CN107722365B

CN107722365B - 一种除静电超导通用型负离子材料、制备方法及其应用

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Publication number: CN107722365B
Application number: CN201710951311.XA
Authority: CN
Inventors: 位根成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2037-10-13
Also published as: CN107722365A

Abstract

一种除静电超导通用型负离子材料、制备方法及其应用，属于功能材料领域，一种除静电超导通用型负离子材料，由以下质量百分比的各原料组成：纳米电气石粉50‑75%，纳米二氧化钛5‑15%，拟薄水铝石15‑20%，纳米二氧化硅4‑10%，石墨烯1‑5%。本发明的除静电超导通用型负离子材料添加到聚氨酯海绵里，生产的汽车座垫经检测负离子释放量为1580个/cm³，放射性内照指数为0.01，外照指数为0.02。远红外线检测波长范围在4‑16um，大于70%（国标＞50%），法向发射率为0.88（国标为大于0.8）48小时甲醛去除率为94.7%，Voc有机挥发物去除率为93.1%。

Description

一种除静电超导通用型负离子材料、制备方法及其应用

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种除静电超导通用型负离子材料、制备方法及其应用。

背景技术

空气负离子又称负氧离子，在医学界享有“空气维生素”、“长寿素”、空气维他命等美称，因负离子具有极佳的净化除尘，分解甲醛Voc有机挥发物，改善预防呼吸道疾病，改善睡眠、抗氧化、防衰老、清除体内自由基，降低血液粘稠度，治疗高血压等疾病。因此从1889年德国科学家Ecster和Gerter发现空气负离子的存在，到负离子在临床医学上的应用，得到更多科研和医疗机构的重视。

我国在负离子技术上起步较晚，直到1978年才由伊朗引进一台负离子发生器。

目前可供市场开发利用的负离子技术主要有两种：

一种是市场上常见的负离子空气净化器，主要由人工模拟自然界雷电、通过高压线圈的高压放电，将空气电离而产生负离子，其特点是用于空气净化效率高、负离子发生量大，缺点是市场上空气净化器，质量品质良莠不齐，一般多为概念性操作，具有消耗电能、产生臭氧，有电磁辐射，一般产生的多为对人体无益的大粒径负离子。

另一种是利用自然界天然形成的矿石、电气石，也叫托玛琳石、碧玺石，由于其分子结构上带有空穴，因此电气石晶体具有永久的自发电性，它能将自然界可见光能量吸收并储存，转化为对人体有益的0.06uA的生物微电流，并能产生促进人体血液循环的远红外线。

在实际应用中电气石一般是加工成超细粉体少量添加到其它材料中，如涂料、油漆、塑料制品、纺织品、海绵、皮革、水泥制品等，由于电气石释放的电流微弱，电气石粉被其它材料中的有机物和无机物包覆而绝缘屏蔽或半绝缘，因此大大降低了电气石释放负离子和远红外功效。

由于中国在负离子技术上应用较晚，目前在市场上的应用只有在建材行业制订了室内负离子功能装饰材料标准，负离子释放量JC/T2040-2010和放射性限量标准GB6566-2010其它行业有的只制订了负离子释放量标准而没有放射性限量要求。

由于市场混乱，市场监管缺乏标准管理依据，造成市场上充斥着大量只追求负离子释放量而添加放射性材料来激发电气石负离子释放量，从而造成对人体生命健康的极大危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种除静电超导通用型负离子材料、制备方法及其应用。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种除静电超导通用型负离子材料，由以下质量百分比的各原料组成：纳米电气石粉50-75%，纳米二氧化钛5-15%，拟薄水铝石15-20%，纳米二氧化硅4-10%，石墨烯1-5%。

上述除静电超导通用型负离子材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将原料按比例将石墨烯、纳米二氧化硅、纳米电气石粉、纳米二氧化钛配制成10-40%（w/v）的无水乙醇溶液搅拌1.5~3小时得到组份1；

（2）将拟薄水铝石通过90℃-150℃烘干1.5~3小时，升温至200℃-350℃，保温2.5~3.5小时；然后升温至700℃~850℃，保温3~5小时（拟薄水铝石的化学分子式为AlOOH·nH₂O，含水量为1.25-2之间，初始温度在90℃-150℃加热使拟薄水铝石晶体体积有一个缓慢膨胀过程，使晶体水分子向外缓慢蒸发过程中形成更多更细小的微孔通道，200℃-350℃烧结使拟薄水铝石大量水份顺低温烘干打开的微细通道排出，700℃~850℃煅烧使拟薄水铝石中水分子全部蒸发，并转变成γ-Al₂O₃相，通过这样的煅烧过程可得到比表面积更大空穴更多的载体），自然冷却后将拟薄水铝石加工成300-400目细粉，得到组份2；

