发明内容:
本发明的目的是提高微纳米电气石的生态功能,进而实现传统的高聚物结构型复合材料向环保型生态性的质量方向提升,使电气石功能矿物的宝贵生态功能,节约、节能的服务于都市环境和人居空间、驾乘空间的生态质量和生态安全的提高。
发明目的的实现在于使电气石的压电性和热释电性突破膜的限制,比较优势的反应在地板、装饰板及其他材料的表面膜上。
本发明的配方:制成有效成分的原料重量份包括:
辐变电气石0.1~30 氨基树脂60~90
硅烷偶联剂0.005~1.5
其中辐变电气石的制备方法是:
(1)首先将1纳米~20微米的天然或人工合成电气石250g置于硬质恒重的瓷质碟上,在1000瓦、2450MHz的微波马弗炉中,做干式或者湿式微波热处理3~13分钟,温度70度~500度之间,冷却至室温后放入2000瓦的远红外马弗炉中,作同频电磁共振活化处理,温度控制在500~880摄氏度,当电气石粉达到500~880摄氏度后延续10分钟取出,自然冷却至室温。
(2)将上述冷却至室温的电气石粉中添加硅烷偶联剂改性,在高速剪切分散机或高速搅拌热混机中完成,在硅烷偶联剂对电气石微粉颗粒表面充分浸润包裹,使活化度达到97%以上,达到相同径粒之间和不同径粒之间无互粘自聚现象,呈现高度自由分散状态后,将其密闭封装保存,备用。
本发明在制备方法的步骤(1)中,将稀土材料镧、铈、铷、钪的100纳米~1微米金属氧化物及其可溶盐,按电气石重量数的5-15%和电气石粉干混或湿混,在球磨机或高速混合机内完成,其中电气石与稀土材料的湿料进微波马弗炉时的含水量不能超过5%。
本发明的配方还包括按重量份数比的10纳米~20微米的沸石0~15份、蒙脱石0~15份;10纳米~20纳米半导体光触媒剂二氧化钛0~1.5份、氧化锌0~1.5份;0.3微米~2微米锶铁氧体-SrO·6Fe2O30~15份。
本发明所述的氨基树脂包括三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、丁醇醚化脲醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂、尿素改性三聚氰胺甲醛树脂、尿素-甲醛浸渍树脂、丁醇醚化三聚氰胺树脂。
本发明所述的硅烷偶联剂包括聚二甲基硅氧烷、六甲基二硅胺烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲基硅硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、三甲基氯硅烷。
本发明电气石复合高聚物生态功能膜的制备方法是:
(1)按配方备料后的混合物经加温溶融或搅拌或研磨机械物理过程,使各组分彼此均布容溶,即完成膜物料的准备,并将其称之为基准膜母料。
(2)将基准膜母料循既定浸渍工艺、塑化成膜工艺、挤压工艺、模压工艺、化学镀膜工艺、涂装成膜工艺及静电喷涂工艺及其与之相应的固化工艺,包括烘烤工艺、热压工艺、辐射固化工艺、光固化工艺即可完成终端膜体或膜制品的制备。
本发明电气石复合高聚物生态功能膜材料,在地板、强化地板、非织造复合材料的GMT片材、Carboform片材、Sprint CBS片材的表面或表层结构层中使用;木质材料、纸张、金属、玻璃、砖石、塑料、纺织品、非织造品及其复合制品的内外表面上的应用。
本发明的优点是:电气石复合高聚物(树脂)膜材料在航空、汽车、建筑等领域广泛应用在高聚物复合结构材料上,如浸渍层压木质强化复合地板与工业非织造层状结构复合材料的GMT片材、Carboform片材、Sprint CBS片材上的应用,将使传统材料在保持固有性能品质上,增加纳米技术的环保生态功能而成功能(温度远红外、空气负离子、小分子水、磁力线)先进的复合材料。
电气石复合高聚物材料的实质,是将电气石微纳米粒子周围的物理场、能量场物质化,使难以感知的电气石微分零维几何点变成高聚物的一维、二维、三维的可感知物质形态,从而能敏锐接受外界传递的热焓信号、应力信号而使电气石的热释电性和压电性发挥到更高指标境界上。
