦礦型二氧化鈦為光觸媒，制得納米銀膠水 溶液。這些甲醛清除劑的主要缺點(diǎn)是：（1)不可能噴到所有部位;（2)清除劑被噴灑在房間或 者家具上，有化學(xué)品殘留。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種可同時(shí)清除多種醛或酮或醛酮混合物的快速、高效半 固體水凝膠。
[0006] 本發(fā)明另一目的在于提供上述半固體水凝膠的制備方法。
[0007] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下： 一種清除醛酮類化合物的水凝膠，其將結(jié)構(gòu)式（1)所示化合物吸附到高吸水樹(shù)脂上制 成半固體水凝膠，
Ri- R5獨(dú)立地選自氫,C1 - Ciq取代或未取代烷基，環(huán)烷基，雜環(huán)烷基，鹵素基，C1 - C10 的烷氧基、酰氧基，硝基,C1 - Ciq的氰基、酯基，苯基或取代苯基。
[0008] 上述水凝膠可為粉末狀、纖維狀、膜片狀、塊狀、球狀，或動(dòng)物卡通造型，以及不定 型。
[0009]上述水凝膠的制備方法，包括以下步驟： (1) 將結(jié)構(gòu)式(1)所示化合物在助溶劑存在下溶解于蒸餾水中； (2) 將步驟(1)制備的水溶液負(fù)載到高吸水樹(shù)脂上制成半固體水凝膠； (3) 在半固體水凝膠中加入催化劑，或在步驟（1)制備的水溶液中預(yù)先加入催化劑，再 負(fù)載到高吸水樹(shù)脂上制成清除醛酮類化合物的水凝膠； 本發(fā)明使用的催化劑為酸性物質(zhì)，包括但不限選自檸檬酸、磷酸、亞磷酸、焦磷酸、醋 酸、山梨酸、甘油酸、富馬酸、酒石酸、蘋(píng)果酸、植酸、乳酸。其?1值(?1(31越小，酸性越強(qiáng))和不 同濃度下的PH值見(jiàn)表1。這種催化劑特點(diǎn)是:水溶性好，且無(wú)毒或者毒性很小。例如檸檬酸， 山梨酸，酒石酸，蘋(píng)果酸，植酸，乳酸，醋酸均為食品添加劑。檸檬酸用于食品工業(yè)占其生產(chǎn) 量的75%以上，可用做食品的酸味劑、抗氧化劑和pH調(diào)節(jié)劑。檸檬酸用于醫(yī)藥工業(yè)約占10%左 右，主要用做抗凝血?jiǎng)?、解酸藥、矯味劑和化妝品等。植酸又稱肌酸或環(huán)己六醇六全-二氫磷 酸鹽，是一種強(qiáng)酸，可作為螯合劑、抗氧化劑、保鮮劑、水的軟化劑、發(fā)酵促進(jìn)劑和金屬防腐 蝕劑等，毒性比食鹽更低。廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、油漆、涂料、化工、紡織、塑料等領(lǐng)域。
[0010] 上述步驟(1)中，所述的助溶劑選自二甲亞砜、二乙二醇二甲醚、二甲基甲酰胺。
[0011]高吸水性樹(shù)脂是一種含有羥基、羧基等強(qiáng)親水性基團(tuán)并具有一定交聯(lián)度和三維網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型功能高分子材料，具有超強(qiáng)的吸水和保水能力，上述步驟(2)中，所述的高吸 水樹(shù)脂選自： (a) 淀粉系:包括接枝淀粉、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黃原酸鹽； (b) 纖維素系:包括接枝纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、黃原酸纖維素； (c) 合成聚合物系:包括聚丙烯酸鹽類、聚乙烯醇類、聚氧化烷烴類、無(wú)機(jī)聚合物類； (d) 蛋白質(zhì)系列:包括大豆蛋白類、絲蛋白類、谷蛋白類； (e) 天然物及其衍生物系:包括果膠、藻酸、殼聚糖、肝素； (f) 共混物及復(fù)合物系:包括高吸水性樹(shù)脂的共混、高吸水性樹(shù)脂與無(wú)機(jī)物凝膠的復(fù)合 物、高吸水性樹(shù)脂與有機(jī)物的復(fù)合物。
[0012] 上述步驟(3)中所述的催化劑質(zhì)量百分比濃度為0.001 - 30%。
[0013] 本發(fā)明水凝膠吸收清除醛酮類化合物的原理如方程式(I)所示，
式中，R6和R7獨(dú)立地選自氫,C1 - Ciq取代或未取代脂烴基，苯基或取代苯基。
[0014] 這種新型苯肼類化合物半固體水凝膠清除劑可快速清除室內(nèi)、車內(nèi)等有害醛或酮 或醛酮混合物，也可以長(zhǎng)期用于清除人造板材、壁紙等裝修材料中不斷釋放出的有害揮發(fā) 性醛酮。使用時(shí)，可將催化劑加入水凝膠中，清除劑即可快速與多種醛或酮或醛酮混合物反 應(yīng)，生成有顏色的產(chǎn)物。清除劑與脂肪醛酮反應(yīng)后形成深黃色產(chǎn)物，與芳香醛酮反應(yīng)后形成 棕紅色產(chǎn)物。
[0015] 本發(fā)明將苯肼類化合物負(fù)載到一種無(wú)毒、高吸水性的樹(shù)脂上制成半固體水凝膠， 大大增加了其在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和用戶使用過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。本發(fā)明高吸水性的樹(shù)脂 的特點(diǎn)是：1.高吸水性一能夠吸收自身重量幾百倍甚至上千倍的水分;2.高吸水速率一 每克高吸水樹(shù)脂能在30秒至幾分鐘內(nèi)吸足數(shù)百毫升去離子水。3.高保水性一吸水后的凝 膠即使在一定外壓下，水分也不容易從中擠出來(lái);4.高膨脹性一吸水后的高吸水樹(shù)脂凝膠 體積隨即膨脹數(shù)百倍;5.吸氨性一低交聯(lián)型聚丙烯酸鹽型高吸水性樹(shù)脂其分子結(jié)構(gòu)中含 有羧基陰離子，遇氨可將其吸收，有明顯的去臭作用；6.綠色環(huán)保一高吸水樹(shù)脂無(wú)毒、無(wú) 害、無(wú)污染，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生危害效果。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)： 1、 能夠清除多種醛或酮或醛酮混合物，反應(yīng)速度快、清除效率高；同時(shí)高吸水樹(shù)脂具有 吸收氨氣臭味的作用； 2、 不用噴霧，房間或