[发明专利]用于空气净化的聚合物组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于空气净化的组合物，更具体的，涉及用于空气净化的、包括去除有害气体并产生氧气的过氧化物或超氧化物和硅树脂的聚合物组合物，以及用本聚合物组合物制成的过滤材料。

背景技术

空气净化系统中使用的过滤材料一般用于去除空气中的尘埃粒子。所以目前使用的过滤材料是人们熟知的高效空气粒子(HEPA)过滤材料。HEPA过滤材料对去除尘埃粒子非常有效，尤其对室内尘埃微粒、病毒、真菌、0.3μm以上粒子等的去除率达99％以上，适合在空气净化系统中使用。

除HEPA过滤材料外，目前空气净化系统中还使用具有各种各样功能的过滤材料，如除臭活性炭过滤材料、阴离子产生过滤材料、光催化剂过滤材料和抗菌过滤材料。

不过，包括HEPA过滤材料在内的这些功能型过滤材料只能去除尘埃粒子和导致异味的有机物，但不能去除污染空气的酸性有害气体，即硫氧化物(SO_X)、氮氧化物(NO_X)和二氧化碳(CO₂)。

去除这类有害气体最常用的方法是让污染空气通过装有空气净化剂的净化柱，该空气净化剂包含的活性成分为选自氢氧化锂(LiOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钙(Ca(OH)₂)、碱石灰等的强碱性材料。但是，由于这种采用净化柱的方法需要一套复杂的机械系统，并且安装占用的空间较大，所以很难在空气净化系统中应用，而只能在一些特殊地方使用，如潜艇。

为使用方便，人们已在尝试将强碱性空气净化剂与聚合物树脂混合使用。

美国专利No.5,165,399公开了一种由氢氧化锂(LiOH)和聚四氟乙烯(PTFE)混合制成的片状二氧化碳吸附剂和对其加工后制成的空气净化系统过滤材料。这项技术的缺点在于，必须另外使用纺织布或无纺布等支撑材料以使二氧化碳吸附剂的结构保持完整，尤其是很难将该吸附剂加工成薄膜或直径很小的纤维或细丝。

同时，美国专利No.5,964,221提到一种将氢氧化锂或氢氧化钙等碱性空气净化剂、超高分子聚乙烯(UHMWPE)和矿物油混合后经熔融挤压而成的薄片。通过这一技术获得的薄片只有一种结构，所以不用像美国专利No.5,165,399记载的那样还要加入支撑无纺布或纺织布以维持结构完整。

但是，上述挤压工艺中用作润滑剂的矿物油需要随后用有机溶剂洗除，后续过程因此变得繁琐。尤其是矿物油和有机溶剂极易燃烧，所以这一技术不能应用于超氧化钾和过氧化钠等强氧化性空气净化剂。

如以下反应式1和2所示，用作空气再生材料或空气净化剂的超氧化钾和过氧化钠能固定空气中的二氧化碳并产生氧气：

化学反应式1

2KO₂+CO₂→K₂CO₃+3/2O₂

化学反应式2

Na₂O₂+CO₂→Na₂CO₃+1/2O₂

除这些化合物外，过氧化钾(K₂O₂)、过氧化钙(CaO₂)、过氧化锂(Li₂O₂)和超氧化钠(NaO₂)也能吸收空气中的二氧化碳并产生氧气，所以也可用作空气净化剂。

以上提到的过氧化物和超氧化物均制成可装在空气净化系统的容器(如柱)内的小颗粒形状。一般再加少量粘合剂，使颗粒的机械性能增强以防它们之间相互熔合。

例如，PCT申请WO03/009899A1中描述了一种空气净化组合物，其中至多3.0wt％粘合剂与碱金属或碱土金属超氧化物或过氧化物混合。该粘合剂选自无机物粘合剂，如硅酸钠(Na₂SiO₃)和硅酸钾(K₂SiO₃)，以及有机物粘合剂，如聚乙烯四唑钠、羧基纤维素钠、聚醋酸乙烯酯、硝化纤维素和环氧树脂。

在试图解决超氧化钾的熔合问题，并进一步改善其产氧性能方面，美国专利No.4,113,646中公开了加入无水硫酸钙(CaSO₄)、二氧化硅(SiO₂)、氧化锂(Li₂O)、偏硼酸锂(LiBO₂)等技术内容。