專利名稱：遠紅外保健高分子復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有遠紅外保健功能的高分子復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
近年來，納米改性技術(shù)取得了很大的發(fā)展，無機納米粒子改性高分子材料引起了研究者的廣泛興趣，尤其是ABS樹脂、PVC樹脂的納米改性成為研究熱點。納米粒子由于其粒徑在納米尺度，具有很大的比表面積和高表面活性等結(jié)構(gòu)特征，當(dāng)與高分子材料復(fù)合成高分子/納米復(fù)合材料時，產(chǎn)生納米效應(yīng)，從而有利于實現(xiàn)對高分子材料各項性能的全面高性能化和功能化改性。檢索文獻《抗菌ABS納米復(fù)合材料的研究及應(yīng)用》、《PVC/CaCO3納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的研究》中都采用了納米改性技術(shù)，使復(fù)合材料得到功能化改性和力學(xué)性能的提高。檢索中國專利申請?zhí)?3144315.X《有保健功能的塑料簽字筆、水筆、自動鉛筆的配方及制作方法》中采用了遠紅外陶瓷粉做為無機填料加進丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、PC、AS塑料中。并應(yīng)用于簽字筆、水筆、自動鉛筆的制作上，達到對人體手部和腕部的理療保健作用。其配方中遠紅外陶瓷粉的添加量為4％以上，且要在80度下反應(yīng)10小時，遠紅外的發(fā)射率達到70％-80％。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種對樹脂基復(fù)合材料進行納米改性，使復(fù)合材料的各項性能得到改善，同時使復(fù)合材料具有遠紅外的保健功能的遠紅外保健高分子復(fù)合材料。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的遠紅外保健高分子復(fù)合材料，包括樹脂基復(fù)合材料，在所述的樹脂基復(fù)合材料中混合有粒徑為1～200納米的納米遠紅外陶瓷粉末，其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有4～25份納米遠紅外陶瓷粉末。
其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有4～20份納米遠紅外陶瓷粉末。
其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有6～15份納米遠紅外陶瓷粉末。
當(dāng)其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有20～25份納米遠紅外陶瓷粉末時，需添加鈦酸酯類偶聯(lián)劑2份。
所述的樹脂基復(fù)合材料為ABS樹脂、PVC樹脂、聚苯乙烯、聚丙烯或聚乙烯類樹脂。
由于納米遠紅外陶瓷粉末具有豐富的納米級微孔，并且具有很大的比表面積，從而可實現(xiàn)納米遠紅外陶瓷粉末對ABS樹脂和PVC樹脂的高性能化和功能化的納米改性。由于遠紅外陶瓷粉末的遠紅外發(fā)射率的高低主要取決于其原料配方的不同，遠紅外陶瓷粉末是由20余種無機化合物及微量金屬或特定的天然礦石分別以不同的比例配合燒結(jié)而成的，不同的原料組成及配比的遠紅外陶瓷粉末的遠紅外法向全輻射發(fā)射率是不同的。實驗使用特殊配方的納米遠紅外陶瓷粉末的遠紅外線法向全輻射發(fā)射率大于97％時，制備出的納米復(fù)合材料及塑料制品在室溫25攝式度時的遠紅外法向全輻射發(fā)射率大于92％，同時復(fù)合材料的拉伸、沖擊等力學(xué)性能得到了不同程度的明顯改善。
綜上所述，本發(fā)明是一種對樹脂基復(fù)合材料進行納米改性，使復(fù)合材料的各項性能得到改善，同時使復(fù)合材料具有遠紅外的保健功能的遠紅外保健高分子復(fù)合材料。
具體實施例方式
在樹脂基復(fù)合材料中混合有粒徑為1～200納米的納米遠紅外陶瓷粉末，其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有4～25份納米遠紅外陶瓷粉末，當(dāng)其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有20～25份納米遠紅外陶瓷粉末時，需添加鈦酸酯類偶聯(lián)劑2份進行表面處理。
