CN100366574C - 一种功能陶瓷保健材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功能陶瓷保健材料及其制备方法，保健材料重量百分比原料配方为电气石5-30%、铁氧体10-30%、高岭土10-20%、氧化硅5-20%、氧化铝5-20%、氧化钙5-20%、纤维素2-5%、聚丙烯酸2-5%、蓖麻油2-5%、稀土1-5%，各组分之和为100%；电气石是指铁电气石、锂电气石、镁电气石中的一种或几种；铁氧体是指锶氧铁、钡氧铁、钴氧铁中的一种；高岭土是指煅烧高岭土；稀土是指硝酸镧、硝酸钕、硝酸镨、硝酸铕、硝酸铒中的一种或几种；制备方法为配料后混料，先将配方中功能物质分别球磨至适当的平均粒径，然后与所述比例的纤维素、稀土、聚丙烯酸和蓖麻油均匀混合，并加入配方总重量15-22%的水，混料18-36小时后，再经练泥、成型、干燥和入窑烧制即得。

Description

一种功能陶瓷保健材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种功能陶瓷保健材料技术，具体为一种具有生物活化功能的陶瓷保健材料及其制备方法，国际专利分类号拟为Int.C1.C04B 35/00(2006.01)。

技术背景

科学技术的发展，使人们的生活水平不断提高。但随着工作和生活节奏的不断加快，人们在紧张的工作、学习或做家务时，常常会感到身体上的许多不适，如腰痛、胃痛等。当遇到这些情况时，人们往往首先想到得是请假休息和/或看病吃药。去医院看病吃药是必要的。但它会占用就医者大量宝贵的时间，影响工作、学习和休闲，给人们的生活带来不便。而忙碌中之人，也常会忘记看病、吃药或休息。因此，各种具有保健作用的产品或技术越来越受到现代人的青睐。

目前市场上销售的保健用品多是远红外产品或磁疗产品，例如，中国专利(申请号02135416.2)公布的“远红外负离子纳米塑料”，由塑料母粒和远红外纳米粉组成，具有发射远红外线的功能，其热效应可以引起人体的一系列生理效应，具有激活生物大分子的活性，改善局部和全身的血液循环，增强新陈代谢，提高免疫功能等作用，对消除疲劳、保持清醒具有较好作用，同时能促进新陈代谢，提高人体免疫力，促进人体健康；磁疗保健品具有舒筋活络、降低血脂、消炎、止痛、镇静等作用，对解除疲劳、促进血液循环具有较好的效果。如中国专利(申请号95106930.6)公布的“磁疗驼绒寝具”是由磁性体、衬布、驼绒材料制成，对常见病，失明、肩周炎、腰脊劳损、膝关节等进行治疗，具有一定保健扶正效果。这些产品绝大部分功效单一，不具备综合保健效果，效果也不尽理想。目前虽有集远红外、磁性为一体的多功能保健品存在，例如，中国专利(申请号200410012274.9)公布的“具有保健功能的复合材料”，是由电气石、磁性材料、偶联剂、环氧树脂等复合制成的，并将其整合到寝具中，可以实现生态健康的睡眠，达到促进健康的目的。但此复合材料只是简单地将电气石和磁性材料等混合在一起，使得二者的性能得不到充分地利用，然后采用树脂固化，将其整合到寝具中，治疗和保健效果持久性较差。目前发明人所能获得的市售效果最好的陶瓷样品(山东某企业生产的样品，Φ20mm，厚5mm)是由磁性材料、三氧化二铝(Al₂O₃)和氧化钙(CaO)构成的，但该陶瓷材料在6-8μm(此波段是与人体所需匹配的远红外波段)的远红外辐射率相对较低，保健效果也有待提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，设计一种功能陶瓷保健材料及其制备方法，该保健材料具有生物活化功能，利用稀土独特的特性激活磁性材料，协同电气石，可同时发射高发射率的远红外线和磁性波的综合性能，可以调节身体微循环，有力促进人体健康，并具有成本低，效果好、用途广等特点；该保健材料制备方法工艺简单，成本低，适应性好，节能环保，便于实际推广应用。

本发明解决所述功能陶瓷保健材料技术问题的技术方案是：设计一种功能陶瓷保健材料，其重量百分比原料配方为：电气石5-30％、铁氧体10-30％、高岭土10-20％、氧化硅5-20％、氧化铝5-20％、氧化钙5-200％、纤维素2-5％、聚丙烯酸2-5％、蓖麻油2-5％、稀土1-5％，各组分之和为100％；所述的电气石是指铁电气石、锂电气石、镁电气石中的一种或几种；所述的铁氧体是指锶氧铁、钡氧铁、钴氧铁中的一种；所述的高岭土是指煅烧高岭土；所述的稀土是指硝酸镧、硝酸钕、硝酸镨、硝酸铕、硝酸铒中的一种或几种。

