CN109629225A - 一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料及其制备方法。包括以下重量份的原料：纤维80‑120份、负离子材料20‑30份、柔顺剂2‑5份、整理剂2‑5份、防霉剂0.5‑1份、交联剂5‑10份、去离子水50‑180份；通过纤维材料的预处理、原料混合、调匀、打卷、纺纱制得。本发明制得的墙衣用纳米负离子功能纤维材料的净化空气、除异味、抗菌、防霉、释放远红外线、持续释放负离子的等集对人体健康有益的功能为一身，大大提高了功能涂料的实用价值。

Description

一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑涂料技术领域，具体涉及一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料及其制备方法。
背景技术
墙衣是继油漆、墙纸等内墙装饰材料之后出现的第三类新型内墙装饰材料，其以天然纤维和人工合成纤维为主要原料，经特殊科学工艺加工而成，具有美观、不含有害挥发物质。
随着空气电离理论的深入研究，人们对空气负离子发生的原理和应用引起了极大的兴趣，对负离子材料的研究不断深入，在环境评价中，空气负离子浓度被列为衡量空气质量的一个重要参数。负氧离子具有以下功能：①可加速水分子运动，使普通水变成活性水，从而使水的渗透力、扩散力、溶解力、代谢力增强，并产生水保护膜。②对于循环系统，可起到扩张毛细血管，增强血液循环，促进新陈代谢，增强淋巴循环的作用；对于细胞组织，可使细胞活化，使老死细胞排泄或赋予再生能力，可增强细胞能量，增强细胞的功能和活力等作用，改善哮喘等呼吸系统疾病，改善情绪波动、抑郁心情、慢性疲劳，缓解精神紧张状况等，对人们的健康、情绪、精力大有裨益，③除粉尘，除浮毛，除异味，除烟，杀菌，净化空气，消除室内异味和各种有害气体。
随着人们健康意识的不断提升，人们对墙面的装饰材料的要求越来越高。涂料的高档化、环保化、功能化、节能化已经成为必然趋势，因此开发一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料具有重要意义的。
发明内容
为解决以上技术问题本发明提供了一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，由以下重量份的原料组成：纤维80-120份、负离子材料20-30份、柔顺剂2-5份、整理剂2-5份、防霉剂0.5-1份、交联剂5-10份、去离子水50-180份。
优选的，所述纤维为天然纤维和人工合成纤维；所述天然纤维为天然植物纤维、天然动物纤维或二者的组合物，所述天然植物纤维为植物的根、茎、叶、籽、皮、浆果所制天然纤维，所述天然动物纤维为动物的毛发和/或分泌物所制天然纤维；所述人工纤维选自涤纶、氨纶、腈纶、尼龙、芳纶、维纶、丙纶中的一种或几种。
优选的，所述负离子材料由以下比例份的原料组成：锗石20-45％、电气石10-20％、海底砂矿15-40％、角闪石5-15％、蛋白石5-25％、叶腊石10-25％、稀土5-10％。
优选的，所述负离子材料由以下步骤制备：
S1、粉碎：将配方重量份的锗石、电气石、海底砂矿、角闪石、蛋白石、叶腊石、稀土混合后粉碎成粒径100-200μm的混合原料；
S2、煅烧：将s1中的混合原料在500-700℃下煅烧1-2h，然后冷却至室温，用球磨机制成粒径为30-60μm的颗粒；
S3、制备悬浮液：加入适量的去离子水，搅拌制成40-60％的悬浮液，然后用浓度为10％的NaOH溶液调节悬浮液pH至9，经微波处理2h，磁力振荡1h，再用浓度为10％的HCl溶液调节悬浮液pH至6，经微波处理2h，超声振荡2h，最后用浓度为15％的小苏打溶液中和悬浮液pH至7；
S4、干燥：将s3制得的悬浮液在1500-2000r/min的转速下离心30min，静置24h，过滤，干燥去除水分至含水率小于1％，得矿物原料；
S5、二次煅烧：将步骤s4制得的矿物原料进行二次煅烧，煅烧温度为600-900℃，煅烧时间为2-3小时，冷却至室温；
S6、球磨：将s5中的矿物原料在12000-20000r/min的转速下球磨至颗粒粒径为400-500nm，既得纳米级负离子材料。
