CN105254925A - 一种用于能量养生发泡材料的添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于能量养生发泡材料的添加剂及其制备方法，属于发泡材料技术领域。以石墨纤维、触媒材料、电气石材料、稀土永磁材料、介孔炭为原料；将稀土永磁材料钝化，加入触媒材料搅拌，用蒸馏水冲洗并处理，制得功能稀土永磁材料；将介孔碳进行表面改性后，加电气石材料充分搅拌，用蒸馏水冲洗后烘烤，冷却制得功能电气石粉材料；将制得的功能稀土永磁材料和功能电气石粉材料分别粉碎后共混，制得功能复合粉体；将制得的功能复合粉体研磨后，加入石墨纤维共混，再烘烤并干燥后，待自然冷却后分装，制成能量养身发泡材料添加剂。本发明具有释放多种生态能量因子，改善工作环境，保健养身，同时提高和改进发泡材料的理化性能，使用寿命长，成本低等优点。

Description

一种用于能量养生发泡材料的添加剂及其制备方法

技术领域

本发明属于发泡材料技术领域，具体涉及一种用于能量养生发泡材料的添加剂及其制备方法。

背景技术

常用的发泡材料有聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、乳胶等，是能在物质内部气化产生气泡使之成为多孔物质发泡的物质，与密实材料相比，发泡材料由于具有密度小、质量轻、比面积大、吸声降噪、阻尼密封、减震缓冲、隔热保温、隔音、防潮、防静电、耐腐蚀等性能，因此，广泛应用于暖通净化、汽车车辆、电子行业、通信设备、五金工具、医疗仪器、仪器仪表、包装、家具、儿童智力玩具、体育用品、家居用品、旅游用品等领域。

但是，随着生活节奏的加快，工作压力的增加，亚健康人群在大幅度增加。赋予发泡材料来补充人体缺乏的生态磁、远红外、负离子等生态能量因子的新特性，实现恢复人体正常的功能状态，已成为新材料领域的研究热点。

海绵是人们使用最广泛的发泡材料，但是它含有对人体有害的TDI(甲苯二异氰酸酯)气体，同时海绵内还有抗氧化剂、抗老化剂、抗黄剂、荧光增白剂等数十种化学助剂，对人体健康有不同程度的伤害。目前市场上没有见到具有负磁能、远红外、负离子等生态能量因子的海绵。

乳胶泡绵也是常见的发泡材料之一，它的缺点是无法阻止天然高分子化合物的氧化过程，氧化后乳胶泡棉变黄、变硬、变脆，碾压后变成细小粉末，减少了产品使用年限和增加维护成本。因此，其较高成本价格的产品也是难以普及应用的重要原因。目前市场上也没有见到具有负磁能、远红外、负离子等生态能量因子的乳胶泡绵。

我公司在功能新材料领域方面也曾申请过专利，比如，专利号为：200410012274.9“一种具有保健功能的复合材料及其制备方法”和专利号：200910073675.8“具有多种生态能量因子的复合材料及其制备方法”，均是通过材料协同作用释放多种能量养生因子达到改善人体内部生态环境目的，但是以上专利均不能应用到发泡材料中。另外我公司申请的专利号201210350774.8“一种功能分区发泡垫体制作方法”，仅使用物理混合的方式粘合到表面发泡粒子上，并没有改变高分子聚合物的内部结构，同样存在着不能改善材料的力学性能。

因此，目前发泡材料存在着不能释放对人体或环境有益的保健养身功能因子，或生产过程和产品本身释放对人体有害的化学成分，或有部分功能但发泡材料性能没有改进或提高，不能改善发泡过程的生产环境和使用环境，不利于人体健康，不能很好的满足人们的使用需求的问题。

