[发明专利]由聚乳酸制备的空气净化基体材料

说明书

技术领域

本发明属于材料和化工等技术领域，具体涉及一种由聚乳酸制备的空气净化基体材料。

背景技术

近年来环境问题以及相关的空气净化问题日益引起社会的重视，相应的环保材料的研究也成为科研及工业界的热门领域。作为重要的环保材料种类之一，空气净化材料的研发，设计和满足功能需求上发展迅速，但是随着空气环境问题日益严重，空气净化材料的发展和革新还有很大的提升空间。目前较为常用的空气净化材料，可分为物理净化，化学净化和生物净化等几个种类。物理净化主要是采用物理吸附污染物，其代表性的材料为活性炭。化学净化主要是通过化学反应消除空气中的污染物，如目前使用较多的光触媒。生物材料主要是利用生物对室内空气中的污染物进行氧化分解，从而达到净化空气的目的，目前研究较多的是利用室内植物的自然吸附作用，因此在使用效果和范围上与前两者有很大区别。

目前的物理吸附材料的一个主要缺点在于净化材料的使用寿命和再生性能，以及在实际使用过程中的失效指示。以活性炭为例，活性炭的多孔结构具有良好的吸附性能，但是多孔结构吸附目标污染物到一定程度时，会因吸附饱和而失效，因此活性炭作为耗材，一方面具有较高的成本，另一方面在日常使用中，非专业用户很难判断吸附是否已经饱和，只能根据经验或固定时间更换，从而影响使用效果。

以光触媒为代表的化学吸附使用原理成熟，但是也存在与其他净化材料有效复合的问题，例如，如果将光触媒TiO₂烧结在物理吸附材料上，会占用吸附材料的比表面积，影响吸附效果。因此目前常规的做法是在空气净化设备中，将化学吸附做成独立净化模块，这样虽然可以保证净化效果，但是增加了方案设计的复杂性和成本。

发明内容

本发明提出了使用聚乳酸作为空气净化的基体材料，其目的在于利用聚乳酸的可降解性，生物相容性，以及作为树脂材料的良好加工性来实现达到有效的空气净化性能的同时，克服以上材料的缺点：

1）聚乳酸在自然条件可自动降解，该性能提供了三种优势：一，使用聚乳酸制备的高比表面积吸附材料，在自身的表面积吸附污染物的同时，降解会在材料表面产生新的缺陷、孔洞等，这样就提供了新的吸附空间，比较活性炭等材料简而易见具有更长的使用寿命，到达吸附饱和的时间更久；二，聚乳酸的降解是水解，因此聚乳酸材料有较好的吸湿性，吸附在聚乳酸材料中的水，可以协助吸附空气中的亲水性污染物；三，聚乳酸的降解是宏观可观测的，因此具有良好的失效指示效果，能够使使用者可以通过肉眼观测，失重称量的方法，简易判断失效。

2）聚乳酸作为生物基树脂，有良好的生物相容性，可以使用在多种场合和环境下，例如与人体接触的设备，而没有健康危害。

3）聚乳酸作为树脂材料，具有良好加工性，可以比较容易的加工制备成所需的形状及结构，同时可以利用树脂改性加工技术，在聚乳酸基体中混入其他有效成分，例如针对特定污染物的吸附或催化物质，使得该净化基体材料可以和其他材料有效复合。以光触媒为例，共混光触媒的聚乳酸不影响其被加工的比表面积和吸附性能，而分散在表面的光触媒可以与空气接触发挥作用，在聚乳酸降解的过程，又会有基体内的光触媒不断暴露出来参与净化过程，从而解决了与化学净化材料的复合问题。

本发明的实现方案：

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

1）选用分子量3000以上的纯聚乳酸或改性聚乳酸树脂，依据使用要求加工制备成为具有高比表面积的物理吸附材料，包括多孔形态，膜形态，纺丝线团形态，或表面粗糙形态四种。

 

2）多孔形态的聚乳酸由粒子沥洗法，气相鼓泡法，固相粒子升华法等工艺方法制备。

 

3）膜形态的聚乳酸由熔体吹膜法或溶液浇膜法制备。

 

4）线团形态聚乳酸由纺丝工艺制备成丝后混缠制备。

 

5）以上形态的聚乳酸可根据需要做表面粗糙处理，例如采用化学刻蚀法或物理凿磨，以增大比表面积，增强吸附性能。

6）基体聚乳酸可根据需要，通过高分子共混改性工艺加入其它净化成本，如光触媒，催化剂，或别种物理净化材料等，以实现孔气净化材料的复合。

 

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

实施例一：

高比表面积多孔聚乳酸空气吸附净化材料

选用分子量100000左右的聚乳酸树脂，采用粒子沥洗法制备成为具有多孔结构的材料，具体工艺为：

1）将聚乳酸树脂溶于氯仿中制成溶液。