CN111072301B - 新型高效释放负氧离子的复合材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型高效释放负氧离子的复合材料，包括以下原料成分制得：三聚氰胺、氰尿酸、稀土氧化物；制备方法包括以下步骤：将三聚氰胺溶解于溶剂中，形成第一溶液，将氰尿酸溶解于溶剂中，形成第二溶液，将所述第一溶液和所述第二溶液混合，搅拌，过滤，洗涤，干燥，得超分子粉末；将超分子粉末和稀土氧化物粉末混合，置于N2气氛下，升温，煅烧，冷却至室温，碾碎，得新型高效释放负氧离子的复合材料；还提供了一种新型高效释放负氧离子的复合材料在无机环保粉末涂料中的应用。本发明提供的释放负氧离子的复合材料具有高效产生负氧离子、不具有放射性的有益效果。

Description

新型高效释放负氧离子的复合材料及其应用
技术领域
本发明涉及无机涂料领域，具体涉及一种新型高效释放负氧离子的复合材料及其应用。
背景技术
随着生产和生活方式的现代化，更多的工作和文娱体育活动都可在室内进行，因此，室内空气质量对人体健康的关系就显得更加密切和重要。虽然室内污染物的浓度往往较低，但由于接触时间很长，其累积接触量很高，尤其是老、幼、病、残等体弱人群，机体抵抗力较低，户外活动机会少，因此，室内空气质量的好坏与人们的健康关系更为重要。
负氧离子在医学界被称为“空气维他命”，对人体健康非常有益。负氧离子产生原理主要有放电(闪电)、射线、光电效应、喷泉、瀑布、人工负离子技术等都能使周围空气电离，获得多余电子而带负电荷的氧气离子，它是空气中的氧分子结合自由电子而形成的[O2 -(H2O)n或OH(H2O)n或CO4 -(H2O)n]。科学研究发现，负氧离子可补充脂质被抢夺电子，起到抗衰老作用；负氧离子可补充蛋白质被抢夺的电子，恢复失常的细胞功能；同样负氧离子也可补充被抢夺的基因电子，防止癌变。
如申请号为201610944117.4专利名称为“一种抗菌型负氧离子粉末涂料”中记载的通过在涂料组分中添加负氧离子抗菌剂，显著提高了粉末涂料的抗菌性能；如申请号201611271919.X专利名称为“一种负氧离子地毯”、申请号为201810124155.4专利名称为“一种负离子地板”、申请号为201720703115.6专利名称为“环保型负氧离子石膏板”中记载的在型材中添加具有释放负氧离子功能的材料，使型材产品具有了释放负离子的功能；如申请号为201810296116.2专利名称为“一种户外负氧离子涂料”中记载原料组分包括聚合物乳液，电气石粉末，钛酸酯偶联剂等，产品刷涂后产生的空气负离子浓度高，功效持久；如申请号为201810011495.6专利名称为“水性森林负氧离子真石漆及其制备方法”中记载主要以硅丙乳液、去离子水、负氧离子添加剂、增稠剂等材料制备的水性森林负氧离子真石漆，具有持续释放负氧离子、祛除空气中污染物的特点，但是它们都具有一定的放射性，目前市场上释放负氧离子的材料主要为掺有电气石(托玛琳)粉体的复合材料，也是具有一定的放射性，尚且没有文献及专利报道关于具有高效释放负氧离子且不具有放射性复合材料。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种新型高效释放负氧离子的复合材料，以三聚氰胺和氰尿酸为前驱体，利用管式炉中氮气保护下的自生成气氛，采用一步热聚合法制备出多孔的红细胞状的类石墨相氮化碳纳米片复合材料，解决现有技术中释放负氧离子的材料具有放射性的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种新型高效释放负氧离子的复合材料，按摩尔份计，包括以下原料成分制得：1份三聚氰胺、1～1.02份氰尿酸、0.1～0.5份稀土氧化物；
制备方法包括以下步骤：(1)将三聚氰胺溶解于溶剂中，形成第一溶液，将氰尿酸溶解于溶剂中，形成第二溶液，将所述第一溶液和所述第二溶液混合，110～120℃下搅拌20～30min，过滤，洗涤，干燥，得超分子粉末；
