專利名稱：：負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代科學(xué)證明，空氣負(fù)離子能有效提高動(dòng)植物包括人類的免疫能力，促進(jìn)健康，當(dāng)人們通過呼吸將負(fù)離子空氣送進(jìn)肺泡時(shí)，能剌激神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生良好效應(yīng)，經(jīng)血液循環(huán)把所帶電荷送到全身組織細(xì)胞中，能改善心肌功能，增強(qiáng)心肌營養(yǎng)和細(xì)胞代謝，提高免疫能力。人吸入一定濃度的負(fù)離子能調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)功能，促進(jìn)血液循環(huán)，使人精力充沛，健康長壽。表1列出負(fù)離子空氣濃度與環(huán)境及人類健康之間的關(guān)系。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>除此之外，空氣負(fù)離子還有抑制細(xì)菌生長，凈化、清新空氣的功能。因此引起國內(nèi)外專家的研究興趣，有關(guān)的研究層出不窮。現(xiàn)有技術(shù)中，中國國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利申請公告中公告了《負(fù)離子橡膠復(fù)合材料及其制備方法》專利申請，專利申請?zhí)枮?00410089146.4，該發(fā)明的主要組份為橡膠和由天然蛋白石葉巖制備的負(fù)離子添加劑。另外，中國國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利申請公告中公告了《納米硅橡膠制品及其制備方法》專利申請，專利申請?zhí)枮?3139797.2，該發(fā)明的主要組份為硅橡膠納米負(fù)離子粉，納米銀粉，和磁性材料
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料，其特征在于包含硅酮液體、負(fù)離子粉體及偶聯(lián)劑，其中負(fù)離子粉體的重量為硅酮液體重量的0.5%至11%，而偶聯(lián)劑的重量則為負(fù)離子粉體重量的1%至2%。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種制備負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料的方法，其特征在于包括如下步驟(l)將負(fù)離子粉體加入到高速混合機(jī)內(nèi)，并加以攪拌；(2)加進(jìn)1%至2%(例如1%)負(fù)離子粉體重量的硅烷類偶聯(lián)劑，對負(fù)離子粉體進(jìn)行偶聯(lián)處理，時(shí)間為20-60分鐘；(3)收集經(jīng)偶聯(lián)劑處理的負(fù)離子粉體；(4)加入硅酮液體的組成物到一容器內(nèi)，再加入經(jīng)步驟(1)所得的負(fù)離子粉體，然后采用機(jī)械混合方式在室溫下混合30至60分鐘，使容器內(nèi)各個(gè)組份混合均勻；(5)將由步驟(4)所得的混合均勻的含有負(fù)離子粉體的硅酮液體注入模具里，再用抽真空方式去除硅酮液體里面夾帶的空氣；及(6)將由步驟(5)所得含有負(fù)離子粉體的硅酮液體連同模具固化及脫模。根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了由具有熱電效應(yīng)及/或壓電效應(yīng)的天然礦石經(jīng)過粉碎分選制得的負(fù)離子粉體在制備負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料及產(chǎn)品的應(yīng)用。本發(fā)明所用硅酮液體為雙組分的套裝材料，例如美國道康寧(DOWCORNING)SYLGARD160A和B硅酮彈性體，其由兩部分液體組分組成，當(dāng)兩組分以1:l重量比或體積比充分混合時(shí)，混合液體會(huì)固化為柔性彈性體。本發(fā)明所用負(fù)離子粉體采用由具有熱電效應(yīng)及/或壓電效應(yīng)的天然礦石經(jīng)過粉碎分選制得的負(fù)離子粉體，其粒子直徑范圍為O.02-5ym。該負(fù)離子粉體主要由氧化物(包括金屬氧化物和氧化硅)和鹽類物質(zhì)(如硅酸鹽)組成。某些天然礦石由于在其晶體表面存在微電極(micro-electrodes)，故此呈現(xiàn)熱電效應(yīng)(pyroelectriceffect)及/或壓電效應(yīng)(piezoelectriceffect)的現(xiàn)象。