CN106349772A

CN106349772A - 一种负离子材料及其制备方法和在汽车垫中的应用

Info

Publication number: CN106349772A
Application number: CN201610882867.3A
Authority: CN
Inventors: 刘海勇; 王勇
Original assignee: Ningbo Kaidu New Mstar Technology Ltd
Current assignee: Ningbo Kaidu Daohe New Material Technology Co., Ltd.
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2036-10-10
Also published as: CN106349772B

Abstract

本发明提供了一种负离子材料，包括锆组分、镥组分、硼系组分和镧系组分。在本发明中，所述锆组分能够将光能转换为电离能，而且具有较大的转换功率，能够在短时间内完成能量的转速，且转化持久；所述镥组分遇水后能够促进水的解离，解离为H+和OH‑，从而释放出负离子用于对空气的净化；所述镧组分以镧的变价特性，提升硼系组分的电子转移能力，进而增强对水分的电解效率，提高负离子的释放能力。与现有技术相比，本发明提供的负离子材料在单位时间和单位体积内解离水分子解离得到的负离子数目得到了较大的提高，且能够持久对空气中的水分子进行解离。而且，本发明提供的负离子材料是通过解离空气中的水分子释放得到的负离子，并不存在任何的电离辐射，安全性较高。

Description

一种负离子材料及其制备方法和在汽车垫中的应用

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，尤其涉及一种负离子材料及其制备方法和在汽车垫中的应用。

背景技术

负离子是指中性的原子或者分子由于外界的化学作用，获得一个或几个电子，而产生的微观带电个子。在化学反应中，金属元素原子失去外层电子，非金属原子得到电子，从而使参加反应的原子或原子团带上电荷。带电荷的原子叫做离子，带正电荷的原子叫做阳离子，带负电荷的原子叫做阴离子。阴、阳离子由于静电作用而形成不带电性的化合物。空气中的正负离子，按照迁移率大小分为大、中、小三种。能够对人体健康起作用的只有小粒径的负离子。

负离子是一种对人体健康非常有益的远红外辐射材料，适宜人体吸收的远红外线最佳波长为9.6μm，而负离子矿物晶体辐射远红外线的波长在2～18μm范围内，且辐射功率发射密度为0.04w/cm2略高，以上数据可充分证实，负离子矿物晶体辐射的远红外线与人体协调很高，可被人体全部吸收。对于每个正负离子而言，它的寿命是短暂的，一般只存在几十分钟。空气中负离子的多少，受地理条件特殊性影响而含量不同。公园、郊区田野、海滨、湖泊、瀑布附近和森林中含量最多。因此，当人们进入上述场地的时候，头脑清新，呼吸舒畅和爽快。

一般而言，人每天需要约130亿个负离子，而我们的居室、办公室、娱乐场所等环境，只能提供约1～20亿个。

负离子不仅能促进人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理活动，因此，它又被称为“空气维生素”，认为它像食物的维生素一样，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响。在医学界，负离子被确认是具有杀灭病菌及净化空气的有效手段，其机理主要在于，负离子与细菌结合后，使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡，最终降沉于地面。医学研究表明，空气中带负点的微粒使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用，具有促进人体新陈代谢，提高人体免疫能力，增强人体肌能，调节肌体功能平衡的作用。

生物体内，每一个细胞都像一个微型电池，它的膜内外有50～90毫伏的电位差。正是依靠这些电池的不断充电放电作用。机体神经系统才能把视觉、听觉等信号输送到大脑，或将大脑的指令传送到身体的各个器官。机体组织的电活动需要通过负离子的不断补充来维持。一旦生物体得不到负离子的补充就会影响正常的生理活动，产生胸闷、头昏，甚至患病；

其次，由于攻击人体细胞的病毒通常都带有负电荷，因此如果人体细胞也带上负电荷，就会由于同性相斥的作用，使病毒失去对活细胞的攻击能力；

最后，负离子还能通过呼吸进入肺部，并通过人体各组织直接刺激，以及神经反射和体液的相互作用，对人体产生中和的生理保健作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负离子材料及其制备方法和在汽车垫中的应用，本发明提供的负离子材料单位时间和单位体积内释放负离子数量较高，且电离辐射极低。