（3）将组份2投入到组份1中，搅拌1-3小时；再在50-60℃保持0.5-3小时， 100℃-150℃烘干1-2小时（因为乙醇沸点为78.5℃，先在低于乙醇沸点温度的50-60℃保持0.5-3小时是保证镶嵌在拟薄水铝石空穴里的各纳米组分的均匀分布，使各纳米组分总比表面积得到最大发挥，温度过低，升温过慢，乙醇挥发过慢，升温过快，各纳米组分容易随乙醇的快速挥发而迁移至拟薄水铝石表面，从而降低各纳米组分总比表面积；100℃-150℃烘干1-2小时是使拟薄水铝石内残留乙醇快速挥发完全），粉碎成100-400目干粉，将上述干粉通过气流磨加工成1200目-3000目干粉，包装，即得。

上述除静电超导通用型负离子材料在汽车座垫中的应用。

上述除静电超导通用型负离子材料在枕芯中的应用。

本发明中的纳米电气石粉、纳米二氧化钛、拟薄水铝石、纳米二氧化硅和石墨烯均为市售产品。

本发明的优点在于：

1、将纳米二氧化钛、纳米电气石粉通过纳米二氧化硅负载并镶嵌在煅烧后的拟薄水铝石失去的水份子空穴中，大大提高了电气石，二氧化钛的比表面积，从而大大提高了负离子和远红外线释放量，使负离子释放量提高了2-5倍，本工艺又添加了新材料石墨烯，因石墨烯具有超强的导电性和导热性；经检测单纯用纳米电气石粉添加到涂料里添加量为2wt%负离子释放量为450个/cm³，而用本发明的除静电超导通用型负离子材料在涂料里添加量为2wt%负离子释放量可达5000个/cm³。

2、经本发明的除静电超导通用型负离子材料添加到聚氨酯海绵里，生产的汽车座垫经检测负离子释放量为1580个/cm³，放射性内照指数为0.01，外照指数为0.02（国家负离子功能室内装饰材料标准为负离子释放量不低于500个/cm³，放射性限量国家A类标准内照指数≤1，外照指数≤1.3）。远红外线检测波长范围在4-16um，大于70%（国标＞50%），法向发射率为0.88（国标为大于0.8）48小时甲醛去除率为94.7%，Voc有机挥发物去除率为93.1%。

本发明除静电超导通用型负离子材料，不但具有释放负离子的功能，而且释放量大幅度增加，另外本发明中添加了超导材料石墨烯，因而具有优异的除静电功能。

负离子技术在医学方面的应用在国外有很多科研机构都作了大量临床验证，负离子对治疗高血压、心脑血管病、哮喘、癌病等疾病有显著疗效，负离子的医病机理在于系统辩证，全面的改善人体血液循环，因其治疗疾病机理和中国传统中医理论相辅相承，因此发展和开发新型负离子材料对中国传统中医学发展和补充，对弘扬中国传统文化具有积极意义。

附图说明

图1是添加本发明实施例1的汽车座垫红外辐射波长范围（相对辐射能谱曲线图）；

图2是添加本发明实施例1的枕芯红外辐射波长范围（相对辐射能谱曲线图）。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

实施例1

一种除静电超导通用型负离子材料，由以下质量百分比的各原料组成：纳米电气石粉50%，纳米二氧化钛15%，拟薄水铝石20%，纳米二氧化硅10%，石墨烯5%。

上述除静电超导通用型负离子材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将原料按比例将石墨烯、纳米二氧化硅、纳米电气石粉、纳米二氧化钛配制成40%（w/v）的无水乙醇溶液以2000转/分搅拌2小时得到组份1；

（2）将拟薄水铝石通过150℃烘干1.5小时，升温至200℃，保温3.5小时；然后升温至700℃，保温4小时，自然冷却后将拟薄水铝石加工成400目细粉，得到组份2；

（3）将组份2投入到组份1中，搅拌1小时；再在60℃烘干1小时，100℃烘干2小时，粉碎成400目干粉，将上述干粉通过气流磨加工成1200目干粉，包装，即得。

实施例2

一种除静电超导通用型负离子材料，由以下质量百分比的各原料组成：纳米电气石粉75%，纳米二氧化钛5%，拟薄水铝石15%，纳米二氧化硅4%，石墨烯1%。

（1）将原料按比例将石墨烯、纳米二氧化硅、纳米电气石粉、纳米二氧化钛配制成10%（w/v）的无水乙醇溶液以2000转/分搅拌3小时得到组份1；

（2）将拟薄水铝石通过90℃烘干3小时，升温至350℃，保温2.5小时；然后升温至850℃，保温3小时，自然冷却后将拟薄水铝石加工成300目细粉，得到组份2；

（3）将组份2投入到组份1中，搅拌3小时；再在50℃烘干0.5小时， 150℃烘干1小时，粉碎成100目干粉，将上述干粉通过气流磨加工成3000目干粉，包装，即得。