本发明解决所述功能陶瓷保健材料制备方法技术问题的技术方案是：设计一种功能陶瓷保健材料的制备方法，其工艺为：

(1)配料：按本发明所述的功能陶瓷保健材料重量百分比原料配方选料配料；

(2)混料：先将所述原料配方中的下述原料分别球磨至如下平均粒径：电气石8-9μm、铁氧体2-3μm、高岭土3-5μm、氧化硅2-5μm、氧化铝8-9μm、氧化钙3-5μm；然后与所述比例的纤维素、稀土、聚丙烯酸和蓖麻油均匀混合，并加入所述原料配方总重量15-22％的水，混料18-36小时；

(3)练泥：采用真空练泥机练泥，反复加工，抽掉泥土中的空气，挤压比为1∶1-1∶2；生产能力：6-12t/h；螺旋轴转数：加料螺旋轴9-12r/min，挤出螺旋轴7-10r/min；；螺旋轴功率：加料螺旋轴为15-18kW，挤出螺旋轴为38-45kW；

(4)成型：采用模具泥压成型；

(5)干燥：将成型的坯料在20-25℃的温度下干燥，入窑前坯料含水率1-2％；

(6)烧制：把干燥好的坯料入窑烧制即得，烧结温度最高为900-1100℃。

与现有技术相比，本发明所述功能陶瓷保健材料的特点是在原料配方中加入了稀土组分并合理设计了稀土、电气石和铁氧体的组分比例，利用电气石具有发射远红外线功能，稀土具有变价性能，协合铁氧体磁性波作用，使得5-8μm的远红外辐射率比市售陶瓷片更高，发射率可高达0.90以上(最高可达0.97)，可以引起人体的一系列积极的生理效应，产生激活生物大分子的活性，改善局部和全身的血液循环，增强新陈代谢，提高免疫功能等作用。本发明所述的功能陶瓷保健材料制备方法的特点是功能组分颗粒级配合理，选择性地制备原料组分某一粒径范围的纳米颗粒。容易获得纯度高、均匀性好、化学组成控制准确、效果良好的功能陶瓷保健材料产品，并具有方法简单，成本低，适于工业化应用等特点。

附图说明

图1为本发明功能陶瓷保健材料的一种实施例(实施例1)陶瓷片的扫描电子显微分析照片图；

图2为本发明功能陶瓷保健材料的一种实施例(实施例1)陶瓷片与市售功能陶瓷片的远红外辐射率对比图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明：

针对现有技术存在的问题，本发明设计的功能陶瓷保健材料(以下简称保健材料)的重量百分比原料配方为：电气石5-30％、铁氧体10-30％、高岭土10-20％、氧化硅5-20％、氧化铝5-20％、氧化钙5-20％、稀土1-5％、纤维素2-5％、聚丙烯酸2-5％、蓖麻油2-5％，各组分之和为100％。

本发明保健材料原料配方中所选择的电气石是指铁电气石、锂电气石、镁电气石中的一种或几种。当选择多种电气石时，混合比例没有限制，可以是任意比例的组配。本发明所选择的电气石在常温下能发射高发射率的远红外线，其波长范围包括了与对人体具有积极作用的6-8微米波段，发射率值平均高达0.91以上。由于人体的皮肤及皮下组织含有70％的水分，而水又是远红外线的良好吸收体，因此远红外线的热效应可以引起人体的一系列生理效应，具有产生激活生物大分子的活性，改善局部和全身的血液循环，增强新陈代谢，提高免疫功能等作用。

本发明保健材料原料配方中所选择的铁氧体是指锶氧铁、钡氧体、钴氧铁中的一种。所选择的铁氧体均具有较好的磁性波作用。磁性波具有舒筋活络、降低血脂、消炎、止痛、镇静等作用，对解除疲劳、促进血液循环具有较好的效果，对人体健康具有保健功能。

本发明保健材料原料配方中所选择的稀土是指硝酸镧、硝酸钕、硝酸镨、硝酸铕、硝酸铒、硝酸亚铈中的一种或多种。当选择多种稀土物质时，混合比例没有限制，可以是任意比例的组配。采用稀土组分后，可以克服现有技术将电气石和磁性材料等简单混合的不足，提供了一种改进的稀土磁性材料。