本发明提供了一种负离子材料，包括锆组分、镥组分、硼系组分和镧组分。

优选的，所述镥组分为氧化镥。

优选的，所述硼系组分为硼单质、硼氢化物和硼氧化物中的一种或多种。

优选的，所述镧组分为氧化镧和/或氢氧化镧。

优选的，所述锆组分、镥组分、硼系组分和镧组分的质量比为(10～15)：(1～5)：(50～60)：(30～40)。

优选的，还包括氧化锌。

优选的，所述氧化锌、锆组分、镥组分、硼系组分和镧组分的质量比为(5～10)：(10～15)：(1～5)：(50～60)：(30～40)。

本发明提供了一种负离子材料的制备方法，包括以下步骤：

将锆组分、镥组分、硼系组分和镧组分混合，或将锆组分、镥组分、硼系组分、镧组分和氧化锌混合，得到混合物料；

将所述混合物料进行真空煅烧，得到负离子材料。

本发明还提供了一种汽车垫，包括汽车垫基材和涂覆在所述汽车垫基材表面的负离子材料层，所述负离子材料为上述技术方案所述负离子材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的负离子材料。

优选的，所述负离子材料层的厚度为所述汽车垫基材厚度的20～50％。

本发明提供了一种负离子材料，包括锆组分、镥组分、硼系组分和镧系组分。在本发明中，所述锆组分能够将光能转换为电离能，而且具有较大的转换功率，能够在短时间内完成能量的转速，且转化持久；所述镥组分遇水后能够促进水的解离，解离为H+和OH-，从而释放出负离子用于对空气的净化；所示镧组分以镧的变价特性，提升硼系组分的电子转移能力，进而增强对水分的电解效率，提高负离子的释放能力。与现有技术相比，本发明提供的负离子材料在单位时间和单位体积内解离水分子解离得到的负离子数目得到了较大的提高，且能够持久对空气中的水分子进行解离。而且，本发明提供的负离子材料是通过解离空气中的水分子释放得到的负离子，并不存在任何的电离辐射，安全性较高。

具体实施方式

本发明提供的负离子材料是通过促进空气中的水分子解离而释放出负离子，在单位时间和单位体积内解离水分子解离得到的负离子数目得到了较大的提高，且能够持久对空气中的水分子进行解离。而且，本发明提供的负离子材料是通过解离空气中的水分子释放得到的负离子，并不存在任何的电离辐射，安全性较高。

本发明提供的负离子材料包括锆组分。在本发明中，所述锆组分优选为锆的氧化物，更优选为二氧化锆。在本发明中，所述二氧化锆的粒度优选为15～40nm，进一步优选为20～30nm。在本发明中，所述二氧化锆显著提高负离子材料的活性。

本发明提供的负离子材料包括镥组分。在本发明中，所述镥组分优选为氧化镥。在本发明中，所述氧化铝能够被红外线激发还原为镥，镥遇到空气中的水分子能够激发水分子的解离，解离为H⁺和OH^-，镥重新被氧化为氧化镥。在本发明中，所述镥组分能够循环激发空气中的水分子解离出负离子，使得本发明提供的负离子材料能够持久的发挥释放负离子。

本发明提供的负离子材料包括硼系组分。在本发明中，所述硼系组分为硼族元素的单质、氢化物或氧化物，在本发明的实施例中，所述硼系组分可具体为硼、铝、镓、铟、铊、氧化硼、氢化硼、氧化铝、氧化钾、氧化铟和氢化铟中的一种或多种。

本发明提供的负离子材料包括镧系组分。在本发明中，所述镧组分优选为氧化镧和/或氢氧化镧。在本发明中，所示镧组分以镧的变价特性，提升硼系组分的电子转移能力，进而增强对水分的电解效率，提高负离子的释放能力

在本发明中，所述锆组分、镥组分、硼系组分和镧组分的质量比优选为(10～15)：(1～5)：(50～60)：(30～40)，进一步优选为10:(1～5):(55～58):(30～31)。