因此在有溫度和壓力變化的情況下(即使微小的變化)即能引起晶體成分之間的電勢差，這靜電高達(dá)ioo萬電子伏特，從而使空氣發(fā)生電離，被擊中的電子附著于鄰近的水和氧氣分子并使它轉(zhuǎn)化為空氣負(fù)離子，即負(fù)氧離子。這些天然礦石表面能產(chǎn)生空氣負(fù)離子，卻不會(huì)產(chǎn)生過量的幅射或臭氧，因而適合經(jīng)粉碎分選，作為本發(fā)明所用的負(fù)離子粉體。由于來自不同產(chǎn)地的負(fù)離子粉體的組成不同，這些負(fù)離子粉體表面產(chǎn)生的空氣負(fù)離子濃度量明顯不同。其中一種適合使用于制備本發(fā)明的負(fù)離子粉體為上海滬正納米科技有限公司銷售的負(fù)離子粉體。另外三種適合使用于制備本發(fā)明的負(fù)離子粉體從中國河北省靈壽縣購得。本發(fā)明所用偶聯(lián)劑為硅烷類偶聯(lián)劑，其包含硅、碳、氫、及氧等原子，包括可從江蘇晨光偶聯(lián)劑有限公司或南京裕德恒精細(xì)化工有限公司購得的KH-550及KH-570。其中KH-550的化學(xué)名稱為y_氨丙基三乙氧基硅烷，而其分子式為NH2(CH2)3Si(0CH2CH5)3。至于KH-570，其化學(xué)名稱為y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，而其分子式則為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>本發(fā)明所述負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料的制備方法，基本上包括如下步驟(1)將一定量的負(fù)離子粉體加入到高速混合機(jī)內(nèi)，如上所言，負(fù)離子粉體采用由具有熱電效應(yīng)及或壓電效應(yīng)的天然礦石，經(jīng)過粉碎分選制得，其粒子直徑范圍為O.02-5ym。該負(fù)離子粉體主要由氧化物(包括金屬氧化物和氧化硅)和鹽類物質(zhì)(如硅酸鹽)組成。在攪拌狀態(tài)下，由加料口滴加由1%至2%(例如1%)負(fù)離子粉體重量的硅烷類偶聯(lián)劑(例如KH-550或KH-570)，對負(fù)離子粉體進(jìn)行偶聯(lián)處理，時(shí)間為20-60分鐘，然后收集經(jīng)偶聯(lián)劑處理的負(fù)離子粉體待用；(2)將一定量的重量比為1比1的硅酮液體組合物(美國道康寧SYLGARD160A和B硅酮彈性體)加入到一容器內(nèi)，再加入經(jīng)步驟(1)所得的負(fù)離子粉體，其重量為上述硅酮液體組合物總重量的0.5-11.1%，然后采用機(jī)械混合方式在室溫下混合30-60分鐘，使容器內(nèi)各個(gè)組份混合均勻待用；(3)將由步驟(2)所得的混合均勻的含有負(fù)離子粉體的硅酮液體注入到模具里面，再用抽真空方式(例如在28英寸汞柱，(即約94，820N/m2)，的真空度下抽氣)，去除硅酮液體里面夾帶的空氣待用；(4)將由步驟(3)所得含有負(fù)離子粉體的硅酮液體連模具在如表2所列條件下固化及脫模，從而獲得具有一定形狀的負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料。表2固化溫度固化時(shí)間25°C24小時(shí)50°C4-6小時(shí)IO(TC1-2小時(shí)150°C0.5-1小時(shí)經(jīng)過離子測試儀測試證實(shí)，采用上述步驟所制備的負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料的表面可以持續(xù)產(chǎn)生空氣負(fù)離子。具體實(shí)施方式實(shí)施例1-5實(shí)施例1-5所用的第一種從中國河北省靈壽縣購得的負(fù)離子粉體的化學(xué)組成列于表3。表3化學(xué)元素氧鋁硅磷鈣釔鋯鑭銫含量(wt%)35.972.463.3715.761.241.352.0610.4627.33(1)將100克的負(fù)離子粉體加入到高速混合機(jī)內(nèi)，然后在攪拌狀態(tài)下，由加料口滴5加1克的硅烷類偶聯(lián)劑，對負(fù)離子粉體進(jìn)行偶聯(lián)處理，時(shí)間為30分鐘，然后收集經(jīng)偶聯(lián)劑處理的負(fù)離子粉體待用；(2)將總重量為200克的重量比為1比1的硅酮液體組合物(美國道康寧[DOWCORNING]SYLGARD160A和B硅酮彈性體)加入到同一容器內(nèi)，再加入經(jīng)步驟(1)所得的負(fù)離子粉體，使硅酮液體中負(fù)離子粉體含量分別為0.5wt%(實(shí)施例