【doc】 产生负离子功能材料的研究进展及应用

【doc】 产生负离子功能材料的研究进展及应用 产生负离子功能材料的研究进展及应用 第33卷第1O期 2005年1O月 化工新型材料 NEWCHEMICALMATERIALS V01.33No.10 ?35? 产生负离子功能材料的研究进展及应用 关有俊谭亮何唯平 (1.深圳海川化工科技有限公司,深圳518040;2.建设部建筑涂料工程研究中心,深圳518040) 摘要概述了负离子对人类生存环境的改善作用,针对不同的负离子发生材料进行了分析评 价,并就负离子发生材料的应用领域进行了一些描述和展望. 关键词负离子,电气石,远红外,环境 Advanceinresearchandapplicationofanion-releasingmaterials GuanYoujunTanLiangHeWeiping. (1.ShenzhenOceanpowerChemicalTechnologyCo.,Ltd.,Shenzhen51804 0;2.TheEngineering ResearchCenterofArchitecturalCoatings,MinistryofConstruction,P.RChi na,Shenzhen518040) AbstractImprovementofaniononenvironmentandlivingconditionswasintr oducedinpresentpaper.Different anion-releasingmaterialswerereviewedintermsofpropertiesandrelatedres earch,aswellastheirapplications. Keywordsanion,tourmaline,farinfraredray,environment 在很长的历史时期,地球大气中的正负离子自 动保持着的平衡状态.近百年来,由于工业废弃物 排放,垃圾焚烧,有毒化学成分,电磁辐射污染等已 经成为正离子剧增,负离子锐减的元凶,采取适当的 人工方法增加空气负离子的浓度,是改善地球环境 和保护人类健康有效的补救措施. l负离子的性质及作用 通常情况下,空气分子含有等量的正,负电成 分,呈中性状态.然而,当空气分子受到某些因素的 影响而失去电子时,就成为空气正离子,而那些游离 的自由电子被吸附到空气中的其他分子上.由于氧 分子比氮,二氧化碳等分子更具有亲和性,氧分子便 优先俘获电子而形成负离子,故空气负离子又被称 为氧负离子(即负氧离子). 据专家研究认为,负离子主要有以下作用:?负 离子可使大脑皮层功能加强,工作效益提高,睡眠质 量改善;还可增强脑组织的氧化过程,使其获得更多 的氧.?负离子有明显扩张血管的作用,可解除动 脉血管痉挛,降低血压;还可改善心脏功能.?能使 血中含氧量增加,有利于血氧输送,吸收和利用.? 负离子对呼吸系统影响最明显,因它可提高人的肺 活量,改善和增强肺功能. 2负离子的产生材料及用途 2.1负离子发生器 人造负离子主要采用高压静电场,高频电场,紫 外线,放射线和水的撞击等方法使空气电离,产生负 离子,目前主要是采用负离子发生器.电晕负离子 发生器是在3000V以上的高压下,使空气电离而产 生负离子.这种方法的最大缺点是,产生臭氧副产 物,易诱发动脉硬化和癌症等.过高的负离子浓度 对人体也有不良影响.目前第三代产品在清除室内 有害气体的功能上有所改进,但对室内深度污染的 净化效果还不显着. 2.2天然矿物电气石 1989年,日本学者Kubo[1]首次发现了电气石 存在自发电极,电气石微粒周围存在静电场现象,就 攻关项目:国家科技攻关(2004BA809B0306) 作者简介:关有俊,男,工程师,硕士,主要从事水型涂料助剂,负离子粉 体及涂料的开发研究. 化工新型材料第33卷 此对电气石微粉的电场效应展开了一系列应用研 究,由此兴起了电气石在环境,人体保健领域的研究 新热潮., 电气石是化学通式为NaR.A1eESieOs]EBOs]s (OH,F),晶体属三方晶系的一族环状结构硅酸盐 矿物的总称.式中R代金属阳离子,当R为 Mg外,Fe+或(Li++A1.