本发明提供的负离子材料优选还包括氧化锌，更优选为纳米氧化锌。在本发明中，所述纳米氧化锌的粒度优选为15～30nm，进一步优选为20～25nm。在本发明中，所述氧化锌、锆组分、镥组分、硼系组分和镧组分的质量比为(5～10)：(10～15)：(1～5)：(50～60)：(30～40)，进一步优选为5:10:(1～5):(51～54):(30～31)。在本发明中，所述氧化锌的掺加，提高负离子材料的抗菌性。

本发明提供的负离子材料优选还包括氧化钛，更优选为纳米氧化钛。在本发明中，所述纳米氧化钛的粒度优选为10～15nm。在本发明中，所述氧化钛与镥组分的质量比优选为(1～5)：1，进一步优选为(2～3)：1。在本发明中，所述氧化钛在镧组分的作用下，吸收光谱向可见光区域移动，提高负离子材料的吸光性，进而提高对水分的电解效率，提高负离子的释放能力。

本发明还提供了上述技术方案所述负离子材料的制备方法，包括以下步骤：

将所述混合物料进行真空煅烧，得到负离子材料。

本发明将上述原料组分混合，得到混合物料。本发明优选按照上述方案提及的原料组分对所述原料进行限定。本发明对所述混合的加料顺序没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的物料混合的顺序即可。本发明优选将所述锆组分和硼系组分的混合物与所述镥组分和镧组分的混合物进行混合。

本发明优选在真空条件下进行混合，所述混合过程中的真空度优选为300～500Pa，进一步优选为400Pa。本发明对用于所述混合的设备没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的可保证目标真空度的设备即可。

得到混合物料后，本发明将所述混合物料进行真空煅烧，得到负离子材料。在本发明中，所述真空煅烧的温度优选为500～800℃，进一步优选为600～650℃；所述真空煅烧的时间优选为20～30min；所述真空煅烧的真空度优选为300～500Pa，进一步优选为400Pa。本发明对实施所述真空煅烧的设备没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。

本发明还提供了上述技术方案所述负离子材料的应用，尤其是在汽车垫中的应用。本发明对所述汽车垫的种类、材质、结构等没有特殊的限定，为本发明技术人员熟知的现有技术公开的汽车垫，如汽车脚垫、汽车坐垫或汽车后备箱垫。

本发明提供了一种汽车垫，包括汽车垫基材和涂覆在所述汽车垫基材表面的负离子材料层，所述负离子材料为上述技术方案所述负离子材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的负离子材料。

本发明对所述汽车垫基材没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的现有技术公开的汽车垫即可。本发明提供的汽车垫为在现有技术公开的汽车垫的基础上，涂覆负离子材料层。在本发明中，为了便于负离子材料的涂覆，本发明优选制备涂覆料液，所述涂覆料液优选包括上述技术方案所述负离子材料、分散剂和水。在本发明中，所述负离子材料、分散剂和水的质量比优选为(30～40):(15～20)：(40～50)。本发明对所述分散剂没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的分散剂即可，促进所述负离子材料在水中分散，得到涂覆料液。在本发明的实施例中，所述分散剂可具体为聚丙烯酰胺分散剂。

本发明对所述涂覆的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的涂覆的技术方案即可，如可以为喷涂、旋涂、刷涂或浸渍涂。

在本发明中，所述负离子材料层的厚度优选为所述汽车垫基材厚度的20～50％，进一步优选为25～30％。

以下结合实施例对本发明提供的负离子材料及其制备方法和应用进行详细的描述，单不能将它们理解为对本申请保护范围的限定。

实施例1

在300Pa的真空度下将10kg氧化锆和50kg氧化硼混合，在同样的条件下将5kg氧化镥和35kg氧化镧混合之后，将混合得到的混合物在同样的条件混合，然后将得到的混合物料在300Pa真空度、500℃温度条件下真空煅烧20min，得到负离子材料；

将得到的负离子材料40kg、聚丙烯酰胺分散剂15kg与45gk水混合，得到涂覆料液；

将得到的涂覆料液喷涂在全包围皮革材质的汽车脚垫表面，喷涂厚度为汽车脚垫厚度的20％。

本发明检测得到的汽车脚垫的性能，结果如表1所示

表1 本发明实施例得到的喷涂料液以及汽车脚垫的性能测试结果

未检出说明：游离甲醛含量＜5mg/kg；苯、甲苯、乙苯、二甲苯总和＜50mg/kg；可溶性重金属铅＜0.7mg/kg，可溶性重金属镉＜0.5mg/kg；可溶性重金属铬＜1.5mg/kg，可溶性重金属汞＜0.5mg/kg。

