CN102391690A - 高白度电气石负离子粉及包覆工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具备高性能电气石负离子粉及包覆工艺。本发明包括电气石、偶联剂、包覆剂，电气石所占质量比为25-35％，偶联剂所占质量比为1-3％，包覆剂所占质量比为62-74％。通过对电气石进行包覆增白改性后得到，其可作为制备功能涂料的填料粉，直接掺入水性涂料中或与成膜物质、颜料、助剂、溶剂等结合制备出该功能涂料。形成涂层后，可长时间大量释放负离子，吸附降解室内有害气体，沉降空中尘埃，有效地改善室内居住环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备高性能电气石负离子粉及包覆工艺，该负离子粉是通过对电气石进行包覆增白改性后得到，其可作为制备功能涂料的填料粉，直接掺入水性涂料中或与成膜物质、颜料、助剂、溶剂等结合制备出该功能涂料。形成涂层后，可长时间大量释放负离子，吸附降解室内有害气体，沉降空中尘埃，有效地改善室内居住环境。
背景技术
随着人们对生活环境质量需要的日益提高，对空气净化的需求不再是单纯的净化室内空气。如那些在密闭的空调房内工作的人群，因为空调的抽湿作用使房间里的空气变得十分干燥，皮肤也变得干燥等。而长期处于人多、室内污染较大的人群，需要近距离呼吸到清新无细菌的空气。
电气石功能涂料净化空气的机理为其能够吸附、分解或转化各种空气污染物(一般包括粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等)，有效提高空气清洁度的产品。
电气石属于一种天然存在的硅酸盐类矿物，在我国储量非常丰富，电气石被发现后人类逐渐意识到其在环境保护、健康养生等领域的价值。
电气石化学成分较为复杂，化学通式为：XY3Z6Si6O18(BO3)3W4，结构上属三方晶系，空间群为R3m；a0＝b0＝1.584～1.603nm，c0＝0.709～0.722nm；α＝β＝90°，γ＝120°；Z＝3。晶体结构中硅氧四面体共角顶连接成[Si6O18]六方环(复三方环)；硼与氧形成三角形配位，组成[BO3]三角型；有两种八面体，一种是Y与O形成的八面体，另一种是Z与O形成的体积较小并有轻微变形的八面体。Y八面体与Z八面体共棱连接形成水镁石结构段，Z八面体之间也共棱连接成平行于c轴的螺旋柱。OH基团占据了两种独特的结构位置：一个是六方环(复三方环)的中心位置，另一个是水镁石结构段三个八面体共用的角顶位置。
电气石由于其独特结构而具备自发极化、压电性、热释电性、辐射红外线等性质，使电气石先后被研究应用于区别传统领域的环境保护、人体健康、医药化工、电磁屏蔽等领域，尤其在环保领域里由于电气石置于空气中后，可大幅度提高空气负离子浓度，吸附降解空气中有害气体甲醛等物质，发射有益于人体健康的远红外线等功能，显示出其不可比拟的优越性。
电气石按组成成分可分类为镁电气石、铁电气石、锂电气石等，对应于化学通式中Y的位置被Mg2+、Fe2+、Li+所占据，自然界中已探明的电气石主要以黑铁电气石形式存在。其颜色较深，当直接用于制备涂料时，2％以上的该类电气石含量足以使涂料的建材白度下降至85％以下，此时电气石因含量较少而未能达到实际所需效果，致使电气石在环保、健康等领域中利用受限价值贬值。
发明内容
本发明目的是提供一种高白度电气石负离子粉及包覆工艺，旨在解决电气石因颜色较深导致的应用受限问题，解决途径为利用干法物理包覆法对电气石包覆增白改性，提供高白度、高稳定性且具备电气石功能的粉体，其可作为电气石的载体被涂覆于内墙面形成涂层或油漆中或墙纸内，可长时间释放健康负离子，吸收降解甲醛等有害气体，沉降空气中固体粉尘，释放红外线可活化人体中自由水而改善人体健康。
本发明技术方案：
一种高白度电气石负离子粉，包括电气石、偶联剂、包覆剂，电气石所占质量比为25-35％，偶联剂所占质量比为1-3％，包覆剂所占质量比为62-74％。
偶联剂(石蜡、硬脂酸、PE树脂中一种)，包覆剂为白色粉体的轻钙、重钙、TiO2、ZnO、滑石粉、煅烧高岭土、立德粉中一种或二种以上任意比例的组合。
轻钙、重钙、TiO2、ZnO、滑石粉、煅烧高岭土、立德粉的粒度≤600nm。
包覆高白度电气石负离子粉工艺：
A、将电气石球磨成粒度为6～40μm范围的超细粉体，置于马弗炉中加热至300～750℃后保温1h使其活化，常温下冷却；
