CN114011690A - 一种带有生物磁和矿元素材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物磁材料技术领域，公开了一种带有生物磁和矿元素材料及其制备工艺，且所述材料包括：位于内部的多孔复合磁珠以及包裹于所述多孔复合磁珠外表壁上的功能覆膜；所述多孔复合磁珠包括如下质量份数的原料：改性纳米磁粉15～30份、改性聚氨酯45～70份、致孔剂8～12份、分散剂5～9份、交联剂2～4份；所述功能覆膜由如下质量份数的原料组成：聚合物乳液50～84份、分散剂0.1～5份、改性天然矿山纳米微粒10～30份、无机填料5～10份、助剂0.9～5份；综上，多孔复合磁珠会形成多个重叠式的并与人体磁场相适应的均匀弱磁场，而功能覆膜则能有效释放负离子、微量元素及远红外线，有效保证了本发明材料具有双重保健效果。
Description
技术领域
本发明属于生物磁材料技术领域，具体涉及一种带有生物磁和矿元素材料及其制备工艺。
背景技术
目前，随着经济的快速发展以及人们生活水平的提高，安全与保健也越来越受关注，因此具有各种保健功能的材料以及产品已成为研究的热点。
麦饭石、电气石及太极石等均是一种天然矿山矿石，其中富含有多种人体所必须的微量元素和矿物元素，且还能实现远红外线的释放，能够有效促进血液微循环与新陈代谢；
生物磁医学是研究磁场作用于人体的生理效应，并利用人体在磁场作用下产生反应的机理实现磁路疏通以及平衡调节，进而达到磁疗保健的效果。
综上，在本发明中可实现上述矿石与生物磁的综合利用，并藉以提出一种具有多功能保健效果的材料。
发明内容
鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明的目的在于提供一种带有生物磁和矿元素材料及其制备工艺。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种带有生物磁和矿元素材料，包括：
位于内部的多孔复合磁珠，且所述多孔复合磁珠包括如下质量份数的原料：改性纳米磁粉15～30份、改性聚氨酯45～70份、致孔剂8～12份、分散剂5～9份、交联剂2～4份；
包裹于所述多孔复合磁珠外表壁上的功能覆膜，且所述功能覆膜由如下质量份数的原料组成：聚合物乳液50～84份、分散剂0.1～5份、改性天然矿山纳米微粒10～30份、无机填料5～10份、助剂0.9～5份。
优选的，所述改性纳米磁粉为采用表面活化剂和硅烷偶联剂依次改性处理的活化纳米磁粉，且所述表面活化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基二醇酰胺中的一种或混合物。基于该改性处理，使得纳米磁粉能够均匀分散于改性聚氨酯内部，有效避免团聚现象，进而使得每一个多孔复合磁珠中均能通过多个均匀分布的改性纳米磁粉形成多个均匀叠合的弱磁场，由此保证每一个多孔复合磁珠的磁场均衡。
优选的，所述改性聚氨酯由有机硅乳化液与聚氨酯共聚改性获得，且所述有机硅乳化液包括质量比2～2.5∶1的乳化剂和苯基三氯硅烷。
优选的，在所述多孔复合磁珠的孔洞内填充有缓释胶囊。
优选的，所述缓释胶囊包括：苯乙烯壁材；芬芳内容物，且所述芬芳内容物包裹于所述苯乙烯壁材内部。
优选的，所述芬芳内容物为本草植物精油。
优选的，所述聚合物乳液由聚合物溶解于溶剂中形成；且所述溶剂选用水、甲醇、乙醇、甲苯、丙酮中的一种或几种；所述聚合物选用聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯醇中的一种或几种。
优选的，所述改性天然矿山纳米微粒为经钛酸酯偶联剂改性后的天然矿石纳米微粒，且天然矿石采用麦饭石、电气石、太极石中的一种或几种。具体为将天然矿石纳米微粒浸渍在钛酸酯偶联剂中10～30min，以此完成改性，并达到均匀分散、避免团聚的效果。