优选的，所述防霉剂为氯化铵。
优选的，所述交联剂为聚乙烯醇。
优选的，所述墙衣用纳米负离子功能纤维材料的负离子浓度为12000-25000个/cm3。
本发明提供的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料混合：将负离子材料、柔顺剂、整理剂、防霉剂、交联剂、去离子水按顺序加入，混合均匀，得到混合剂；
S2、纺纱：用s1得到的混合剂对纤维进行喷洒，平衡24h后，采用人工混合的方法进行调匀、打卷、纺纱，即得成品纱。
优选的，所述纺纱工艺采用气流纺。
本发明的有益效果：
本发明制得的墙衣用纳米负离子功能纤维材料的净化空气、除异味、抗菌、防霉、释放远红外线、持续释放负离子的等集对人体健康有益的功能为一身，大大提高了功能涂料的实用价值。
此外，本发明提供的负离子粒径为100-300nm，纤维段长度为2-3cm，该条件可以使纳米负离子材料嵌入纤维材料的内部，得到很好的耐久性；使墙衣达到持续释放负离子的效果，本发明的纺纱方式采用气流纺，气流纺的特点是纺织出的纱比较蓬松、风格粗犷，这种特点可以使负离子的释放不受纤维的限制，在持续释放负离子的情况下，还能提高负离子的释放量，同时，用本发明的纳米负离子功能纤维材料制备的墙衣结构“会呼吸”，具有较强的吸湿放湿的功能，还能吸收空气中的甲醛、苯、氨等有害物质、清除异味。负离子材料分别在酸和碱环境下经过充分处理，使得由本发明的材料制得的墙衣具有较高的耐酸碱性，尤其是耐碱性。
附图说明
图1本发明制作的墙衣的性能测定结果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的方案进行清除完整的描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未知名生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，包括纤维80份、负离子材料20份、柔顺剂2份、整理剂2份、氯化铵0.5份、聚乙烯醇5份、去离子水50份。
其中，纤维包括：木纤维20份、棉纤维20份、大豆纤维20份、竹纤维20份；
负离子材料包括：锗石4份、电气石4份、海底砂矿4份、角闪石3份、蛋白石2份、叶腊石2份、稀土1份。
负离子材料由以下步骤制备：
S1、粉碎：将配方重量份的锗石、电气石、海底砂矿、角闪石、蛋白石、叶腊石、稀土混合后粉碎成粒径100μm的混合原料；
S2、煅烧：将s1中的混合原料在500℃下煅烧2h，然后冷却至室温，用球磨机制成粒径为30μm的颗粒；
S3、制备悬浮液：加入适量的去离子水，搅拌制成40％的悬浮液，然后用浓度为10％的NaOH溶液调节悬浮液pH至9，经微波处理2h，磁力振荡1h，再用浓度为10％的HCl溶液调节悬浮液pH至6，经微波处理2h，超声振荡2h，最后用浓度为15％的小苏打溶液中和悬浮液pH至7；
S4、干燥：将s3制得的悬浮液在1500r/min的转速下离心30min，静置24h，过滤，干燥去除水分至含水率小于1％，得矿物原料；
S5、二次煅烧：将步骤s4制得的矿物原料进行二次煅烧，煅烧温度为600℃，煅烧时间为3小时，冷却至室温；
S6、球磨：将s5中的矿物原料在12000r/min的转速下球磨至颗粒粒径为400nm，既得纳米级负离子材料。
墙衣用纳米负离子功能纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料混合：将负离子材料、柔顺剂、整理剂、氯化铵、聚乙烯醇、去离子水按顺序加入，混合均匀，得到混合剂；
S2、纺纱：用s1得到的混合剂对纤维进行喷洒，平衡24h后，采用人工混合的方法进行调匀、打卷、用气流纺工艺纺纱，即得到的成品纱。
实施例2
本实施例提供的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，包括纤维120份、负离子材料30份、柔顺剂5份、整理剂5份、氯化铵1份、聚乙烯醇10份、去离子水180份。
其中，纤维包括：羊毛纤维40份、蚕丝50份、兔毛纤维30份；
负离子材料包括：锗石13.5份、电气石3份、海底砂矿4.5份、角闪石1.5份、蛋白石1.5份、叶腊石3份、稀土3份。