(2)将超分子粉末和稀土氧化物粉末放入坩埚中混合，置于N2气氛下，升温，煅烧，自然冷却至室温，碾碎，得新型高效释放负氧离子的复合材料。
进一步地，所述稀土氧化物粉末的粒度范围为45～75μm。
进一步地，所述稀土氧化物包括氧化铈粉末、氧化镨粉末、氧化铽粉末，所述氧化铈、所述氧化镨、所述氧化铽摩尔比例范围1:1～3:1～3。
进一步地，步骤(1)中的溶剂为二甲基亚砜，所述三聚氰胺与溶解所述三聚氰胺的所述溶剂的摩尔比为1:2～4，所述氰尿酸与溶解所述氰尿酸的所述溶剂的摩尔比为1:1～3。
进一步地，步骤(1)中洗涤的试剂为乙醇。
进一步地，步骤(1)中干燥的温度为60℃，干燥时间为4～6h。
进一步地，步骤(2)中升温速率为2.3～5℃/min，步骤(2)中煅烧的温度为520～550℃，煅烧时间为4h。
进一步地，所述新型高效释放负氧离子的复合材料的粒度范围为45～75μm。
还提供一种新型高效释放负氧离子的复合材料在无机环保粉末涂料中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：利用稀土氧化物表面稀土元素可变价态并且由可见光响应光催化剂进行修饰，提供稀土元素价态变化所需的电子，促使复合材料电离空气分子，释放负氧离子，提供一种高效产生负离子、不具有放射性的复合材料。
附图说明
图1是本发明其中一个技术方案的释放负氧离子的复合材料的微观形貌图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和图例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种新型高效释放负氧离子的复合材料，按重量份计，包括以下原料成分制得：1份三聚氰胺、1.02份氰尿酸、0.1份稀土氧化物；
所述稀土氧化物粉末的粒度范围为45μm；
所述稀土氧化物包括氧化铈粉末、氧化镨粉末、氧化铽粉末，所述氧化铈、所述氧化镨、所述氧化铽摩尔比范围1:1:1。
新型高效释放负氧离子的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将3mol三聚氰胺溶解于6mol的二甲基亚砜(DMSO)中，形成第一溶液，同时，将3mol氰尿酸溶解于3mol的DMSO中，形成第二溶液，将第一溶液和第二溶液混合，在110℃下搅拌20min，过滤，用乙醇洗涤，60℃干燥4h，得超分子粉末，电镜下观察粒径为5～10μm；
将超分子粉末放入坩埚中，同时加入粒径为45μm的0.3mol混合的氧化铈粉末、氧化镨粉末、氧化铽粉末，氧化铈、氧化镨、氧化铽的摩尔比为1:1:1，并在N2气氛下，以2.3℃/min的加热速率升温，520℃煅烧4h后，自然冷却至室温，将产品收集并碾碎成45μm的粉末，得释放负氧离子的复合材料，其微观形貌图如图1所示。
实施例2
一种新型高效释放负氧离子的复合材料，按重量份计，包括以下原料成分制得：1份三聚氰胺、1.02份氰尿酸、0.3份稀土氧化物；
所述稀土氧化物粉末的粒度范围为75μm；
所述稀土氧化物包括氧化铈粉末、氧化镨粉末、氧化铽粉末，所述氧化铈、所述氧化镨、所述氧化铽摩尔比范围1:2:2。
新型高效释放负氧离子的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将3mol三聚氰胺溶解于9mol的DMSO中，形成第一溶液，同时，将3mol氰尿酸溶解于6mol的DMSO中，形成第二溶液，将第一溶液和第二溶液混合，在120℃下搅拌20min，过滤，用乙醇洗涤，60℃干燥4h，得超分子粉末，粉末为白色；
将超分子粉末放入坩埚中，同时加入粒径为60μm的0.9mol混合的氧化铈粉末、氧化镨粉末、氧化铽粉末，氧化铈、氧化镨、氧化铽的摩尔比为1:2:2，并在N2气氛下，以5℃/min的加热速率升温，530℃煅烧4h后，自然冷却至室温，将产品收集并碾碎成60μm的粉末，得释放负氧离子的复合材料。