优选的，所述无机填料为轻质碳酸钙或/和沉淀硫酸钡；其中二者混合使用时，碳酸钙的用量不超过整个无机填料的10％。
优选的，所述助剂包括质量比为1∶1～4的流平剂和固化剂。
一种带有生物磁和矿元素材料的制备工艺，包括：
S1.制备多孔复合磁珠：
按质量份数混合如下原料：改性纳米磁粉15～30份、改性聚氨酯45～70份、致孔剂8～12份、分散剂5～9份、交联剂2～4份；
混合后送入高速造粒机中，在80～100℃的温度下捏合造粒；
造粒成型后置于真空干燥室内，在80～120℃的温度下干燥4～8h，除去颗粒中的致孔剂，获得多孔复合磁珠；
S2.制备功能涂料：
按质量份数称取如下原料：聚合物乳液50～84份、分散剂0.1～5份、改性天然矿山纳米微粒10～30份、无机填料5～10份、助剂0.9～5份；
将所述改性天然矿山纳米微粒加入所述聚合物乳液中，超声分散得到混合乳液；
将所述分散剂、无机填料和助剂加入混合乳液中，搅拌混合均匀，得到功能涂料；
S3.将所述功能涂料均匀涂覆于所述多孔复合磁珠外表壁上，烘干获得外表壁上包裹有功能覆膜的多孔复合磁珠，即所需的带有生物磁和矿元素材料。
另外，本发明还提供一种带有生物磁和矿元素材料的应用：用于制备按摩保健设备。例如：按摩棒，在按摩棒表面嵌入有本发明材料，使得按摩棒表面形成凸起的按摩磁珠。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明所提供的材料包括位于内部的多孔复合磁珠、以及包裹于多孔复合磁珠外表壁上的功能覆膜，其中：多孔复合磁珠中的改性纳米磁粉会形成多个重叠式的并与人体磁场相适应的均匀弱磁场，而功能覆膜中的改性天然矿石纳米微粒及无机填料能有效释放负离子、微量元素及远红外线；综上，有效保证了本发明材料具有远红外线和生物磁的双重保健效果。
针对上述多孔复合磁珠，在其孔洞内还填充有能够缓释芬芳的缓释胶囊，由此有效改善本发明材料的实际使用感受；其中，芬芳内容物优选为本草植物精油，从而达到利用本草植物芬芳来祛疫养生、保健理疗的目的。
另外，针对本发明所提供的材料，还具有制备工艺流程简单、操作方便的优点。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种带有生物磁和矿元素材料，包括：
由15份改性纳米磁粉、70份改性聚氨酯、8份致孔剂、5份分散剂、2份交联剂混合形成的位于内部的多孔复合磁珠；
由84份聚合物乳液、0.1份分散剂、10份改性天然矿石纳米微粒、5份无机填料、0.3份流平剂、0.6份固化剂混合形成的包裹于多孔复合磁珠外表壁上的功能覆膜。
一种带有生物磁和矿元素材料的制备工艺，包括：
S1.制备多孔复合磁珠：
选取十二烷基苯磺酸钠为表面活化剂，加水制备表面活化剂溶液，并调节表面活化剂溶液的PH值为4，将纳米磁粉浸泡至表面活化剂溶液中浸泡活化10min，活化后取出纳米磁粉晾干；将晾干后的纳米磁粉与硅烷偶联剂1∶1混合，持续搅拌20min后获得改性纳米磁粉；
将乳化剂和苯基三氯硅烷以2∶1的比例加入超声乳化装置中超声乳化1h，得到有机硅乳化液；将有机硅乳化液与聚氨酯1∶1混合，搅拌升温至65℃共聚得到改性聚氨酯；
按质量份数混合15份改性纳米磁粉、70份改性聚氨酯、8份致孔剂、5份分散剂、2份交联剂；
混合后送入高速造粒机中，在80℃的温度下捏合造粒；
造粒成型后置于真空干燥室内，在80℃的温度下干燥8h，除去颗粒中的致孔剂，获得多孔复合磁珠；
以苯乙烯为壁材，以本草植物精油为芬芳内容物，制备缓释胶囊；
将缓释胶囊与多孔复合磁珠超声分散于二氯甲烷溶液中，升温搅拌去除二氯甲烷溶液，得到孔洞内负载有缓释胶囊的多孔复合磁珠。