本发明保健材料原料配方设计将电气石与稀土磁性材料合理组合在一起，可以共同或/和协同发挥积极的保健作用。磁对电气石所产生的磁场或形成的电解可起到长时间持续维持的积极作用，并能够加强活性分子的界面活性特征。原子中的电子产生的磁场不会互相消失，因此可以保持永久的磁性。这种磁性，对于活性分子极强的界面活性及电气石所产生的波场(电场)而言是永久性的。从原理上说，就是利用电气石和磁性材料自然物理因子的特异性作用，将多种因子联合应用或结合使用，相互协同，强化作用，提高保健材料的价值和使用价值。

本发明保健材料原料配方中所选择的高岭土是指煅烧高岭土。非煅烧高岭土不宜采用。煅烧高岭土与所选择的氧化硅、氧化铝、氧化钙等组分，在配方中具有干燥收缩性好、可塑性强，烧制温度较低等积极作用，而且烧制后陶瓷强度高、致密、不易腐蚀，且适合用模具泥压成型，可以进行批量化生产。

本发明保健材料原料配方中所述的纤维素由于具有独特的线性高分子结构，在水中，纤维素中的亲水基团-OH、-COONa与水结合，使纤维素分子逐渐分散于水中。纤维素高分子之间依靠氢键和范德华力作用形成网状结构，从而表现出粘结作用，即将纤维素与泥浆混合，既在颗粒间形成水化膜，又在泥浆中形成了牢固的网络结构，泥料的可塑性和生坯的抗折强度增效显著。

本发明保健材料原料配方中所述的聚丙烯酸对粉料有很好的分散效果和稳定效果。

本发明保健材料原料配方中的蓖麻油有助于获得均匀的、可塑性能优良的陶瓷泥料。

本发明所述的保健材料制备方法工艺为：

(1)配料：按本发明所述的保健材料重量百分比原料配方选料和配料。原料配方各组分的比例选取与产品设计或者说与制品要求有关。

(2)混料：先将所选配的原料配方中的下述原料分别球磨至如下粒径：电气石8-9μm、铁氧体2-3μm、高岭土3-5μm、氧化硅2-5μm、氧化铝8-9μm、氧化钙3-5μm，然后与所述比例的稀土、纤维素、聚丙烯酸和蓖麻油均匀混合，并加入所述原料配方总重量15-22％的水，混料18-36小时。球磨机可以采用普通的工业用球磨机或实验室用球磨机。

(3)练泥：采用真空练泥机练泥，反复加工，抽掉泥土中的空气，挤压比为1∶1-1∶2；加料螺旋轴转数9-12r/min，挤出螺旋轴转数7-10r/min；；实施例的生产能力设计为6-12t/h。

(4)成型：采用模具泥压成型。

(5)干燥：将成型的坯料在20-25℃或室温下干燥，入窑前坯料含水率1-2％。

(6)烧制：把干燥好的坯料入窑烧制即得。烧结温度根据烧制窑最高设计为900-1100℃。烧制窑可以采用液化气窑，也可以采用辊道窑烧制，还可以放入马弗炉中烧制。烧制窑的烧制工艺同于现有技术。

试验研究表明，本发明保健材料具有下述重量百分比原料配方时，功能效果更为理想：

原料配方1：铁电气石10％、锶氧铁27％、煅烧高岭土10％、氧化硅10％、氧化铝15％、氧化钙15％、硝酸钕3％、纤维素5％，聚丙烯酸2％、蓖麻油3％。

原料配方2：镁电气石15％、钡氧铁20％、煅烧高岭土10％、氧化硅15％、氧化铝10％、氧化钙20％、硝酸铕3％、纤维素2％、聚丙烯酸3％、蓖麻油2％。

原料配方3：锂电气石10％、钴氧铁30％、煅烧高岭土20％、氧化硅5％、氧化铝5％、氧化钙14％、硝酸镧5％、纤维素5％、聚丙烯酸4％、蓖麻油2％。

原料配方4：任意比例的铁电气石/锂电气石30％、钴氧铁10％、煅烧高岭土15％、氧化硅18％、氧化铝10％、氧化钙5％、任意比例的硝酸镨/硝酸钕2％、纤维素3％、聚丙烯酸2％、蓖麻油5％。

本发明的保健材料用途广泛，但主要用于制造功能陶瓷保健制品。一般可工业化生产和商品化出售的保健制品包括陶瓷球、陶瓷片、陶瓷棒、陶瓷管和陶瓷块等。所述的保健材料制品既可以采用本发明所述的保健材料制备方法来制造，也可以采用其他已知的公用技术来制造。