实施例3

一种除静电超导通用型负离子材料，由以下质量百分比的各原料组成：纳米电气石粉60%，纳米二氧化钛10%，拟薄水铝石15%，纳米二氧化硅10%，石墨烯5%。

（1）将原料按比例将石墨烯、纳米二氧化硅、纳米电气石粉、纳米二氧化钛配制成20%（w/v）的无水乙醇溶液以2000转/分搅拌1.5小时得到组份1；

（2）将拟薄水铝石通过100℃烘干1.5小时，升温至300℃，保温3小时；然后升温至700℃，保温5小时，自然冷却后将拟薄水铝石加工成400目细粉，得到组份2；

（3）将组份2投入到组份1中，搅拌2小时；再在55℃烘干2小时， 100℃烘干2小时，粉碎成400目干粉，将上述干粉通过气流磨加工成1200目干粉，包装，即得。

将实施例1制得的除静电超导通用型负离子材料加入到聚氨酯海绵里，添加量为1wt%，制得汽车座垫。

对制得的汽车座垫中的空气负离子浓度和放射性进行检测，检测结果如下表1所示。

表1 添加实施例1除静电超导通用型负离子材料汽车座垫的空气负离子浓度和放射性

对制得的汽车座垫法向发射率和远红外线波长进行检测，检测结果如下表2所示。

表2 添加实施例1除静电超导通用型负离子材料汽车座垫的法向发射率和远红外线波长

对制得的汽车座垫甲醛去除率和TVOC去除率进行检测，检测结果如下表3所示。

表3添加实施例1除静电超导通用型负离子材料汽车座垫的甲醛去除率和TVOC去除率

将本发明的除静电超导通用型负离子材料添加到聚氨酯海绵里，生产的汽车座垫经多数人使用普遍反映车内空气清新，长途驾驶车辆没有疲劳感。

将实施例1的除静电超导通用型负离子材料添加至天然乳胶棉里（添加量1wt%），对其空气负离子浓度和放射性进行检测，检测结果如表4所示，对其法向发射率和远红外线波长进行检测，检测结果如表5所示。制成枕芯经多人试用，对长期失眠症状有明显改善，对降低胆固醇、甘油三酯，治疗高血压有显著功效，发明人试用该乳胶枕十个月后，原来高血酯、高血压、高胆固醇经化验匀为正常值，具体检验结果如下表6所示。

表4 添加实施例1除静电超导通用型负离子材料的天然乳胶棉的空气负离子浓度和放射性

表5 添加实施例1除静电超导通用型负离子材料的枕芯的法向发射率和远红外线波长

表6 检验报告数据

Claims

1. 一种除静电超导通用型负离子材料，其特征是，由以下质量百分比的各原料组成：纳米电气石粉50-75%，纳米二氧化钛5-15%，拟薄水铝石15-20%，纳米二氧化硅4-10%，石墨烯 1-5%，并通过下述步骤获得：

（1）将原料按比例将石墨烯、纳米二氧化硅、纳米电气石粉、纳米二氧化钛配制成10-40%（w/v）的无水乙醇溶液搅拌1.5~3小时得到组份1；

（2）将拟薄水铝石通过90℃-150℃烘干1.5~3小时，升温至200℃-350℃，保温2.5~3.5小时；后升温至700-850℃，保温3~5小时，自然冷却后将拟薄水铝石加工成300-400目细粉，得到组份2；

（3）将组份2投入到组份1中，搅拌1-3小时；再在50-60℃烘干0.5-3小时， 100℃-150℃烘干1-2小时，粉碎成100-400目干粉，将上述干粉通过气流磨加工成1200目-3000目干粉，包装，即得。

2. 根据权利要求1所述除静电超导通用型负离子材料，其特征是，由以下质量百分比的各原料组成：纳米电气石粉 50%，纳米二氧化钛15%，拟薄水铝石20%，纳米二氧化硅10%，石墨烯5%；并通过下述步骤获得：

3. 根据权利要求1所述除静电超导通用型负离子材料，其特征是，由以下质量百分比的各原料组成：纳米电气石粉 75%，纳米二氧化钛5%，拟薄水铝石15%，纳米二氧化硅4%，石墨烯1%；并通过下述步骤获得：

（3）将组份2投入到组份1中，搅拌3小时；再在50℃烘干0.5小时，150℃烘干1小时，粉碎成100目干粉，将上述干粉通过气流磨加工成3000目干粉，包装，即得。

4. 根据权利要求1所述除静电超导通用型负离子材料，其特征是，由以下质量百分比的各原料组成：纳米电气石粉 60%，纳米二氧化钛10%，拟薄水铝石15%，纳米二氧化硅10%，石墨烯5%；并通过下述步骤获得：上述除静电超导通用型负离子材料的制备方法，包括如下步骤：