S2.制备功能涂料：
将聚氨酯溶解于甲醇中，并在超声乳化装置中超声乳化0.5h，获得聚合物乳液；
取麦饭石、电气石、太极石中的一种或几种，粉碎筛选得到天然矿石纳米微粒；利用矿油1∶1稀释钛酸酯偶联剂；将天然矿石纳米微粒浸渍在稀释后的钛酸酯偶联剂中10min，得到改性天然矿石纳米微粒；
按质量份数称取84份聚合物乳液、0.1份分散剂、10份改性天然矿石纳米微粒、5份无机填料、0.3份流平剂、0.6份固化剂；
将改性天然矿石纳米微粒加入聚合物乳液中，超声分散得到混合乳液；
将分散剂、无机填料和助剂加入混合乳液中，搅拌混合均匀，得到功能涂料。
S3.将步骤S2获得的功能涂料均匀涂覆于步骤S1获得的多孔复合磁珠外表壁上，烘干获得外表壁上包裹有功能覆膜的多孔复合磁珠，即所需的带有生物磁和矿元素材料。
实施例2
一种带有生物磁和矿元素材料，包括：
由18份改性纳米磁粉、64份改性聚氨酯、9份致孔剂、6份分散剂、3份交联剂混合形成的位于内部的多孔复合磁珠；
由72份聚合物乳液、2份分散剂、16份改性天然矿石纳米微粒、7份无机填料、1份流平剂、2份固化剂混合形成的包裹于多孔复合磁珠外表壁上的功能覆膜。
一种带有生物磁和矿元素材料的制备工艺，包括：
S1.制备多孔复合磁珠：
选取十二烷基苯磺酸钠为表面活化剂，加水制备表面活化剂溶液，并调节表面活化剂溶液的PH值为5，将纳米磁粉浸泡至表面活化剂溶液中浸泡活化20min，活化后取出纳米磁粉晾干；将晾干后的纳米磁粉与硅烷偶联剂1∶1混合，持续搅拌22min后获得改性纳米磁粉；
将乳化剂和苯基三氯硅烷以2∶1的比例加入超声乳化装置中超声乳化1.5h，得到有机硅乳化液；将有机硅乳化液与聚氨酯1∶1混合，搅拌升温至67℃共聚得到改性聚氨酯；
按质量份数混合18份改性纳米磁粉、64份改性聚氨酯、9份致孔剂、6份分散剂、3份交联剂；
混合后送入高速造粒机中，在90℃的温度下捏合造粒；
造粒成型后置于真空干燥室内，在100℃的温度下干燥7h，除去颗粒中的致孔剂，获得多孔复合磁珠；
以苯乙烯为壁材，以本草植物精油为芬芳内容物，制备缓释胶囊；
将缓释胶囊与多孔复合磁珠超声分散于二氯甲烷溶液中，升温搅拌去除二氯甲烷溶液，得到孔洞内负载有缓释胶囊的多孔复合磁珠。
S2.制备功能涂料：
将聚氨酯溶解于甲醇中，并在超声乳化装置中超声乳化1h，获得聚合物乳液；
取麦饭石、电气石、太极石中的一种或几种，粉碎筛选得到天然矿石纳米微粒；利用矿油1∶1稀释钛酸酯偶联剂；将天然矿石纳米微粒浸渍在稀释后的钛酸酯偶联剂中18min，得到改性天然矿石纳米微粒；
按质量份数称取72份聚合物乳液、2份分散剂、16份改性天然矿石纳米微粒、7份无机填料、1份流平剂、2份固化剂；
将改性天然矿石纳米微粒加入聚合物乳液中，超声分散得到混合乳液；
将分散剂、无机填料和助剂加入混合乳液中，搅拌混合均匀，得到功能涂料。
S3.将步骤S2获得的功能涂料均匀涂覆于步骤S1获得的多孔复合磁珠外表壁上，烘干获得外表壁上包裹有功能覆膜的多孔复合磁珠，即所需的带有生物磁和矿元素材料。
实施例3
一种带有生物磁和矿元素材料，包括：
由25份改性纳米磁粉、53份改性聚氨酯、11份致孔剂、8份分散剂、3份交联剂混合形成的位于内部的多孔复合磁珠；
由60份聚合物乳液、4.2份分散剂、24份改性天然矿石纳米微粒、8份无机填料、0.8份流平剂、3份固化剂混合形成的包裹于多孔复合磁珠外表壁上的功能覆膜。
一种带有生物磁和矿元素材料的制备工艺，包括：
S1.制备多孔复合磁珠：
选取十二烷基苯磺酸钠为表面活化剂，加水制备表面活化剂溶液，并调节表面活化剂溶液的PH值为5，将纳米磁粉浸泡至表面活化剂溶液中浸泡活化25min，活化后取出纳米磁粉晾干；将晾干后的纳米磁粉与硅烷偶联剂1∶1混合，持续搅拌25min后获得改性纳米磁粉；