本发明未述及之处适用于现有技术。

下面给出本发明的具体实施例。本发明不受实施例的限制。实施例虽以制造陶瓷片为例，但完全适用于陶瓷球、陶瓷棒、陶瓷管和陶瓷块的制造：

实施例1：

制造一种功能陶瓷保健材料陶瓷片(以下简称陶瓷片)。

陶瓷片的重量百分比原料配方为：

原料配方1：铁电气石10％、锶氧铁27％、煅烧高岭土10％、氧化硅10％、氧化铝15％、氧化钙15％、硝酸钕3％、纤维素5％，聚丙烯酸2％、蓖麻油3％。

陶瓷片的制备方法如下：

(1)配料：按照原料配方1所述陶瓷片的重量百分比原料配方配制陶瓷片原料；

(2)混料：先将下述原料分别球磨至如下平均粒径：电气石8μm、锶氧铁2.5μm、高岭土4μm、氧化硅2μm、氧化铝9μm、氧化钙4μm，然后与3％硝酸钕、5％纤维素、2％聚丙烯酸和3％蓖麻油均匀混合，并加入所述原料配方总重量20％的水，混料24小时；

(3)练泥：采用真空练泥机练泥，反复加工，抽掉泥土中的空气，挤压比为1∶1；加料螺旋轴转数11r/min，挤出螺旋轴转数9r/min；

(4)成型：采用模具泥压成型；

(5)干燥：将成型的坯料在25℃的温度下干燥，烧结前坯料含水率1.8％；

(6)烧制：将坯体放入石墨坩埚中，而后一起放入马弗炉中烧结，升温速率8℃/min，到1000℃，保温2小时，然后自然冷却至室温，取出后即得。

与现有技术相比，所得样品为黑色，表面光滑，质地致密(参见图1)。

将实施例1中制成的陶瓷片样品(Φ20m，厚5mm)，与市售效果最好的陶瓷样品(山东某企业生产的样品，Φ20mm，厚5mm)分别用5DX傅立叶变换红外光谱仪(美国NICOLET公司生产)在100℃下测定样品的红外辐射率。经测试，本发明样品在8-15μm远红外波段法向辐射率为0.86(具体结果参见图2)。对比可知，虽然本发明的陶瓷片与市售陶瓷片的远红外辐射率相差不多，但是本发明的陶瓷片在5-8μm的远红外发射率平均值高达0.91，而市售陶瓷片发射率平均值只有0.82，该波段全部包含了与人体完全匹配的远红外波段(6-8μm)，这说明本发明保健材料的远红外发射率比市售产品要高，更敏感，因而更有利于引起人体的一系列积极的生理效应，产生激活生物大分子的活性，改善局部和全身的血液循环，增强新陈代谢，提高免疫功能等作用。

将实施例1中制成的陶瓷片用于检测其对实验动物皮肤的刺激作用和强度，委托天津市卫生防病中心进行急性皮肤刺激试验(报告编号2006HW-BJ-0051)，结果发现在不同时间观察的积分均值为0，也就是说本发明的陶瓷片对皮肤无刺激性。

将实施例1中制成的陶瓷片送天津市卫生防病中心进行卫生检测(报告编号2006FW-YP-0010)，使用BH1936环境γ谱仪进行γ谱分析，结果是该样品中放射性核素的含量符合国家标准《电离辐射防护与辐射源安全基本标准(GB18871-2002)中有关豁免的规定，具体检验结果详见表1。

表1：本发明功能陶瓷保健材料实施例1陶瓷片的γ谱分析结果表

核素	活度浓度豁免限值(Bq/g)	检验结果(Bq/g)
			Th-232Ra-226K-40Co-60Cs-137	1E+001E+011E+021E+011E+01	1E-031E-035E-04未检出未检出

实施例2

制造一种陶瓷片。其重量百分比的原料配方为：

原料配方2：镁电气15％、钡氧铁20％、煅烧高岭土10％、氧化硅15％、氧化铝10％、氧化钙20％、硝酸铕3％、纤维素2％、聚丙烯酸3％、蓖麻油2％。

本实施例混料时，加入所述原料配方总重量22％的水，混料18小时；练泥采用真空练泥机，挤压比为1∶2；生产能力8t/h；加料螺旋轴转数9r/min，挤出螺旋轴转数7r/min；烧结前坯料含水率控制1.5％，成型后室温干燥；其它工序及工艺同于实施例1。