负离子材料由以下步骤制备：
S1、粉碎：将配方重量份的锗石、电气石、海底砂矿、角闪石、蛋白石、叶腊石、稀土混合后粉碎成粒径200μm的混合原料；
S2、煅烧：将s1中的混合原料在700℃下煅烧1-2h，然后冷却至室温，用球磨机制成粒径为60μm的颗粒；
S3、制备悬浮液：加入适量的去离子水，搅拌制成60％的悬浮液，然后用浓度为10％的NaOH溶液调节悬浮液pH至9，经微波处理2h，磁力振荡1h，再用浓度为10％的HCl溶液调节悬浮液pH至6，经微波处理2h，超声振荡2h，最后用浓度为15％的小苏打溶液中和悬浮液pH至7；
S4、干燥：将s3制得的悬浮液在2000r/min的转速下离心30min，静置24h，过滤，干燥去除水分至含水率小于1％，得矿物原料；
S5、二次煅烧：将步骤s4制得的矿物原料进行二次煅烧，煅烧温度为900℃，煅烧时间为2-3小时，冷却至室温；
S6、球磨：将s5中的矿物原料在20000r/min的转速下球磨至颗粒粒径为500nm，既得纳米级负离子材料。
墙衣用纳米负离子功能纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料混合：将负离子材料、柔顺剂、整理剂、氯化铵、聚乙烯醇、去离子水按顺序加入，混合均匀，得到混合剂；
S2、纺纱：用s1得到的混合剂对纤维进行喷洒，平衡24h后，采用人工混合的方法进行调匀、打卷、用气流纺工艺纺纱，即得到成品纱。
实施例3
例提供的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，包括纤维100份、负离子材料25份、柔顺剂3份、整理剂3份、氯化铵1份、聚乙烯醇7份、去离子水120份。
其中，纤维包括：木纤维20份、棉纤维25份、大豆纤维20份、竹纤维20份、蚕丝10份、羊毛纤维5份；
负离子材料包括：锗石7.5份、电气石3.75份、海底砂矿5份、角闪石2.5份、蛋白石1.25份、叶腊石3.25份、稀土1.75份。
负离子材料由以下步骤制备：
S1、粉碎：将配方重量份的锗石、电气石、海底砂矿、角闪石、蛋白石、叶腊石、稀土混合后粉碎成粒径150μm的混合原料；
S2、煅烧：将s1中的混合原料在700℃下煅烧1-2h，然后冷却至室温，用球磨机制成粒径为50μm的颗粒；
S3、制备悬浮液：加入适量的去离子水，搅拌制成50％的悬浮液，然后用浓度为10％的NaOH溶液调节悬浮液pH至9，经微波处理2h，磁力振荡1h，再用浓度为10％的HCl溶液调节悬浮液pH至6，经微波处理2h，超声振荡2h，最后用浓度为15％的小苏打溶液中和悬浮液pH至7；
S4、干燥：将s3制得的悬浮液在1800r/min的转速下离心30min，静置24h，过滤，干燥去除水分至含水率小于1％，得矿物原料；
S5、二次煅烧：将步骤s4制得的矿物原料进行二次煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为2.5小时，冷却至室温；
S6、球磨：将s5中的矿物原料在15000r/min的转速下球磨至颗粒粒径为450nm，既得纳米级负离子材料。
墙衣用纳米负离子功能纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料混合：将负离子材料、柔顺剂、整理剂、氯化铵、聚乙烯醇、去离子水按顺序加入，混合均匀，得到混合剂；
S2、纺纱：用s1得到的混合剂对纤维进行喷洒，平衡24h后，采用人工混合的方法进行调匀、打卷、用气流纺工艺纺纱，即得到成品纱。
实施例4
本实施例提供的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，包括纤维90份、负离子材料22份、柔顺剂3份、整理剂4份、氯化铵0.8份、聚乙烯醇8份、去离子水90份。
其中，纤维包括：木纤维20份、棉纤维20份、竹纤维20份、羊毛纤维10份、人工合成纤维20份；
负离子材料包括：锗石5份、电气石4份、海底砂矿4份、角闪石3份、蛋白石2份、叶腊石2份、稀土2份。
负离子材料由以下步骤制备：
S1、粉碎：将配方重量份的锗石、电气石、海底砂矿、角闪石、蛋白石、叶腊石、稀土混合后粉碎成粒径120μm的混合原料；