B、将球磨后所占质量比为25-35％电气石粉体与所占质量比为1-3％的偶联剂(石蜡、硬脂酸、PE树脂中一种)混合，进行研磨，待偶联剂(石蜡、硬脂酸、PE树脂中一种)均匀粘附在电气石粉体表面后，将其置于加热搅拌器中，开始加热搅拌，当温度上升至适当温度(当偶联剂为硬脂酸时，适当温度为55～80℃，当偶联剂为石蜡时，适当温度为57～74℃，当偶联剂为PE树脂时，适当温度为140～180℃)时停止加热，迅速将冷冻粒度≤600nm所占质量比为62-74％包覆剂，倾入搅拌器中与其混合搅拌，搅拌3～6min，同时通入常温的冷却水使搅拌器同步冷却，所得包覆粉体即为高白度电气石负离子粉。
本发明具有以下几项显著特点：
1)本发明配制成涂料，相比其他种类电气石功能涂料的组成，电气石在涂料中所占含量大幅度上升，可达10％以上，建材白度86％以上。直掺时，电气石含量为10％时，所制功能涂料建材白度仅为≤74％，白度差值最大时达23.5％。
2)包覆力测试显示，该负离子粉在制备功能涂料时所经过的搅拌时间(搅拌条件为常温下)与功能涂料白度的关系为：随着搅拌进行的早期，白度有所下降(为2％左右)，之后趋于稳定，表明包覆力强度较高。同比以TiCl4为前驱体，TiO2包覆电气石制备该类填料时所生成的包覆力强度更高。
3)相比直接将电气石掺入涂料中，本发明由于某些包覆剂可与电气石粉发生协同效应，促使作为被包覆体的电气石释放负离子能力相比单纯电气石更强，吸附裂解甲醛等有害气体程度更彻底。如采用TiO2为包覆剂时，可使室内负离子浓度达800ions/cm3以上，对甲醛降解率为95％以上。
4)本工艺中制备电气石负离子粉所采用的干法物理包覆法，工艺简易可行、生产周期短、零副产物、对仪器设备要求不高，间接降低了生产成本。
附图说明
图1为干法包覆(包覆剂为轻钙、重钙、TiO2、ZnO、滑石粉、煅烧高岭土、立德粉白色粉体)与机械混合方法所得填料建材白度对比。
图2为包覆力测试曲线。
图3为机械混合、包覆方法制备负离子功能涂层性能。
图4为以TiO2为包覆剂制备的高白度负离子粉的SEM图。
具体实施方式
以下给出本发明的实施例(见附表)，并给出相应测得数据[1]：
表中[1]注：实施例中包覆剂粒度≤600nm，电气石球磨至粒度为6～40μm后，在马弗炉中以300～750℃(保温1h)为煅烧温度对其进行热处理；按制备的负离子粉总重为1.54Kg的要求称取原料，冷却工序中冷却水温度为常温，后续搅拌工序中的搅拌时间以3～6min，所得负离子粉的粒度分布为D97＝D电气石+1.75D包覆剂(误差±7％)。
表中[2]标明的粒度值选自D97.
表中[3]包覆强度测试方法：将所制负离子粉与成膜物质、溶剂、助剂(不加颜料)混合后，在容器中使用高速搅拌机搅拌混合溶液一段时间，涂覆形成涂层后测试其白度，记录搅拌时间与所测白度的关系，表中数据为白度最大下降幅度。
附表：
Claims (4)
1.一种高白度电气石负离子粉，包括电气石、偶联剂、包覆剂，其特征在于：电气石所占质量比为25-35％，偶联剂所占质量比为1-3％，包覆剂所占质量比为62-74％。
2.根据权利要求1所述的一种高白度电气石负离子粉，其特征在于：偶联剂为石蜡、硬脂酸、PE树脂中一种，包覆剂为白色粉体的轻钙、重钙、TiO2、ZnO、滑石粉、煅烧高岭土、立德粉中一种或二种以上任意比例的组合。
3.根据权利要求2所述的一种高白度电气石负离子粉，其特征在于：轻钙、重钙、TiO2、ZnO、滑石粉、煅烧高岭土、立德粉的粒度≤600nm。
4.包覆权利要求1或2所述的一种高白度电气石负离子粉工艺，其特征在于：
A、将电气石球磨成粒度为6～40μm范围的超细粉体，置于马弗炉中加热至300～750℃后保温1h使其活化，冷却至常温；
B、将球磨后所占质量比为25-35％电气石粉体与所占质量比为1-3％的石蜡或硬脂酸或PE树脂偶联剂混合，进行研磨，待偶联剂均匀粘附在电气石粉体表面后，将其置于加热搅拌器中，开始加热搅拌，当温度上升至适当温度时停止加热，当偶联剂为硬脂酸时，适当温度为55～80℃；当偶联剂为石蜡时，适当温度为57～74℃；当偶联剂为PE树脂时，适当温度为140～180℃；迅速将粒度≤600nm所占质量比为62-74％的包覆剂，倾入搅拌器中与其混合搅拌，搅拌3～6分钟，同时通入常温的冷却水使搅拌器同步冷却，放料所得包覆粉体即为高白度电气石负离子粉。
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