一种负氧离子阴极复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及负氧离子，尤其是涉及一种负氧离子阴极复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、现有的主动型负氧离子发生技术原理主要是将输入的直流或交流电经过特殊处理后，通过脉冲式电路和高压隔离等线路升为交流高压，然后通过特殊等级电子材料整流滤波后得到纯净的直流负高压。该直流负高压连接到金属或碳元素制作的释放尖端，利用尖端直流高压产生高电晕，高速地放出大量的电子。这些电子无法长久存在于空气中，立刻会被空气中的氧分子捕捉，从而生成空气负离子。

2、主动型负氧离子发生技术的应用非常广泛，不仅可以用于改善室内空气质量，还可以用于改善汽车等交通工具的乘坐环境。此外，负离子发生器在医疗、保健等领域也有一定的应用。然而，主动型负氧离子技术应用于室内空间存在如下问题：1)负离子发生机需要消耗大量电能，造成能源消耗；2)负离子在空间存在时间极短，无法靠机器实现空间内的负氧离子全覆盖；3)负离子发生机长期处于高压放电转态，设备极易损坏，后期维护成本高；4)负离子发生机运转会产生臭氧，不利于健康；5)负离子发生机会造成噪声及气流扰动，体验感较差。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种负氧离子阴极复合材料及其制备方法和应用，该复合材料能够使纳米电气石最大程度地活化分散，提高了纳米电气石释放负氧离子的能力，使空间内的负离子浓度和覆盖面积大大提高。

2、本发明的负氧离子阴极复合材料，包括如下重量份的组分：改性丙烯酸乳液45-55份，消泡剂0.5-2份，n,n-二甲基-β-羟乙基十八酰胺γ丙基季铵硝酸盐1.5-2.5份，改性纳米电气石粉25-35份和叔碳酸乙烯酯15-25份。

3、优选地，本发明的负氧离子阴极复合材料，包括如下重量份的组分：改性丙烯酸乳液50份，消泡剂1-2份，n,n-二甲基-β-羟乙基十八酰胺γ丙基季铵硝酸盐2份，改性纳米电气石粉28-30份和叔碳酸乙烯酯17-20份。

4、进一步地，改性纳米电气石粉由纳米电气石粉和硼酸盐组成，纳米电气石粉与硼酸盐的重量比为(3-5)：(5-7)；纳米电气石粉的粒径为1000-3000目，例如为2000目。

5、纳米电气石是结构和成分复杂的含硼硅酸盐矿物，属于三方晶系。由于电气石中存在5个多面体，当作用于晶体表面的压力或温度发生变化时，其内部的多面体将发生扭曲，其中扭曲最大的是t多面体，因而在垂直于c轴的两个晶体端面上出现了极化电荷，宏观表现为电气石周围存在不受外界电场影响的永久性静电场。

6、当作用于晶体表面的压力或温度发生变化时，外界的应力作用或晶体的热膨胀可使电气石晶体中的单向极轴c轴发生极化，晶体中的带电粒子发生相对位移，沿c轴方向出现正负电荷中心偏移，导致晶体总电极矩发生变化，产生的极化电荷远大于自发极化效应，从而使得电气石具有了压电效应和热释电效应，拥有较强的远红外辐射功能。同时，温度和压力变化还会引起电气石晶体的电势差，使周围空气发生电离，被击中的电子作用于邻近的水和氧分子并使它转化为负氧离子。

7、此外，研究表明：纳米电气石粉释放负氧离子的能力与其粒径大小及分布具有极大的关系；本发明采用叔碳酸乙烯酯和改性丙烯酸乳液作为低温分散附着载体并复配消泡剂，在恒温超声波下搅拌能使纳米电气石粉最大程度地活化分散，进而提高纳米电气石释放负氧离子的能力，使空间内的负离子浓度大大提高。

8、n,n-二甲基-β-羟乙基十八酰胺γ丙基季铵硝酸盐的分子式如下：

9、

10、n,n-二甲基-β-羟乙基十八酰胺γ丙基季铵硝酸盐能够均匀分布在pvc及纳米电气石涂层中，其分子结构及阴离子特性使其能像弹簧一样将负氧离子弹射到空气中，使负氧离子的分散更加均匀广阔，显著提高了空间内的负离子覆盖面积。此外，n,n-二甲基-β-羟乙基十八酰胺γ丙基季铵硝酸盐和叔碳酸乙烯酯能够提高壁布的成膜性，壁布的外观和品质更佳。