由表1可以看出，本发明提供的负离子材料具有较高的使用性和安全性。

本发明委托上海市计量测试技术研究院、华东国家计量测试中心、中国上海测试中心对负离子性能进行检测，采用型号为DLY-4G232Y的负离子测试仪，测试环境温度20℃，环境湿度为50％RH，汽车型号为长城哈弗H6。

汽车室内负离子浓度，将检测仪器放置于被测室中心位置，离地高度20cm，开机稳定后进行检测，检测风速为0.3m/s，实测值：1.2×10⁴个/cm³；

贴汽车壁负离子浓度：将检测仪器放置于被测室贴车内壁位置，离地高度20cm处，开机稳定后进行检测，检测风速为0.3m/s，实测值：3.0×10⁴个/cm³。

本发明委托上海市环境研究院环境检测实验室对使用该汽车脚垫的室内空气质量进行检测：

一、测试仪器及方法

测试仪器及设备：1m³全玻璃试验舱、XQC-15E型大气采样器，紫外分光光度计UV-2550、7890气相色谱仪配FID检测器、PE Turbo Matrix 650ATD热脱附仪、DYM3空盒气压表

分析方法如表2所示，表2为本发明实施例中检测空气质量的分析方法

表2 本发明实施例中检测空气质量的分析方法

检测因子	分析方法
		甲醛	GB 18204.26 酚试剂法
总挥发性有机物TVOC	GB 50325-2010 附录G 气相色谱法

测试条件：检测使用1m³玻璃测试舱，舱内放置本实施例得到的汽车脚垫，分别释放一定浓度的甲醛和总挥发性有机物(TVOC)试剂溶液，加热待完全挥发后，分别于5min、1h、3h三个时刻采集测试舱中空气样本，检测甲醛、苯系物及总挥发性有机物浓度。

测试期间，室内环境平均温度：24.8℃，大气压：100.6kPa。

测试结果如表3和表4所示，表3为本发明实施例得到的室内空气环境检测结果，表4为本发明实施例得到的气态污染物净化效果。

表3 本发明实施例得到的室内空气环境检测结果

单位：mg/m³

污染物	5min	1h	3h
				甲醛	2.37	1.79	1.58
苯	1.41	1.19	0.98
				甲苯	0.51	0.43	0.32
二甲苯	0.73	0.61	0.40
				TVOC	32.9	31.1	29.3

表4 本发明实施例得到的气态污染物净化效果

备注：甲醛衰减率以1h，3h计，初始浓度为2.4mg/cm³，自然衰减分别为7％，21％；

苯衰减率以1h，3h计，初始浓度为1.4mg/cm³，自然衰减分别为4％，8％；

甲苯衰减率以1h，3h计，初始浓度为0.7mg/cm³，自然衰减分别为1％，21％；

二甲苯衰减率以1h，3h计，初始浓度为33mg/cm³，自然衰减分别为4％，6％；

衰减率计算公式：[(初始浓度-终止浓度)÷初始浓度]×100％。

本发明委托上海市环境科学研究院对汽车脚垫的细颗粒物净化效果进行检测，测试仪器包括美国TSI 8520型微小颗粒物监测仪、DYM3空盒气压表、HM10型温湿度表；

测试条件

检测：测试选择长城哈弗H6的汽车一辆，出场时间2015年11月，公里数500公里。

在车中均放置本实施例制备得到的汽车脚垫。

在车中引入志愿者吸烟，待6根香烟燃尽后，撤离志愿者，并打开风扇。10min后关闭风扇，再打开仪器测量室内细颗粒物(PM_2.5)的浓度，数据采集间隔1min。测试期间确保车窗关闭。