发明内容

本发明目的是解决目前发泡材料不能释放对人体或环境有益的保健养身功能因子，或生产过程和产品本身释放对人体有害的化学成分，或有部分功能但发泡材料性能没有改进或提高，不利于人体健康，不能很好的满足人们的使用需求等问题，提供一种用于能量养生发泡材料的添加剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于能量养生发泡材料的添加剂，由下列重量百分比的原料制成：

石墨纤维10％～30％、触媒材料5％～10％、电气石材料20％～45％、稀土永磁材料15％～35％、介孔炭10～30％。

作为一种优选方式：所述的触媒材料是0.1～0.5微米的二氧化钛、三氧化钨、氧化锌中的一种或任意几种。

所述的电气石材料是1～10微米的锂电气石、镁电气石、铁电气石中的一种或任意几种。

所述的稀土永磁材料是5～50微米的钕铁硼材料、钐钴材料中的一种或任意几种。

所述的石墨纤维的含碳量≧99％。

所述的介孔炭的孔径是6～13nm，比表面积≧1500m²/g。

一种制备所述用于能量养生发泡材料的添加剂的方法，包括以下步骤：

a)、将稀土永磁材料放入原液中进行钝化处理15～20分钟后，再加入上述重量百分比的触媒材料，充分搅拌后，用蒸馏水冲洗并进行后处理，制得功能稀土永磁材料；

b)、将上述重量百分比的介孔碳放入介质液中进行表面改性后，加入上述重量百分比的电气石材料，充分搅拌，再用蒸馏水冲洗后，用电热恒温干燥箱在温度为150℃～180℃下，烘烤20～30分钟，冷却后制得功能电气石粉材料；

c)、将步骤a)和b)制得的功能稀土永磁材料和功能电气石粉材料分别粉碎后混合，再用超声波共混10～15分钟，制得功能复合粉体；

d)、将步骤c)制得的功能复合粉体在球磨机内充分研磨10～30分钟后，加入上述重量百分比的石墨纤维，进行球磨共混10分钟，再用电热恒温干燥箱150℃～180℃烘烤15～25分钟干燥后，待自然冷却后分装，制成能量养身发泡材料添加剂。

本发明一种用于能量养生发泡材料的添加剂相互间作用机理如下：

炭元素是自然界中普遍存在的元素，它的核外有6个电子，炭元素的基态电子层结构为1s²2s²2p²。根据原子的结构理论，炭原子的外层电子可通过SP3、SP2、SP三种杂合形式构成化学键，当炭原子外层电子以SP2杂化时，就构成了正六角蜂巢状的平面层状结构的石墨。石墨纤维与介孔碳组成的三维结构由于碳原子相互间的柔韧性及稳定的晶格结构，使其具有优良的电子传导性能，可促使电气石电离空气中的水分子，诱发释放更多的负离子。其复合的晶格结构可增加发泡材料大分子聚合物的弹性和稳定性。石墨纤维独特的二维拓扑结构与介孔碳的弹性力学结合，增强材料的吸附性能。

协同作用机理为：首先石墨纤维共轭结构中富集的SP2杂化碳受能量激发而共振增强，在立体结构中可提高触媒材料的活性。同时，催化反应过程中，触媒材料价带电子将受激跃迁至半导体导带，并最终转移至作为电子捕获中心的石墨纤维，促进触媒材料电子-空穴对有效分离，可大量激发释放4～16um的远红外线，提升了材料协同效应。其次电气石自身微弱电流电解水分子会生成氢原子，该氢原子吸附在石墨纤维的部分碳原子上时，石墨纤维的π键被破坏，导致每个没有被氢化的碳原子产生一个未配对的2p电子，它们之间长程交换耦合，形成稳定的铁磁性，从而提升了材料的磁性能。

因此，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明中的石墨纤维和介孔碳，形成了独特的三维结构，在与发泡材料中的高分子聚合物结合，极大的改善了发泡材料的弹性、韧性、耐候性、吸附性和使用年限。