11、本发明还提供上述负氧离子阴极复合材料的制备方法，包括：按重量份将各组分混合，随后在超声波条件下搅拌均匀；其中，搅拌时的温度为30-40℃，搅拌时间为20-40min。

12、本发明还提供一种负氧离子阴极复合浆料，包括如下重量份的组分：上述负氧离子阴极复合材料10-20份和印刷介质80-90份；优选地，印刷介质为水性丙烯酸类印刷介质。

13、本发明还提供上述负氧离子阴极复合浆料的制备方法，包括：按重量份将各组分混合后搅拌均匀；优选地，搅拌速度为1100-1300r/min，搅拌混合时间为5-15min。

14、本发明还提供上述负氧离子阴极复合材料或上述负氧离子阴极复合浆料在制备被动式负氧离子壁布中的应用。

15、本发明还提供一种被动式负氧离子壁布的制备方法，包括如下步骤：

16、s1：将上述负氧离子阴极复合浆料均匀涂布至壁布表面；

17、s2：对涂布后的壁布进行干燥、冷却，制得被动式负氧离子壁布。

18、步骤s1中，负氧离子阴极复合浆料的涂布量为20-25g/m2；壁布的制备方法包括：采用壁布涂层组合物制备pvc膜，将制备的pvc膜趁热热贴复合至基布上，通过冷却辊进行冷却，制得壁布。

19、壁布涂层组合物包括如下重量份的组分：pvc树脂100份，对苯二甲酸二辛酯(dotp)30-35份，环氧大豆油4-6份，复合型钙锌稳定剂2-3份，石粉18-30份，氢氧化铝28-32份，环保阻燃剂4-6份，钛白粉13-15份和硬脂酸0.2-0.4份。

20、优选地，壁布涂层组合物包括如下重量份的组分：pvc树脂100份，对苯二甲酸二辛酯(dotp)30-32份，环氧大豆油4-5份，复合型钙锌稳定剂2-3份，石粉20-30份，氢氧化铝28-30份，环保阻燃剂5份，钛白粉14份和硬脂酸0.2-0.3份。

21、进一步地，复合型钙锌稳定剂包括钙锌稳定剂和钡锌稳定剂，复合型钙锌稳定剂中钙锌稳定剂与钡锌稳定剂的质量比为1：(1-2)。

22、更具体地，制备壁布包括如下步骤：

23、a)按重量份将壁布涂层组合物中的各组分加入高搅混炼设备中搅拌混合，制得混合料；

24、b)将混合料输送至密炼室中进行密炼，密炼后输送至双辊挤出机中进行混炼，制得混炼物料；

25、c)将混炼物料输送至压膜机进行压膜，将压膜形成的膜热贴至基布上，随后通过冷却辊进行冷却，再通过凹版印刷机进行印刷和压花，制得壁布。

26、步骤a)中，在40-50℃下保温搅拌混合4-6min。

27、步骤b)中，在130-140℃下密炼5-10min；混炼时间为3-5min。

28、步骤c)中，热贴温度为165-185℃，优选为170-180℃；印刷温度为100-120℃，压花温度为185-205℃，优选为200-205℃。

29、上述壁布涂层组合物能够提高pvc膜的成膜质量和与基布之间的贴合效果，贴合的牢固性和耐久性好，提高了壁布的质量；同时，在制备pvc膜的过程中直接趁热将pvc膜热贴复合至基布上，能够有效避免传统冷胶复合时的voc和静电的产生，避免了voc和静电带来的消耗负氧离子及影响产品质量等不利影响；此外，采用先正常印刷压花再处理负氧离子材料的方式，能够最大限度地利用负氧离子材料激发负氧离子的特性，进而提高被动式负氧离子壁布的负氧离子效果。

30、步骤s2中，根据壁布纹理深浅程度设置车速(即印刷辊的线速度)为15-25米/分，优选为20-25米/分；温度为100-150℃，优选为130-150℃；干燥温度为100-120℃，干燥时间为20-25s。

31、本发明通过优化负氧离子阴极复合材料的组成和被动式负氧离子壁布的制备工艺，使用不同的分子材料，利用空气中的温度差和压力差，使材料表面形成负氧离子，并通过阴极静电分子官能团实现电子弹射，使负氧离子能在空间内分布得更加开阔；同时，利用壁布需要整屋装修的实用性特点，从而实现整个空间内、在不使用电能或其它化学能的情况下大量被动释放负氧离子，使整个空间实现高负氧离子环境，既具有整体空间的和谐与美观，也具有高负氧离子的健康环境，安静无噪声，无气流扰动，体验感极佳。