+)时,分别构成镁电气石, 黑电气石和锂电气石3个端员矿物种.电气石晶体 呈近三角形的柱状,它2个结晶端具有天然的正,负 极性,具有压电性和热释电性(焦电性).电气石的 电场特性,就像磁铁矿矿石一样也是天然的,电气石 的电场强弱可用电极化强度来评价,电极化强度越 大,产生负离子的能力就越强. 电气石的天然电场对空气中的水分子产生微弱 的电解作用,方程式为: 4H2O+4e一2H3O+H2千 H.O(HO?OH)即所谓的”羟基”为碱性负 离子. 在许多应用领域中,电气石往往都是以粉体形 态出现的.实践证明,粉体较细,比表面积较大,其 压电性,热电性发挥的效果更好.然而,由于电气石 超细粉体本身的强极性和颗粒的细微化,它们不易 在非极性物质中分散,因此需要对电气石粉体进行 非极性修饰,以解决其凝聚,分散以及与非极性物质 的相容性问题. 2.3人工合成负离子发生材料 由于电气石产地稀少,其价格昂贵.2004年4 月电气石粉价格是1000目:6810元/t,2000目: 10310元/t,3000目:15100元/t,4000目: 21100元/t.这就限制了电气石粉的大规模应用.目 前,人们对人工合成负离子发生材料的研究开展的 较多,已经取得了一定的成果. 人工合成负离子发生材料是采用2种或2种以 上的天然矿物质,通过一定的加工而合成一种具有 释放负离子和远红外功能的材料.金宗哲等_2]采用 ZnO,CaCO.和A1(OH).相混合,所合成的负离子 粉负离子的产生量约100个/cm.,6h杀菌率最大为 100,其voc净化率最高达50.他们还研制出 一 种稀土激活电气石复合粉体_3],用于建筑物的内 墙装饰材料,室内空气负离子浓度达室外旷野水平. 该空气负离子粉体用于纤维,塑料等,其负离子释放 功能可达到1200个/cm..梁金生等_4]采用新的合 成方法,合成了可同时具有抗菌,活化水,辐射超强 远红外,产生负离子和溶出微量元素等功能的陶瓷 材料.陈荣坤_5]采用电气石,纳米Oz,纳米组装 的无机抗菌剂,氧化铝的配比,把这几种原料混配后 得到超细负离子空气净化材料.经检测,负离子发 射率为2000个/cm.,将其按内墙涂料的l添加, 在面对国家标准l0倍浓度的情况下,经检测120h 对甲醛,氨,苯的去除率达90以上. 3负离子发生材料的用途 3.1建筑业中的应用 在建筑行业中,负离子发生材料主要用于内墙 涂料和腻子中,在这方面国内外都进行了广泛的研 究,并取得了一定的成果. 北京朗诺环保科技有限公司的苍风波_6]采用负 离子涂料添加剂(粉体添加l,料浆添加1.5)制 得了一种负离子乳胶漆,涂刷该乳胶漆的房间负离 子浓度可增加500,1500个/cm.,当甲醛,氨,苯为 GB50325—2001标准的5倍时,96h去除率均大于 90,装修5d后即可人住,抗菌抑菌率均高于95. 广东高科力新材料有限公司_7]研制成功一种负离子 内墙漆,经华南绿色产品认证检测中心和广州市环 境保护科学研究所检测,负离子浓度含量达530个/ cm.以上,使用负离子漆粉刷房间,其负离子浓度可 达到城市公园的水平,对人体有很好的保健作用. 在负离子内墙腻子研究方面,北京市建筑涂料 厂的白树军等_8]将稀土激活高效产生负离子电气石 复合粉体应用于建筑内墙腻子,与产生空气负离子 的内墙涂料联合使用,能更有效地增加空气中的负 离子浓度. 3.2纺织行业中的应用 穿着经过负离子发生微粉整理后的服装,可在 人体周围形成负氧离子的聚集,起到抗菌保健作用. 据日本纤研新闻报道_9],日本松下电器与一家 矿石研究所合作,采用纳米级电气石和一种激发剂 ?昆入聚酯原液中生产出特殊涤纶,开发出一种在”静 置”条件下能源源不断产生负氧离子的织物;日本日 清纺织株式会社新推出的负氧离子产品”ION— AGE”,是将放射性矿石电气石微粉化后,混炼加入 附着在织物上;日本仓敷纺织株式会社将放射性矿 微粉与远红外矿石粉分层附着在织物上,以提高织 物的负离子化效果,生产出”HOLIC”织物,其A4纸 大小的织物在空气中产生的负离子为l50个/cm., 接近森林中负离子的效果.目前国内河南新乡白鹭 第10期关有俊等:产生负离子功能材料的研究进展及应用 化纤集团成功开发出粘胶负离子功能纤维,有长丝, 短纤两大系列产品I1... 