将乳化剂和苯基三氯硅烷以2∶1的比例加入超声乳化装置中超声乳化1.5h，得到有机硅乳化液；将有机硅乳化液与聚氨酯1∶1混合，搅拌升温至68℃共聚得到改性聚氨酯；
按质量份数混合25份改性纳米磁粉、53份改性聚氨酯、11份致孔剂、8份分散剂、3份交联剂；
混合后送入高速造粒机中，在95℃的温度下捏合造粒；
造粒成型后置于真空干燥室内，在110℃的温度下干燥5h，除去颗粒中的致孔剂，获得多孔复合磁珠；
以苯乙烯为壁材，以本草植物精油为芬芳内容物，制备缓释胶囊；
将缓释胶囊与多孔复合磁珠超声分散于二氯甲烷溶液中，升温搅拌去除二氯甲烷溶液，得到孔洞内负载有缓释胶囊的多孔复合磁珠。
S2.制备功能涂料：
将聚氨酯溶解于甲醇中，并在超声乳化装置中超声乳化2h，获得聚合物乳液；
取麦饭石、电气石、太极石中的一种或几种，粉碎筛选得到天然矿石纳米微粒；利用矿油1∶1稀释钛酸酯偶联剂；将天然矿石纳米微粒浸渍在稀释后的钛酸酯偶联剂中24min，得到改性天然矿石纳米微粒；
按质量份数称取60份聚合物乳液、4.2份分散剂、24份改性天然矿石纳米微粒、8份无机填料、0.8份流平剂、3份固化剂；
将改性天然矿石纳米微粒加入聚合物乳液中，超声分散得到混合乳液；
将分散剂、无机填料和助剂加入混合乳液中，搅拌混合均匀，得到功能涂料。
S3.将步骤S2获得的功能涂料均匀涂覆于步骤S1获得的多孔复合磁珠外表壁上，烘干获得外表壁上包裹有功能覆膜的多孔复合磁珠，即所需的带有生物磁和矿元素材料。
实施例4
一种带有生物磁和矿元素材料，包括：
由30份改性纳米磁粉、45份改性聚氨酯、12份致孔剂、9份分散剂、4份交联剂混合形成的位于内部的多孔复合磁珠；
由50份聚合物乳液、5份分散剂、30份改性天然矿石纳米微粒、10份无机填料、1份流平剂、4固化剂混合形成的包裹于多孔复合磁珠外表壁上的功能覆膜。
一种带有生物磁和矿元素材料的制备工艺，包括：
S1.制备多孔复合磁珠：
选取十二烷基苯磺酸钠为表面活化剂，加水制备表面活化剂溶液，并调节表面活化剂溶液的PH值为6，将纳米磁粉浸泡至表面活化剂溶液中浸泡活化30min，活化后取出纳米磁粉晾干；将晾干后的纳米磁粉与硅烷偶联剂1∶1混合，持续搅拌30min后获得改性纳米磁粉；
将乳化剂和苯基三氯硅烷以2∶1的比例加入超声乳化装置中超声乳化2h，得到有机硅乳化液；将有机硅乳化液与聚氨酯1∶1混合，搅拌升温至70℃共聚得到改性聚氨酯；
按质量份数混合30份改性纳米磁粉、45份改性聚氨酯、12份致孔剂、9份分散剂、4份交联剂；
混合后送入高速造粒机中，在100℃的温度下捏合造粒；
造粒成型后置于真空干燥室内，在120℃的温度下干燥4h，除去颗粒中的致孔剂，获得多孔复合磁珠；
以苯乙烯为壁材，以本草植物精油为芬芳内容物，制备缓释胶囊；
将缓释胶囊与多孔复合磁珠超声分散于二氯甲烷溶液中，升温搅拌去除二氯甲烷溶液，得到孔洞内负载有缓释胶囊的多孔复合磁珠。
S2.制备功能涂料：
将聚氨酯溶解于甲醇中，并在超声乳化装置中超声乳化3h，获得聚合物乳液；
取麦饭石、电气石、太极石中的一种或几种，粉碎筛选得到天然矿石纳米微粒；利用矿油1∶1稀释钛酸酯偶联剂；将天然矿石纳米微粒浸渍在稀释后的钛酸酯偶联剂中30min，得到改性天然矿石纳米微粒；
按质量份数称取50份聚合物乳液、5份分散剂、30份改性天然矿石纳米微粒、10份无机填料、1份流平剂、4固化剂；
将改性天然矿石纳米微粒加入聚合物乳液中，超声分散得到混合乳液；
将分散剂、无机填料和助剂加入混合乳液中，搅拌混合均匀，得到功能涂料。