为使电气石的热释电性和压电性发挥到更佳境界,本发明对电气石实行了辐照变性激活处理。本发明利用基尔霍夫辐射定律将电气石的电磁波高发射和电磁波的高吸收统一起来,根据谐波共振和高温高辐射的原理,通过反复实践试验证实了既定方法的可行性和合理性。
微波具有热效应和非热效应,远红外波既是电磁波又是量子、粒子波;电气石的红外辐射主要是由它的硅氧四面体的离子团、羟基及M-O八面体离子团以及三氧化硼的原子团震动所发出的。此外,因电气石是环状硅酸盐,含有13个不同原子的晶体,构成39个自由度的机械振动子产生了39个简谐振动的频率,这些频率都是热焓骚动激发的,而550-850度的同频同源共振热激发正是使电气石的固有频率增幅增强而激活活化。XRD分析也表明550-850的温度区恰恰是电气石晶格中的四面体和八面体的晶质转化活跃区。在这个活跃区内微波处理后的稀土元素和半导体光触媒物质的离子、分子参与了电气石表面不饱和化学键的量子电动化学的复杂反应,从而呈现了电气石的纳米增益效应。红外波的辐照激活由于采取了温度骤升骤降的处理,既增大了电气石的内能和内应力,也增加了微纳米电气石的表面活性点和表面比表面积。也因此才出现了辐变电气石的红外辐射率增加、负离子释放量增加。前者为不低于一个百分点,后者为5-10个百分点和10个百分点以上的明显效果。
电气石的二维平面膜既是可以自持的又是可以粘附喷镀至金属、玻璃、纸张、织物、管材和器物的内外表面上,从而在无动力消耗的前提下,自发而持续地完成污染质的去除和生态质量的动力性改善。涉及温度场、空气和水(湿度)、磁力线。就负离子释放而言电气石高聚物膜不会有臭氧和氮氧化物产生,而所有电晕式负离子发生器却无法避免。辐照电气石和高聚物的复合材料,为满足特定条件的更高要求还将电气石化学组分中本来就有的铷、镧、钪、钛、鈰、铁等金属元素的或是其氧化物或是其可溶盐,用作其微纳米配伍或是微波处理而锚固化电气石、沸石表面上的催化改性添加剂。同样证明它们提高了电气石的纳米表面效应和量子隧穿效应,虽然成本略有增加。
具体实施方式:
配方:制成有效成分的原料重量份包括:
辐变电气石0.1~30 氨基树脂60~90
硅烷偶联剂0.005~1.5
其中辐变电气石的制备方法是:
(1)首先将1纳米~20微米的天然或人工合成电气石250g置于硬质恒重的瓷质碟上,在1000瓦、2450MHz的微波马弗炉中,做干式或者湿式微波热处理3~13分钟,温度70度~500度之间,冷却至室温后放入2000瓦的远红外马弗炉中,作同频电磁共振活化处理,温度控制在500~880摄氏度,当电气石粉达到500~880摄氏度后延续10分钟取出,自然冷却至室温。
(2)将上述冷却至室温的电气石粉中添加硅烷偶联剂改性,在高速剪切分散机或高速搅拌热混机中完成,在硅烷偶联剂对电气石微粉颗粒表面充分浸润包裹,使活化度达到97%以上,达到相同径粒之间和不同径粒之间无互粘自聚现象,呈现高度自由分散状态后,将其密闭封装保存,备用。
马弗炉的炉腔特征是耐火材料壁上沾附0.5mm到2mm厚的400目筛选的黑色电气石,电气石需用耐温1200度以上的无机硅胶粘贴,炉内不置铁质附件。
实施例1:
本发明的配方:制成有效成分的原料重量份包括为:
辐变电气石0.1 氨基树脂60 硅烷偶联剂0.005
其中辐变电气石的制备方法是:
(1)首先将1纳米天然电气石250g在1000瓦、2450MHz的微波炉中,做干式或者湿式微波热处理3~13分钟,温度79度之间,冷却至室温后放入2000瓦的远红外马弗炉中,作同频电磁共振活化处理,温度控制在500摄氏度,当电气石粉达到500摄氏度后延续10分钟取出,自然冷却至室温。
(2)将上述冷却至室温的电气石粉0.1份中添加0.5份硅烷偶联剂,在高速剪切分散机或高速搅拌机中完成,在硅烷偶联剂对电气石微粉颗粒表面充分浸润包裹,使活化度达到97%以上,达到相同径粒之间和不同径粒之间无互粘自聚现象,呈现高度自由分散状态后,将其密闭封装保存。
实施例2:
本发明的配方:制成有效成分的原料重量份包括为:
辐变电气石15 氨基树脂75 硅烷偶联剂0.45
其中辐变电气石的制备方法是:
(1)首先将10微米天然电气石250g硬质恒重的瓷质碟上,在1000瓦、2450MHz的微波炉中,做干式或者湿式微波热处理3~13分钟,温度340度之间,冷却至室温后放入2000瓦的远红外马弗炉中,作同频电磁共振活化处理,温度控制在700摄氏度,当电气石粉达到700摄氏度后延续10分钟取出,自然冷却至室温。
(2)将上述冷却至室温的电气石粉16份中添加的1.7份硅烷偶联剂,在高速剪切分散机或高速搅拌机中完成,在硅烷偶联剂对电气石微粉颗粒表面充分浸润包裹,使活化度达到97%以上,达到相同径粒之间和不同径粒之间无互粘自聚现象,呈现高度自由分散状态后,将其密闭封装保存。
实施例3:
本发明的配方:制成有效成分的原料重量份包括为:
辐变电气石30 氨基树脂90 硅烷偶联剂1.5
其中辐变电气石的制备方法是:
(1)首先将20微米人工合成电气石250g硬质恒重的瓷质碟上,在1000瓦、2450MHz的微波炉中,做干式或者湿式微波热处理3~13分钟,温度460度之间,冷却至室温后放入2000瓦的远红外马弗炉中,作同频电磁共振活化处理,温度控制在880摄氏度,当电气石粉达到880摄氏度后延续10分钟取出,自然冷却至室温。
(2)将上述冷却至室温的电气石粉30份中添加的1.5份硅烷偶联剂,在高速剪切分散机或高速搅拌机中完成,在硅烷偶联剂对电气石微粉颗粒表面充分浸润包裹,使活化度达到97%以上,达到相同径粒之间和不同径粒之间无互粘自聚现象,呈现高度自由分散状态后,将其密闭封装保存。
本发明在制备方法的步骤(1)中,将稀土材料镧、铈、铷、钪的100纳米~1微米金属氧化物或其盐,如硝酸镧、硝酸铈、硝酸铷、硫酸钪、三氧化二铈、三氧化二镧、三氧化二铷、三氧化二钪、氧化铈、氧化镧、氧化铷、氧化钪的一种,按电气石重量数的5-15%和电气石粉干混或湿混,在球磨机或高速混合机内完成,其中电气石与稀土材料的湿料填料组成的分散剂配比为聚丙烯酸钠为电气石重量的1%、乙二醇为电气石重量的0.4-1.5%、羧甲基纤维素为电气石重量的0.5%,去离子水为电气石重量的5-15%以内。
实施例4:
在实施例1中的步骤(1)电气石中加入硝酸铈0.005份,在球磨机或高速混合机内湿混,湿混所需填料聚丙烯酸钠为0.001份、乙二醇为0.0004份、羧甲基纤维素为电气石重量的0.0005份,去离子水为电气石重量的0.005份,其它步骤与实施例1相同。
实施例5:
在实施例2中的步骤(1)电气石中加入硝酸镧1.12份,在球磨机或高速混合机内湿混,湿混所需填料聚丙烯酸钠为0.16份、乙二醇为0.15份、羧甲基纤维素为电气石重量的0.08份,去离子水为电气石重量的1.12份,其它步骤与实施例2相同。
实施例6:
在实施例3中的步骤(1)电气石中加入硝酸铷1.5份,在球磨机或高速混合机内湿混,湿混所需填料聚丙烯酸钠为0.3份、乙二醇为0.45份、羧甲基纤维素为电气石重量的0.15份,去离子水为电气石重量的4.5份,其它步骤与实施例3相同。
实施例7:
在实施例1中的步骤(1)电气石中加入三氧化二铈0.005份,在球磨机或高速混合机内湿混,湿混所需填料聚丙烯酸钠为0.001份、乙二醇为0.0004份、羧甲基纤维素为电气石重量的0.0005份,去离子水为电气石重量的0.005份,其它步骤与实施例1相同。
实施例8:
在实施例2中的步骤(1)电气石中加入氧化铷1.12份,在球磨机或高速混合机内湿混,湿混所需填料聚丙烯酸钠为0.16份、乙二醇为0.15份、羧甲基纤维素为电气石重量的0.08份,去离子水为电气石重量的1.12份,其它步骤与实施例2相同。
实施例9:
在实施例3中的步骤(1)电气石中加入三氧化二钪1.5份,在球磨机或高速混合机内湿混,湿混所需填料聚丙烯酸钠为0.3份、乙二醇为0.45份、羧甲基纤维素为电气石重量的0.15份,去离子水为电气石重量的4.5份,其它步骤与实施例3相同。
本发明的配方还包括按重量份数比的10纳米~20微米的沸石0~15份、蒙脱石0~15份;10纳米20纳米半导体光触媒剂二氧化钛0~1.5份、氧化锌0~1.5份;0.3微米~2微米锶铁氧体-SrO·6Fe2O30~15份。
实施例10:
在实施例1的步骤(3)的配方备料中加入10纳米沸石1份,其它方法与实施例1相同。
实施例11:
在实施例2的步骤(3)的配方备料中加入100纳米沸石7份和90纳米蒙脱石8份,其它方法与实施例2相同。
实施例12:
在实施例3的步骤(3)的配方备料中加入1微米沸石9份和TiO20.8份,其它方法与实施例3相同。
实施例13:
在实施例4的步骤(3)的配方备料中加入5微米沸石10份和200纳米蒙脱石8份和TiO21份,其它方法与实施例4相同。
实施例14:
在实施例5的步骤(3)的配方备料中加入10微米沸石12份和5微米蒙脱石10份和ZnO 0.8份,其它方法与实施例5相同。
实施例15:
在实施例6的步骤(3)的配方备料中加入20微米沸石15份和20微米蒙脱石15份和锶铁氧体5份,其它方法与实施例6相同。
本发明所述的氨基树脂包括三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、丁醇醚化脲醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂、尿素改性三聚氰胺甲醛树脂、尿素-甲醛浸渍树脂、丁醇醚化三聚氰胺树脂。
本发明所述的硅烷偶联剂包括聚二甲基硅氧烷、六甲基二硅胺烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲基硅硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、三甲基氯硅烷。
实施例16:
辐变电气石0.1 三聚氰胺甲醛树脂60
聚二甲基硅氧烷0.5
电气石的辐变方法与实施例1相同。
实施例17:
辐变电气石16 丁醚化脲醛树脂80
γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.7
电气石辐变方法与实施例2相同。
实施例18:
辐变电气石30 尿素改性三聚氰胺甲醛树脂90
三甲基氯硅烷3
电气石的辐变方法与实施例3相同。
实施例19:
辐变电气石0.1 尿素改性三聚氰胺甲醛树脂60
聚二甲基硅氧烷0.5
电气石的辐变方法与实施例1相同。
实施例20:
辐变电气石16 丁醚化脲醛树脂80
Y-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲基硅烷1.7
电气石辐变方法与实施例2相同。
实施例21:
辐变电气石30 尿素改性三聚氰胺甲醛树脂90
聚二甲基硅氧烷3
电气石的辐变方法与实施例3相同。
本发明电气石复合高聚物生态膜的制备方法是:
(1)按配方备料后的混合物经加温溶融或搅拌或研磨机械物理过程,使各组分彼此均布容溶,即完成膜物料的准备,并将其称之为基准膜母料。
(2)将基准膜母料循既定浸渍工艺、塑化成膜工艺、挤压工艺、模压工艺、化学镀膜工艺、涂装成膜工艺及静电喷涂工艺及其与之相应的固化工艺,包括烘烤工艺、热压工艺、辐射固化工艺、光固化工艺即可完成终端膜体或膜制品的制备。
本发明在地板、强化地板、非织造复合材料的GMT片材、Caroform片材、Sprint CBS片材的表面或表层结构层中使用;木质材料、纸张、金属、玻璃、砖石、塑料、纺织品、非织造品及其复合制品的内外表面上的应用。
应用实施例:
应用实施例1:电气石/氨基树脂浸渍层压木质强化地板膜的树脂浸渍液(胶液):
3微米辐变电气石5份,三聚氰胺树脂50份,甲醛9.7份,磷苯二甲酸二丁酯(增塑剂)0.6份,甲苯磺酰胺6.9份(改性助剂),羧甲基纤维素(增稠剂)1.1份,乙醇9.7份,水22份(稀释剂),光亮剂0.5份,增渗剂0.9份,5微米沸石1.1份,20纳米TiO20.5份。在温度为20~25℃下进行混合搅拌,即成树脂浸渍液(胶液)。
将Al2O3耐磨纸或电气石耐磨纸在树脂浸渍液(胶液)浸渍上胶,适度烘干后,成胶纸膜再置于密度板或刨花板上热压,条件是压力40×105Pa,温度200℃条件下,压贴时间60秒。
应用实施例2:强化地板的平衡纸用电气石/苯酚改性脲醛浸渍树脂