l);1.0wt%(實(shí)施例2);2.0wt%(實(shí)施例3);4.0wt%(實(shí)施例4);8.0wt%(實(shí)施例5);然后采用機(jī)械混合方式在室溫下混合30分鐘，使容器內(nèi)各個(gè)組份混合均勻待用；(3)分別將重量為20克的由步驟(2)所得硅酮液體注入到直徑為85mm的圓片形模具里面，用抽真空方式，在28英寸汞柱，即約94，820N/m2的真空度下抽氣，去除硅酮液體里面夾帶的空氣待用；(4)將由步驟(3)所得含有負(fù)離子粉體的硅酮液體連模具在25t:條件下固化24小時(shí)以后，脫模，從而獲得直徑為85mm，厚度為2.5_3.0mm的圓片狀負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料。表4列出了在溫度為23-25t:及相對濕度為60-62X的條件下，用離子測試儀(日本，EB-15)測得的由步驟(4)所得圓片狀負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料表面的空氣負(fù)離子濃度(連續(xù)十次測試結(jié)果的平均值)。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表5列出了在溫度為23-25t:及相對濕度為50±5%的條件下，用電子拉伸機(jī)(Instron5567)根據(jù)ASTMD638，測得的負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料的拉伸性能與負(fù)離子粉體含量的關(guān)系。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表5列出的結(jié)果說明，負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料與純的硅酮彈性體比較，其拉伸性能變化不大。實(shí)施例6-10實(shí)施例6-10所用的第二種從中國河北省靈壽縣購得的負(fù)離子粉體的化學(xué)組成列于表6。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>除了所用負(fù)離子粉體不同外，實(shí)施例6-10的實(shí)施步驟同實(shí)施例1-5的相同。表7列出了在溫度為23-25t:及相對濕度為60-62%的條件下，用離子測試儀(日本，EB-15)測得的由步驟(4)所得圓片狀負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料表面的空氣負(fù)離子濃度(連續(xù)十次測試結(jié)果的平均值)。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例11-15實(shí)施例11-15所用的第三種從中國河北省靈壽縣購得的負(fù)離子粉體的化學(xué)組成列于表8。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>除了所用負(fù)離子粉體不同外，實(shí)施例11-15的實(shí)施步驟同實(shí)施例1-5的相同。表9列出了在溫度為23-25°〇及相對濕度為60-62%的條件下，用離子測試儀(日本，EB-15)測得的由步驟(4)所得圓片狀負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料表面的空氣負(fù)離子濃度(連續(xù)十次測試結(jié)果的平均值)。表9<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本發(fā)明的負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料可用作制造保健產(chǎn)品及防偽產(chǎn)品。例如，可把這種復(fù)合材料配置于家庭用的水療設(shè)備，以使在水療過程中同時(shí)提供空氣負(fù)離子，促進(jìn)用者之健康。