2、本发明释放的负离子，结合触媒材料，可高效分解或降解发泡材料生产过程和使用过程中的多种挥发性有机化合物，保护人体健康。

3、本发明可高效释放4～16um的远红外线，改善人体微循环。

4、本发明具有低磁场，改善人体缺磁症状。

5、本发明添加剂，可使发泡材料释放多种功能因子，并且中和了生产过程中释放的有毒有害因子，改善了工作环境。具有一定的保健养身功能，同时也大大提高和改进了发泡材料的理化性能，提高了使用寿命，降低了使用成本。

具体实施方式

实施例1：

本实施例一种用于能量养生发泡材料的添加剂，由下列重量百分比的原料制成：

取含碳量≧99％的石墨纤维10％、0.1微米的二氧化钛10％、1微米的锂电气石20％、5微米的钕铁硼材料35％、孔径为6nm，比表面积≧1500m²/g的介孔炭25％。

本实施例一种用于能量养生发泡材料的添加剂的具体制备方法，将上述重量百分比的原料按照以下步骤制得：

a)、将5微米的钕铁硼材料35％放入原液中进行钝化处理15分钟后，再加入0.1微米的二氧化钛10％，充分搅拌后，用蒸馏水冲洗并进行后处理，制得功能稀土永磁材料备用；

b)、将孔径为6nm，比表面积≧1500m²/g的介孔碳25％放入介质液中进行表面改性后，加入1微米的锂电气石20％，充分搅拌，再用蒸馏水冲洗后，用电热恒温干燥箱在温度为150℃下，烘烤20分钟，冷却后制得功能电气石粉材料；

c)、将步骤a)和b)制得的功能稀土永磁材料和功能电气石粉材料分别粉碎后混合，再用超声波共混10分钟，制得功能复合粉体；

d)、将步骤c)制得的功能复合粉体在球磨机内充分研磨10分钟后，加入含碳量≧99％的石墨纤维10％，进行球磨共混10分钟，再用电热恒温干燥箱150℃烘烤15分钟干燥后，待自然冷却后分装，制成能量养身发泡材料添加剂。

实施例2

本实施例一种用于能量养生发泡材料的添加剂，由下列重量百分比的原料制成：

取含碳量≧99％的石墨纤维30％、0.5微米的二氧化钛5％、10微米的锂电气石45％、50微米的钕铁硼材料10％、孔径为13nm，比表面积≧1500m²/g的介孔炭10％。

本实施例一种用于能量养生发泡材料的添加剂的具体制备方法，将上述重量百分比的原料按照以下步骤制得：

a)、将50微米的钕铁硼材料10％放入原液中进行钝化处理20分钟后，再加入0.5微米的二氧化钛5％，充分搅拌后，用蒸馏水冲洗并进行后处理，制得功能稀土永磁材料备用；

b)、将孔径为13nm，比表面积≧1500m²/g的介孔碳10％放入介质液中进行表面改性后，加入10微米的锂电气石45％，充分搅拌，再用蒸馏水冲洗后，用电热恒温干燥箱在温度为180℃下，烘烤30分钟，冷却后制得功能电气石粉材料；

c)、将步骤a)和b)制得的功能稀土永磁材料和功能电气石粉材料分别粉碎后混合，再用超声波共混15分钟，制得功能复合粉体；

d)、将步骤c)制得的功能复合粉体在球磨机内充分研磨30分钟后，加入含碳量≧99％的石墨纤维30％，进行球磨共混10分钟，再用电热恒温干燥箱180℃烘烤25分钟干燥后，待自然冷却后分装，制成能量养身发泡材料添加剂。

实施例3

本实施例一种用于能量养生发泡材料的添加剂，由下列重量百分比的原料制成：

取含碳量≧99％的石墨纤维18％、0.3微米的二氧化钛7％、6微米的锂电气石30％、30微米的钕铁硼材料15％、孔径为8nm，比表面积≧1500m²/g的介孔炭30％。