S2、煅烧：将s1中的混合原料在500℃下煅烧2h，然后冷却至室温，用球磨机制成粒径为40μm的颗粒；
S3、制备悬浮液：加入适量的去离子水，搅拌制成40％的悬浮液，然后用浓度为10％的NaOH溶液调节悬浮液pH至9，经微波处理2h，磁力振荡1h，再用浓度为10％的HCl溶液调节悬浮液pH至6，经微波处理2h，超声振荡2h，最后用浓度为15％的小苏打溶液中和悬浮液pH至7；
S4、干燥：将s3制得的悬浮液在1700r/min的转速下离心30min，静置24h，过滤，干燥去除水分至含水率小于1％，得矿物原料；
S5、二次煅烧：将步骤s4制得的矿物原料进行二次煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为2.5小时，冷却至室温；
S6、球磨：将s5中的矿物原料在14000r/min的转速下球磨至颗粒粒径为420nm，既得纳米级负离子材料。
墙衣用纳米负离子功能纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料混合：将负离子材料、柔顺剂、整理剂、氯化铵、聚乙烯醇、去离子水按顺序加入，混合均匀，得到混合剂；
S2、纺纱：用s1得到的混合剂对纤维进行喷洒，平衡24h后，采用人工混合的方法进行调匀、打卷、气流纺纺纱，即得到直径为1.8mm的成品纱。
实施例5
本实施例提供的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，包括纤维115份、负离子材料28份、柔顺剂4份、整理剂3份、氯化铵0.7份、聚乙烯醇7份、去离子水165份。
其中，纤维包括：木纤维15份、棉纤维10份、大豆纤维10份、竹纤维20份、蚕丝15份、兔毛纤维10份、涤纶5份、氨纶5份、腈纶5份、尼龙5份、芳纶5份、维纶5份、丙纶5份；
负离子材料包括：锗石10份、电气石4份、海底砂矿4.5份、角闪石3份、蛋白石2份、叶腊石2份、稀土2.5份。
负离子材料由以下步骤制备：
S1、粉碎：将配方重量份的锗石、电气石、海底砂矿、角闪石、蛋白石、叶腊石、稀土混合后粉碎成粒径180μm的混合原料；
S2、煅烧：将s1中的混合原料在680℃下煅烧2h，然后冷却至室温，用球磨机制成粒径为55μm的颗粒；
S3、制备悬浮液：加入适量的去离子水，搅拌制成55％的悬浮液，然后用浓度为10％的NaOH溶液调节悬浮液pH至9，经微波处理2h，磁力振荡1h，再用浓度为10％的HCl溶液调节悬浮液pH至6，经微波处理2h，超声振荡2h，最后用浓度为15％的小苏打溶液中和悬浮液pH至7；
S4、干燥：将s3制得的悬浮液在1700r/min的转速下离心30min，静置24h，过滤，干燥去除水分至含水率小于1％，得矿物原料；
S5、二次煅烧：将步骤s4制得的矿物原料进行二次煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为2小时，冷却至室温；
S6、球磨：将s5中的矿物原料在17000r/min的转速下球磨至颗粒粒径为470nm，既得纳米级负离子材料。
墙衣用纳米负离子功能纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料混合：将负离子材料、柔顺剂、整理剂、氯化铵、聚乙烯醇、去离子水按顺序加入，混合均匀，得到混合剂；
S2、纺纱：用s1得到的混合剂对纤维进行喷洒，平衡24h后，采用人工混合的方法进行调匀、打卷、用气流纺工艺纺纱，即得到成品纱。
实验1
采用本发明提供的纳米负离子功能纤维材料制作墙衣，并对墙衣的负氧离子浓度、耐磨强度、抑菌抗菌和紫外线穿透率做了实验，实验结果如图1；其中，耐磨强度的测试通过耐洗刷次数测定；负离子浓度采用日本专业负离子测试仪KEC-900在不同的时间测定20次所得数据的平均值。
由图1可知，由本发明的最佳实施例为实施3，由实施例3制备的墙衣释放的负离子浓度是市面上购得的墙衣的4倍；耐磨性为2000次。接近市面上的涂料的耐磨性，是在墙衣同类产品的2倍；抗菌能力高达90％；紫外线穿透率低至0.45％。
实验2