若用作制造防偽產(chǎn)品，廠商可把按實(shí)施例3，4，9，10或15所得的負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料制成商標(biāo)標(biāo)簽，以離子測試儀(日本，EB-15)測試，其表面的空氣負(fù)離子濃度讀數(shù)均超過1，OOO，而非由負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料制成的商標(biāo)標(biāo)簽，其表面的空氣負(fù)離子濃度讀數(shù)均遠(yuǎn)低于100，由此可以此分辨商品之真?zhèn)巍?quán)利要求一種負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料，其特征在于包含硅酮液體、負(fù)離子粉體及偶聯(lián)劑，其中負(fù)離子粉體的重量為硅酮液體重量的0.5％至11％，而偶聯(lián)劑的重量則為負(fù)離子粉體重量的1％至2％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料，其特征在于該硅酮液體由兩部分液體以i:i重量比或體積比混合而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料，其特征在于該負(fù)離子粉體由具有熱電效應(yīng)及/或壓電效應(yīng)的天然礦石經(jīng)過粉碎分選制得，而其粒子直徑范圍為0.02_5踐。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料，其特征在于該負(fù)離子粉體主要由氧化物和鹽類物質(zhì)組成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料，其特征在于該氧化物為金屬氧化物或氧化硅，而該鹽類物質(zhì)為硅酸鹽。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料，其特征在于該偶聯(lián)劑為硅烷類偶聯(lián)劑。7.—種制備負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料的方法，其特征在于包括如下步驟(1)將負(fù)離子粉體加入到高速混合機(jī)內(nèi)，并加以攪拌；(2)加進(jìn)1%至2%(例如1%)負(fù)離子粉體重量的硅烷類偶聯(lián)劑，對負(fù)離子粉體進(jìn)行偶聯(lián)處理，時(shí)間為20-60分鐘；(3)收集經(jīng)偶聯(lián)劑處理的負(fù)離子粉體；(4)加入硅酮液體的組成物到一容器內(nèi)，再加入經(jīng)步驟(1)所得的負(fù)離子粉體，然后采用機(jī)械混合方式在室溫下混合30至60分鐘，使容器內(nèi)各個(gè)組份混合均勻；(5)將由步驟(4)所得的混合均勻的含有負(fù)離子粉體的硅酮液體注入模具里，再用抽真空方式去除硅酮液體里面夾帶的空氣；及(6)將由步驟(5)所得含有負(fù)離子粉體的硅酮液體連同模具固化及脫模。8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于含有負(fù)離子粉體的硅酮液體連同模具的固化條件為25°C24小時(shí)50°C4-6小時(shí)IO(TC1-2小時(shí)150°C0.5-1小時(shí)9.由具有熱電效應(yīng)及/或壓電效應(yīng)的天然礦石經(jīng)過粉碎分選制得的負(fù)離子粉體在制備負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料及產(chǎn)品的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明公開了一種負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明通過在硅酮液體內(nèi)添加一定量經(jīng)偶聯(lián)劑處理的負(fù)離子粉體，經(jīng)過機(jī)械混合，使負(fù)離子粉體均勻的分散在硅酮液體里，并把該硅酮液體注入到不同模具里面，再用抽真空方式去除硅酮液體里面夾帶的空氣，最后通過室溫下固化或者在高溫下加速固化、脫模，從而得到負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料。本發(fā)明所用硅酮液體為雙組分硅酮液體，所用負(fù)離子粉體由具有熱電效應(yīng)及/或壓電效應(yīng)的天然礦石經(jīng)過粉碎分選制得，所用偶聯(lián)劑為硅烷類偶聯(lián)劑。用本發(fā)明制得負(fù)離子硅酮彈性體復(fù)合材料及制品具有持續(xù)產(chǎn)生空氣負(fù)離子的功能，這使得該材料及制品有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，例如，用該材料制造保健產(chǎn)品及防偽產(chǎn)品。文檔編號C08K3/00GK101735614SQ200810173690公開日2010年6月16日申請日期2008年11月7日優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日發(fā)明者馮繼云,吳嘉名申請人:納米及先進(jìn)材料研發(fā)院有限公司