本实施例一种用于能量养生发泡材料的添加剂的具体制备方法，将上述重量百分比的原料按照以下步骤制得：

a)、将30微米的钕铁硼材料15％放入原液中进行钝化处理18分钟后，再加入0.3微米的二氧化钛7％，充分搅拌后，用蒸馏水冲洗并进行后处理，制得功能稀土永磁材料备用；

b)、将孔径为8nm，比表面积≧1500m²/g的介孔碳30％放入介质液中进行表面改性后，加入6微米的锂电气石30％，充分搅拌，再用蒸馏水冲洗后，用电热恒温干燥箱在温度为160℃下，烘烤25分钟，冷却后制得功能电气石粉材料；

c)、将步骤a)和b)制得的功能稀土永磁材料和功能电气石粉材料分别粉碎后混合，再用超声波共混13分钟，制得功能复合粉体；

d)、将步骤c)制得的功能复合粉体在球磨机内充分研磨20分钟后，加入含碳量≧99％的石墨纤维18％，进行球磨共混10分钟，再用电热恒温干燥箱160℃烘烤20分钟干燥后，待自然冷却后分装，制成能量养身发泡材料添加剂。

本发明实施例中所述的二氧化钛还可以用三氧化钨、氧化锌中的一种或二氧化钛、三氧化钨、氧化锌的任意几种替代。

所述的锂电气石还可以用镁电气石、铁电气石中的一种或锂电气石、镁电气石、铁电气石的任意几种替代。

所述的钕铁硼材料还可以用钐钴材料或钕铁硼材料和钐钴材料替代。

Claims (7)

1.一种用于能量养生发泡材料的添加剂，其特征是由下列重量百分比的原料制成：

石墨纤维10％～30％、触媒材料5％～10％、电气石材料20％～45％、稀土永磁材料15％～35％、介孔炭10～30％。

2.根据权利要求1所述的一种用于能量养生发泡材料的添加剂，其特征是：所述的触媒材料是0.1～0.5微米的二氧化钛、三氧化钨、氧化锌中的一种或任意几种。

3.根据权利要求1所述的一种用于能量养生发泡材料的添加剂，其特征是：所述的电气石材料是1～10微米的锂电气石、镁电气石、铁电气石中的一种或任意几种。

4.根据权利要求1所述的一种用于能量养生发泡材料的添加剂，其特征是：所述的稀土永磁材料是5～50微米的钕铁硼材料、钐钴材料中的一种或任意几种。

5.根据权利要求1所述的一种用于能量养生发泡材料的添加剂，其特征是：所述的石墨纤维的含碳量≧99％。

6.根据权利要求1所述的一种用于能量养生发泡材料的添加剂，其特征是：所述的介孔炭的孔径是6～13nm，比表面积≧1500m²/g。

7.一种制备权利要求1、2、3、4、5或6所述用于能量养生发泡材料的添加剂的方法，其特征是：包括以下步骤：

a)、将稀土永磁材料放入原液中进行钝化处理15～20分钟后，再加入上述重量百分比的触媒材料，充分搅拌后，用蒸馏水冲洗并进行后处理，制得功能稀土永磁材料；

b)、将上述重量百分比的介孔碳放入介质液中进行表面改性后，加入上述重量百分比的电气石材料，充分搅拌，再用蒸馏水冲洗后，用电热恒温干燥箱在温度为150℃～180℃下，烘烤20～30分钟，冷却后制得功能电气石粉材料；

c)、将步骤a)和b)制得的功能稀土永磁材料和功能电气石粉材料分别粉碎后混合，再用超声波共混10～15分钟，制得功能复合粉体；

d)、将步骤c)制得的功能复合粉体在球磨机内充分研磨10～30分钟后，加入上述重量百分比的石墨纤维，进行球磨共混10分钟，再用电热恒温干燥箱150℃～180℃烘烤15～25分钟干燥后，待自然冷却后分装，制成能量养身发泡材料添加剂。