实施例3

制造一种陶瓷片。本实施例采用所述的原料配方1。

工艺上混料时，加入所述原料配方总重量15％的水，混料36小时；练泥采用真空练泥机，挤压比为1∶1；生产能力12t/h；加料螺旋轴转数12r/min，挤出螺旋轴转数10r/min；采用辊道窑烧制，窑长25米，从入窑到出窑，时间3个半小时，烧结温度为最高为1100℃，烧结前坯料含水率2％；其它工序及工艺同于实施例1。

实施例4

制造一种陶瓷片。本实施例采用所述的原料配方2。

工艺上混料时，加入所述原料配方总重量21％的水，混料26小时；练泥采用真空练泥机，挤压比为1∶1；生产能力6t/h；加料螺旋轴转数9r/min，挤出螺旋轴转数7r/min；采用液化气窑烧制，升温时间7个半小时，保温时间35分钟，烧结温度最高为900℃，烧结前坯料含水率1.1％；然后自然降温，放置24小时取出。其它工序及工艺雷同与实施例2。

实施例5

制造一种陶瓷片。其重量百分比的原料配方为原料配方3：锂电气石10％、钴氧铁30％、煅烧高岭土20％、氧化硅5％、氧化铝5％、氧化钙14％、硝酸镧5％、纤维素5％、聚丙烯酸4％、蓖麻油2％。

其制备方法和工艺相同于实施例1。

实施例6

制造一种陶瓷片。其重量百分比的原料配方为原料配方4：任意比例的铁电气石/锂电气石30％、钴氧铁10％、煅烧高岭土15％、氧化硅18％、氧化铝10％、氧化钙5％、任意比例的硝酸镨/硝酸钕2％、纤维素3％、聚丙烯酸2％、蓖麻油5％。

其制备方法和工艺相同于实施例1。

Claims (6)

1.一种功能陶瓷保健材料，其重量百分比原料配方为：电气石5～30％、铁氧体10～30％、高岭土10～20％、氧化硅5～20％、氧化铝5～20％、氧化钙5～20％、稀土1-5％、纤维素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％，各组分之和为100％；所述的电气石是指铁电气石、锂电气石、镁电气石中的一种或几种；所述的铁氧体是指锶氧铁、钡氧铁、钴氧铁中的一种；所述的高岭土是指煅烧高岭土；所述的稀土是指硝酸镧、硝酸钕、硝酸镨、硝酸铕、硝酸铒中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的功能陶瓷保健材料，其特征在于所述重量百分比原料配方为：铁电气石10％、锶氧铁27％、高岭土10％、氧化硅10％、氧化铝15％、氧化钙15％、硝酸钕3％、纤维素5％，聚丙烯酸2％、蓖麻油3％。

3.根据权利要求1所述的功能陶瓷保健材料，其特征在于所述重量百分比原料配方为：镁电气石15％、钡氧铁20％、高岭土10％、氧化硅15％、氧化铝10％、氧化钙20％、硝酸铕3％、纤维素2％、聚丙烯酸3％、蓖麻油2％。

4.根据权利要求1所述的功能陶瓷保健材料，其特征在于所述重量百分比原料配方为：锂电气石10％、钴氧铁30％、高岭土20％、氧化硅5％、氧化铝5％、氧化钙14％、硝酸镧5％、纤维素5％、聚丙烯酸4％、蓖麻油2％。

5.根据权利要求1所述的功能陶瓷保健材料，其特征在于所述重量百分比原料配方为：任意比例的铁电气石/锂电气石30％、钴氧铁10％、高岭土15％、氧化硅18％、氧化铝10％、氧化钙5％、任意比例的硝酸镨/硝酸钕2％、纤维素3％、聚丙烯酸2％、蓖麻油5％。

6.一种功能陶瓷保健材料的制备方法，其工艺为：

(1)配料：按权利要求1-5中任一项所述的功能陶瓷保健材料重量百分比原料配方选料配料；

(2)混料：先将所述原料配方中的下述原料分别球磨至如下平均粒径：电气石8～9μm、铁氧体2～3μm、高岭土3～5μm、氧化硅2～5μm、氧化铝8～9μm、氧化钙3～5μm；然后与所述比例的纤维素、稀土、聚丙烯酸和蓖麻油均匀混合，并加入所述原料配方总重量15-22％的水，混料18-36小时；

(3)练泥：采用真空练泥机练泥，反复加工，抽掉泥土中的空气，挤压比为1∶1-1∶2；加料螺旋轴转数9-12r/min，挤出螺旋轴转数7-10r/min；；

(4)成型：采用模具泥压成型；

(5)干燥：将成型的坯料在20-25℃或室温下干燥，入窑前坯料含水率1-2％；

(6)烧制：把干燥好的坯料入窑烧制即得，烧结温度最高为900-1100℃。

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