在A车使用负离子脚垫前，在相同条件下开展实验，获取自然衰减情况

检测环境温度：10～15℃，湿度47～89％，大气压101.5kPa。

检测结果如表5所示，表5为本发明实施例得到的室内细颗粒物净化效果。

表5 本发明实施例得到的室内细颗粒物净化效果。

备注：1.细颗粒物(PM_2.5)衰减率以1h，2h计，初始浓度为6.7mg/m³，自然衰减分别为36％，59％

2.衰减率计算公式：[(初始浓度-终止浓度)]÷初始浓度]×100％

本发明还检测了使用负离子汽车脚垫后室内空气中放射性氡浓度，测试仪器：FD216型环境氡测量仪，DYM3空盒气压表、HM10型温湿度表、1m³玻璃环境测试舱。

测试条件：

材料测试前，首先测定了实验室室内空气中放射性氡浓度24h环境本底水平；接着在1m³的玻璃测试舱内分别放入1m²待测汽车脚垫，采用闪烁瓶法连续测定玻璃舱内放射性氡浓度24h。

测试期间，室内空调开启，室内环境平均温度：15℃±1℃，大气压102.6kPa～102.8kPa，相对湿度50％～54％。测试结果如表6所示，表6为本发明实施例得到的放射性氡浓度检测结果。

表6 本发明实施例放射性氡浓度检测结果

实施例2

在500Pa的真空度下将10kg氧化锆和50kg氧化硼混合，在同样的条件下将5kg氧化镥和30kg氧化镧混合之后，将混合得到的混合物和10kg氧化锌在同样的条件混合，然后将最终得到的混合物料在500Pa真空度、500℃温度条件下真空煅烧30min，得到负离子材料；

将得到的负离子材料30kg、聚丙烯酰胺分散剂20kg与50gk水混合，得到涂覆料液；

将得到的涂覆料液喷涂在全包围皮革材质的汽车脚垫表面，喷涂厚度为汽车脚垫厚度的50％。

本发明将待测汽车脚垫1m²置于0.1m³的实验舱内，稳定1h后，进行检测，检测风速为0.3m/s，检测环境温度20℃、湿度60％RH，实测值：2.1×10⁴个/cm³。

实施例3

在500Pa的真空度下将10kg氧化锆和50kg氧化硼混合，在同样的条件下将5kg氧化镥和30kg氧化镧混合之后，将混合得到的混合物和10kg氧化锌、5kg氧化钛在同样的条件混合，然后将最终得到的混合物料在300Pa真空度、800℃温度条件下真空煅烧30min，得到负离子材料；

将得到的负离子材料35kg、聚丙烯酰胺分散剂15kg与50gk水混合，得到涂覆料液；

本发明将待测汽车脚垫1m²置于0.1m³的实验舱内，稳定1h后，进行检测，检测风速为0.3m/s，检测环境温度20℃、湿度60％RH，实测值：1.5×10⁴个/cm³。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种负离子材料，包括锆组分、镥组分、硼系组分和镧组分。

2.根据权利要求1所述的负离子材料，其特征在于，所述镥组分为氧化镥。

3.根据权利要求1所述的负离子材料，其特征在于，所述硼系组分为硼单质、硼氢化物和硼氧化物中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的负离子材料，其特征在于，所述镧组分为氧化镧和/或氢氧化镧。

5.根据权利要求1～4任一项所述的负离子材料，其特征在于，所述锆组分、镥组分、硼系组分和镧组分的质量比为(10～15)：(1～5)：(50～60)：(30～40)。

6.根据权利要求1所述的负离子材料，其特征在于，还包括氧化锌。

7.根据权利要求6所述的负离子材料，其特征在于，所述氧化锌、锆组分、镥组分、硼系组分和镧组分的质量比为(5～10)：(10～15)：(1～5)：(50～60)：(30～40)。

8.一种负离子材料的制备方法，包括以下步骤：

将所述混合物料进行真空煅烧，得到负离子材料。

9.一种汽车垫，包括汽车垫基材和涂覆在所述汽车垫基材表面的负离子材料层，所述负离子材料为权利要求1～7任意一项所述负离子材料或权利要求8所述制备方法制备得到的负离子材料。

10.根据权利要求9所述的汽车垫，其特征在于，所述负离子材料层的厚度为所述汽车垫基材厚度的20～50％。