由于墙衣释放负离子的持久性难以测定，本实验分别将实施例3制作的墙衣和市面上购得的墙衣经强风、日照、弱酸碱腐蚀以及热、冷水浸泡处理3日，然后整理测得二者的负离子浓度分别为：市面上购得的墙衣：1560个/cm3，由实施例3制作的墙衣：20000个/cm3；可见由本发明制备的墙衣的耐久性为20000/24000＝83.34％，市面上购得的墙衣的耐久性为1560/6000＝26.00％，因此，可以得出在市面上的墙衣释放负离子至少为5年的情况下，本发明制作的墙衣可以释放负离子至少16年。
本发明制作的墙衣在整体感觉上，清除异味能力、净化空气能力更强，其释放的负离子的效果让人身心舒畅，特别说明的是本发明制作的墙衣的纤维具有特殊的纹理质感更美观。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：纤维80-120份、负离子材料20-30份、柔顺剂2-5份、整理剂2-5份、防霉剂0.5-1份、交联剂5-10份、去离子水50-180份。
2.根据权利要求1所述的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，其特征在于，所述纤维为天然纤维和人工合成纤维；所述天然纤维为天然植物纤维、天然动物纤维或二者的组合物，所述天然植物纤维为植物的根、茎、叶、籽、皮、浆果所制天然纤维，所述天然动物纤维为动物的毛发和/或分泌物所制天然纤维；所述人工纤维选自涤纶、氨纶、腈纶、尼龙、芳纶、维纶、丙纶中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，其特征在于，所述负离子材料由以下比例份的原料组成：锗石20-45％、电气石10-20％、海底砂矿15-40％、角闪石5-15％、蛋白石5-25％、叶腊石10-25％、稀土5-10％。
4.根据权利要求1或3所述的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，其特征在于，所述负离子材料由以下步骤制备：
S1、粉碎：将配方重量份的锗石、电气石、海底砂矿、角闪石、蛋白石、叶腊石、稀土混合后粉碎成粒径100-200μm的混合原料；
S2、煅烧：将s1中的混合原料在500-700℃下煅烧1-2h，然后冷却至室温，用球磨机制成粒径为30-60μm的颗粒；
S3、制备悬浮液：加入适量的去离子水，搅拌制成40-60％的悬浮液，然后用浓度为10％的NaOH溶液调节悬浮液pH至9，经微波处理2h，磁力振荡1h，再用浓度为10％的HCl溶液调节悬浮液pH至6，经微波处理2h，超声振荡2h，最后用浓度为15％的小苏打溶液中和悬浮液pH至7；
S4、干燥：将s3制得的悬浮液在1500-2000r/min的转速下离心30min，静置24h，过滤，干燥去除水分至含水率小于1％，得矿物原料；
S5、二次煅烧：将步骤s4制得的矿物原料进行二次煅烧，煅烧温度为600-900℃，煅烧时间为2-3小时，冷却至室温；
S6、球磨：将s5中的矿物原料在12000-20000r/min的转速下球磨至颗粒粒径为400-500nm，既得纳米级负离子材料。
5.根据权利要求1所述的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，其特征在于，所述防霉剂为氯化铵。
6.根据权利要求1所述的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，其特征在于，所述交联剂为聚乙烯醇。
7.根据权利要求1所述的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料，其特征在于，所述墙衣用纳米负离子功能纤维材料的负离子浓度为12000-25000个/cm3。
8.一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料混合：将负离子材料、柔顺剂、整理剂、防霉剂、交联剂、去离子水按顺序加入，混合均匀，得到混合剂；
S2、纺纱：用s1得到的混合剂对纤维进行喷洒，平衡24h后，采用人工混合的方法进行调匀、打卷、纺纱，即得成品纱。
9.根据权利要求8所述的一种墙衣用纳米负离子功能纤维材料的制备方法，其特征在于，所述纺纱工艺采用气流纺。
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