实施例3
一种新型高效释放负氧离子的复合材料，按重量份计，包括以下原料成分制得：1份三聚氰胺、1.02份氰尿酸、0.5份稀土氧化物；
所述稀土氧化物粉末的粒度范围为55μm；
所述稀土氧化物包括氧化铈粉末、氧化镨粉末、氧化铽粉末，所述氧化铈、所述氧化镨、所述氧化铽摩尔比例范围1:3:3。
新型高效释放负氧离子的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3mol三聚氰胺溶解于12mol的DMSO中，形成第一溶液，同时，将3mol氰尿酸溶解于9mol的DMSO中，形成第二溶液，将第一溶液和第二溶液混合，在120℃下搅拌20min，过滤，用乙醇洗涤，60℃干燥4h，得超分子粉末，粉末为白色；
(2)将超分子粉末放入坩埚中，同时加入粒径为75μm的1.5mol混合的氧化铈粉末、氧化镨粉末、氧化铽粉末，氧化铈、氧化镨、氧化铽的重量比为1:3:3，并在N2气氛下，以2.3℃/min的加热速率升温，550℃煅烧4h后，自然冷却到室温，将产品收集并碾碎成75μm粉末，得释放负氧离子的复合材料。
选取实施例1制备的负氧离子释放符合材料依据国家标准GB6566-2010进行放射性检测，所得检测数据：内照射指数Ira为0.08，外照射指数Ir为0.01，满足国家建材标准。
<试验例>
将实施例1制备的新型高效释放负氧离子的复合材料按照2～5％比例添加到无机粉末涂料中，搅拌混合均匀，进行涂敷施工，然后进行检测，数据如下：
Figure GDA0002798992460000051
以上实验结果表明，新型高效释放负氧离子的复合材料能够释放负离子，具有清新室内空气的作用。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高效释放负氧离子的复合材料，其特征在于，按摩尔份数计，包括以下原料成分制得：1份三聚氰胺、1~1.02份氰尿酸、0.1~0.5份稀土氧化物；
制备方法包括以下步骤：（1）将三聚氰胺溶解于溶剂中，形成第一溶液，将氰尿酸溶解于溶剂中，形成第二溶液，将所述第一溶液和所述第二溶液混合，110~120℃下搅拌20~30min，过滤，洗涤，干燥，得超分子粉末；
将超分子粉末和稀土氧化物粉末放入坩埚中混合，置于N2气氛下，升温，煅烧，自然冷却至室温，碾碎，得高效释放负氧离子的复合材料。
2.如权利要求1所述的高效释放负氧离子的复合材料，其特征在于，所述稀土氧化物粉末的粒度范围为45~75 μm。
3.如权利要求1所述的高效释放负氧离子的复合材料，其特征在于，所述稀土氧化物包括氧化铈粉末、氧化镨粉末、氧化铽粉末，所述氧化铈、所述氧化镨、所述氧化铽摩尔比范围为1:1~3:1~3。
4.如权利要求1所述的高效释放负氧离子的复合材料，其特征在于，步骤（1）中的溶剂为二甲基亚砜，所述三聚氰胺与溶解所述三聚氰胺的所述溶剂的摩尔比为1:2~4，所述氰尿酸与溶解所述氰尿酸的所述溶剂的摩尔比为1:1~3。
5.如权利要求1所述的高效释放负氧离子的复合材料，其特征在于，步骤（1）中洗涤的试剂为乙醇。
6.如权利要求1所述的高效释放负氧离子的复合材料，其特征在于，步骤（1）中干燥的温度为60℃，干燥时间为4~6 h。
7.如权利要求1所述的高效释放负氧离子的复合材料，其特征在于，步骤（2）中升温速率为2.3~5℃/min，步骤（2）中煅烧的温度为520~550℃，煅烧时间为4 h。
8.如权利要求1所述的高效释放负氧离子的复合材料，其特征在于，所述高效释放负氧离子的复合材料的粒度范围为45~75 μm。
9.如权利要求1~8任一项所述的高效释放负氧离子的复合材料在无机环保粉末涂料中的应用。
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