8微米辐变电气石5份,苯酚改性脲醛50份,磷苯二甲酸二丁酯(增塑剂)1份,甲苯磺酰胺7.1份(改性助剂),羧甲基纤维素(增稠剂)1.3份,乙醇10份,水24份(稀释剂),5微米蒙脱石1.1份,8微米中性石英砂20份,20纳米ZnO0.5份。在温度为20~25℃下进行混合搅拌,即成树脂浸渍液(胶液)。
将平衡纸在树脂浸渍液(胶液)浸渍上胶,适度烘干后,成胶纸膜再置于密度板或刨花板背面热压,条件是压力40×105Pa,温度200℃条件下,压贴时间60秒。
应用实施例3:电气石/三聚氰胺改性酚醛浸渍树脂浸渍强化地板中间层或家具装饰板表面层装饰纸胶膜
8微米辐变电气石5份,三聚氰胺改性酚醛50份,磷苯二甲酸二丁酯(增塑剂)1.2份,甲苯磺酰胺7.3份(改性助剂),羧甲基纤维素(增稠剂)1.5份,乙醇12份,水25份(稀释剂),5微米蒙脱石1.1份,20纳米ZnO0.5份。在温度为20~25℃下进行混合搅拌,即成树脂浸渍液(胶液)。
将装饰纸在树脂浸渍液(胶液)浸渍上胶,适度烘干后,成胶纸膜再置于密度板或刨花板表面或耐磨纸胶膜下热压,条件是压力40×105Pa,温度200℃条件下,压贴时间60秒。
应用实施例4:电气石/丁醚化改性脲醛树脂无纺布浸渍液
8微米辐变电气石5份,丁醚化改性脲醛树脂20份,蓖麻油醇酸树脂35份,磷苯二甲酸二丁酯(增塑剂)1.2份,甲苯磺酰胺7.3份(改性助剂),羧甲基纤维素(增稠剂)1.5份,乙醇24份,二甲苯10份,正丁醇5份,水50份(稀释剂),5微米沸石1.1份,20纳米ZnO0.5份。在温度为20~25℃下进行混合搅拌,即成树脂浸渍液(胶液)。将树脂浸渍液(胶液)浸渍或者喷涂在无纺布表面上,辐射固化烘干即可。用作壁纸、壁布、Sprint CBS片材等表面树脂膜。
其中,无纺布包括棉质无纺布、合成纤维无纺布的尼龙(聚酰胺)、涤纶(聚酯)、腈纶(聚丙烯腈)、丙纶(聚丙烯),均采用上述方法。
无纺布是干法或者湿法非织造生产的纤维布(纸)。
此外,电气石氨基树脂也可用于配制金属材料漆,或配制酸催化木制品清漆,并和本来的氨基树脂一样可生产各种颜色膜塑制品、日用品和电绝缘材料,且表现出生态功能,即发射远红外、磁力线释放负离子。
经国家红外产品质量监督检验中心检验,本发明产品法向全积分发射率为0.88(电气石/氨基树脂镜面膜)。
检测报告:
一、产品名称:电气石复合氨基树脂膜强化地板
样品个数:200
送样日期:2006年4月23日 报告日期:2006年4月23日
检验单位:东北大学资源与土木工程学院实验室
检测仪器:DLY--4型大气离子测量仪
检测依据:福建省漳州市东南电子技术研究所产品说明书
检测项目:负离子
检测结果:(按样品平均值获得)
温度:13℃ 湿度50%
本底浓度:50~70个/cm3
最高浓度:1100个/cm3
最低浓度:200个/cm3
一般浓度:400~500个/cm3
二、产品名称:电气石复合氨基树脂复合棉质无纺布
样品个数:3(对照样1个、随机样2个)
送样日期:2006年4月29日 报告日期:2006年4月29日
检验单位:东北大学资源与土木工程学院实验室
检测仪器:DLY--4型大气离子测量仪
检测依据:福建省漳州市东南电子技术研究所产品说明书
检测项目:空气负离子
检测结果:
温度:15℃ 湿度60%
本底浓度(个/cm3):100~120
最高浓度(个/cm3):1、对照样120;2、高含量样38000;3、低含量样19000。
最低浓度(个/cm3):1、对照样100;2、高含量样4000;3、低含量样2000。
一般浓度(个/cm3):1、对照样100~120;2、高含量样8000~27000;3、低含量样3000~8000。
三、本发明电气石复合氨基树脂强化地板膜,对照样是传统的三氧化二铝复合氨基树脂膜。采用的菌种嗜麦芽糖寡养单胞菌、根霉菌、放线菌三种进行对比实验。
实验时间:72小时(2006年8月22日吉林大学水资源与水环境重点实验室进行检验)
结论:本发明电气石复合氨基树脂强化地板膜上无菌苔长出,而对照样是传统的三氧化二铝复合氨基树脂膜均有菌苔长出。证明本发明电气石复合氨基树脂强化地板膜有抑制细菌的生长功能。