孟宪鸿等I11]用超细粉作为无机填料添加剂加 到聚氨酯树脂中制成了负离子合成革,结果表明,混 入奇冰石的聚氨酯合成革可持续释放较高浓度的空 气负离子,对人体健康产生有益作用. 3.3环保方面的应用 由于电气石具有热电性能,能与带电粒子发生 反应,吸附空气中的细小粉尘,可处理工厂废气,净 化水质,处理污水,中和水中的酸碱,用于酸雨,土壤 酸化治理等.如黑色电气石超细粉,粒度为0.1, 15m,在0,70?温度范围内可应用于水净化,医 药,海水淡化等行业.电气石还可以增强饮水活性, 从而广泛用于净化空气,饮用水活性化,污水处理, 农作物施喷等领域. 4结语 负离子对人的健康,长寿及生态的重大影响,已 为国内外医学界专家临床实践所验证.负离子发生 材料还具备有远红外发射功能,是继远红外陶瓷粉 之后的又一新的高技术含量产品.它在工业,农业, 化工,纺织,建材等领域有着广泛的应用前景,预计 它将带动相关产品的发展,并有可能形成具有相当 规模的支柱型产业. 参考文献 [1]NakamuraT,KuboT.EJ].Ferroelectrics,1992,137: 13,31 [2]金宗哲,梁金生,王静.EP].CN1242943A [3]金宗哲,梁金生,冀志江等.EP].CN1386550A [4]梁金生,梁广川,陈国英等.EP].CN1392115A [5]陈荣坤.EP].CN1478755A [6]苍风波.EJ].中国涂料,2004(3):33~35 [7]广东高科力.EJ].建材发展导向,2004,(3):37 [8]白树军,金宗哲,张连松等.EP].CN1398933A [9]日本纺织全力突破纳米技术.EN].中国纺织报,2003 Elo]吴明.负离子纤维前景广阔.EN].2003 El1]孟宪鸿,陈跃华等.EJ].中国皮革,2003,32(21):15~17 收稿日期:2005—03—18 修稿日期:2005-05-09 (上接第31页) 3结论 合成了具有单一五元环结构的OXEP树脂,该 树脂常温下为液体,粘度低;采用酸酐固化剂对其固 化,浇注体具有韧性好,强度高的特点,固化反应活 化能接近于双酚A型环氧树脂E51.OXEP树脂与 T800碳纤维复合材料层间剪切强度达到95MPa,与 T800碳纤维有良好的粘接性能,因此可作为T800 碳纤维复合材料的基体树脂使用. 参考文献 [1]赵宗宝,孙以实.EJ].热固性树脂,1990,(4):14~20 [2]YanY,w.-D.Wen,F.-K.Chang,P.Shyprykevich.EJ].Com— poskes,1999,30(partA):1215~1229 [3]PanCai-Yuan,QiLong-Wu,uuYe.EJ].EuropeanPolymer Journal,1999,36(10):1813~1819 [4]林秀英,候艳秋.EJ].热固性树脂,1992(4):ll,15 [5]孙以实,林秀英,傅增力等.EJ].热固性树脂,1992(2):5,9 [6]冯月兰,亢茂青,殷宁等.EJ].化学世界,1998(7):360~363 [7]朱晶心,曾繁涤.EJ].太原工业大学,1998(1):91~94 [8]吴人洁.[M].上海:上海科学技术出版社,1987 [9]王德中.[M].北京:化学工业出版社,2001 Elo]IkennedyJM,FAbDD,BanedeeA.EJ].JournalofCompos— iteMaterials,1992,26(6):869 收稿日期:2006—06—13 中国工程塑料工业协会塑料助剂专业委员会年会 暨2005年塑料助剂生产与应用技术,信息交流会 会议通知 为了适应市场经济的发展,促进我国塑料助剂行业整体水平的提高,介绍行业动向及最新技术进展, 加强塑料助剂行业业内及与相关行业相互间交流,经研究决定,”中国工程塑料工业协会塑料助剂专业委 员会年会暨2005年塑料助剂生产与应用技术,信息交流会”将于2005年11月8日,11日在南京华东饭 店召开,望专委会各成员单位及各位理事准时出席,也热情欢迎关注塑料助剂产业发展的业内外人士及南 京当地相关企业的人员参加. (中国工程塑料工业协会塑料助剂专业委员会)