S3.将步骤S2获得的功能涂料均匀涂覆于步骤S1获得的多孔复合磁珠外表壁上，烘干获得外表壁上包裹有功能覆膜的多孔复合磁珠，即所需的带有生物磁和矿元素材料。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种带有生物磁和矿元素材料，其特征在于，包括：
位于内部的多孔复合磁珠，且所述多孔复合磁珠包括如下质量份数的原料：改性纳米磁粉15～30份、改性聚氨酯45～70份、致孔剂8～12份、分散剂5～9份、交联剂2～4份；
包裹于所述多孔复合磁珠外表壁上的功能覆膜，且所述功能覆膜由如下质量份数的原料组成：聚合物乳液50～84份、分散剂0.1～5份、改性天然矿石纳米微粒10～30份、无机填料5～10份、助剂0.9～5份。
2.根据权利要求1所述的一种带有生物磁和矿元素材料，其特征在于：所述改性纳米磁粉为采用表面活化剂和硅烷偶联剂依次改性处理的活化纳米磁粉，且所述表面活化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基二醇酰胺中的一种或混合物。
3.根据权利要求1所述的一种带有生物磁和矿元素材料，其特征在于：所述改性聚氨酯由有机硅乳化液与聚氨酯共聚改性获得，且所述有机硅乳化液包括质量比2～2.5∶1的乳化剂和苯基三氯硅烷。
4.根据权利要求1所述的一种带有生物磁和矿元素材料，其特征在于：在所述多孔复合磁珠的孔洞内填充有缓释胶囊。
5.根据权利要求4所述的一种带有生物磁和矿元素材料，其特征在于，所述缓释胶囊包括：
苯乙烯壁材；
芬芳内容物，且所述芬芳内容物包裹于所述苯乙烯壁材内部。
6.根据权利要求5所述的一种带有生物磁和矿元素材料，其特征在于：所述芬芳内容物为本草植物精油。
7.根据权利要求1所述的一种带有生物磁和矿元素材料，其特征在于：所述聚合物乳液由聚合物溶解于溶剂中形成；且所述溶剂选用水、甲醇、乙醇、甲苯、丙酮中的一种或几种；所述聚合物选用聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯醇中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种带有生物磁和矿元素材料，其特征在于：所述改性天然矿石纳米微粒为经过钛酸酯偶联剂改性后的天然矿石纳米微粒，且天然矿石采用麦饭石、电气石、太极石中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种带有生物磁和矿元素材料，其特征在于：所述助剂包括质量比为1∶1～4的流平剂和固化剂。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的一种带有生物磁和矿元素材料的制备工艺，其特征在于，包括：
S1.制备多孔复合磁珠：
按质量份数混合如下原料：改性纳米磁粉15～30份、改性聚氨酯45～70份、致孔剂8～12份、分散剂5～9份、交联剂2～4份；
混合后送入高速造粒机中，在80～100℃的温度下捏合造粒；
造粒成型后置于真空干燥室内，在80～120℃的温度下干燥4～8h，除去颗粒中的致孔剂，获得多孔复合磁珠；
S2.制备功能涂料：
按质量份数称取如下原料：聚合物乳液50～84份、分散剂0.1～5份、改性天然矿石纳米微粒10～30份、无机填料5～10份、助剂0.9～5份；
将所述改性天然矿石纳米微粒加入所述聚合物乳液中，超声分散得到混合乳液；
将所述分散剂、无机填料和助剂加入混合乳液中，搅拌混合均匀，得到功能涂料；
S3.将所述功能涂料均匀涂覆于所述多孔复合磁珠外表壁上，烘干获得外表壁上包裹有功能覆膜的多孔复合磁珠，即所需的带有生物磁和矿元素材料。
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