具體混合實施方案1、采用熔融共混的方法，在樹脂與各助劑的混料過程中加入納米遠紅外陶瓷粉末，在強力剪切的混合設(shè)備中混合成均勻一致的分散體系。各種輔料的投入按照其作用原理和原來的工藝程序，按順序加入混合設(shè)備后，再加入納米遠紅外陶瓷粉末。納米遠紅外陶瓷粉末與PVC樹脂或ABS樹脂先低溫混合，再升溫到樹脂的軟化溫度以上進行熔融共混。從而得到用于生產(chǎn)塑料制品的融混料，接下來，按照其原來的作用原理和成型工藝，生產(chǎn)出制品。
對于PVC/納米遠紅外陶瓷粉末復(fù)合材料及制品將干燥好的PVC粉料、加工助劑及一定比例的遠紅外陶瓷粉末按照其作用原理按順序(一般按照PVC→增塑劑→穩(wěn)定劑、潤滑劑→色料→其他加工助劑的順序，不同的生產(chǎn)設(shè)備以及不同的制品生產(chǎn)中順序又有差異)加入混合設(shè)備后，在混合設(shè)備中攪拌或捏合5～10min，出料溫度控制在110℃左右。再將混好的料于150～170℃下在混煉機中混煉10min，可進一步通過熱壓成型、注塑成型等成型工藝得到復(fù)合材料或用于生產(chǎn)塑料制品的熔混料。混好的料也可不經(jīng)過熔融共混而直接進入成型階段。以下為主體原料配方
PVC 100 份DOP(或DBP)0～100 份硬脂酸鋇 1 份硬脂酸鉛 2 份納米遠紅外陶瓷粉末4～25 份配方中增塑劑、穩(wěn)定劑等助劑可根據(jù)實際生產(chǎn)中不同的生產(chǎn)設(shè)備以及不同制品的性能差異而進行調(diào)整。
對于ABS/納米遠紅外陶瓷粉末復(fù)合材料及制品先按一定配方將ABS樹脂與穩(wěn)定劑、潤滑劑在高速捏合機中捏合，再將捏合料與經(jīng)過干燥預(yù)處理的納米遠紅外陶瓷粉在混煉機上混煉10～15min，混煉溫度保持160～180℃，從而得到用于生產(chǎn)塑料制品的熔混料。納米遠紅外陶瓷粉也可以在加入其他輔料后加入捏合機中一起捏合，捏合好的料可不經(jīng)過熔融共混而直接進入成型階段。以下為主體原料配方ABS 100 份液體石蠟0.5 份硬脂酸鋅2 份納米遠紅外陶瓷粉末 4～25 份配方中增塑劑、潤滑劑等助劑可根據(jù)實際生產(chǎn)中不同的生產(chǎn)設(shè)備以及不同制品的性能差異而進行調(diào)整。
聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯類樹脂可在公知的工藝配方中加進6～25份的納米遠紅外陶瓷粉末即可。
在以上配方中，納米遠紅外陶瓷粉末的添加范圍可以為4～25份，最佳添加比例為6～12份。納米遠紅外陶瓷粉末的添加量為20～25份時需添加鈦酸酯類偶聯(lián)劑2份。而從實驗結(jié)果看當(dāng)納米遠紅外陶瓷粉末的添加量在6份以上時材料即可產(chǎn)生大于92％的遠紅外發(fā)射率，材料的力學(xué)性能也有明顯的提高。納米遠紅外陶瓷粉末添加量大于12份時，納米粒子易團聚，不利于復(fù)合材料力學(xué)性能的提高，也不利于節(jié)省原料。納米遠紅外陶瓷粉末添加量小于12份時納米遠紅外陶瓷粉末所以只要混合過程比較到位，納米遠紅外陶瓷粉末在基體中分散均勻，且不影響其他助劑的分散性，與樹脂及其他加工助劑的相融性也很好，還可以改善材料的力學(xué)、流變性能，沒有必要在加工過程中添加分散劑或?qū)h紅外陶瓷粉末進行表面改性，以節(jié)省原料，簡化工藝，降低生產(chǎn)成本。
2、也可采用機械共混的方法，將納米遠紅外陶瓷粉末與穩(wěn)定劑、填充劑、顏料和少量增塑劑混合成漿料，在三輥研漿機中按照原來的工藝研磨到一定細度后加入混合設(shè)備中充分攪拌，控制溫度為30℃。穩(wěn)定劑可以是硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅以及有機錫類等熱塑性塑料工業(yè)中常用的穩(wěn)定劑；增塑劑可以是鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯等；填充劑可以是超細云母粉、CACO2、高嶺土、GF、CF等。該方法尤其適用于搪塑類玩具的生產(chǎn)。
3、也可以在濃縮母粒的生產(chǎn)過程中加入納米遠紅外陶瓷粉末。即在樹脂和大量顏料或其他配料的混合過程中加入納米遠紅外陶瓷粉末制備出新型的濃縮母料，再應(yīng)用于塑料制品的生產(chǎn)過程中。
納米遠紅外陶瓷粉末加入前要經(jīng)過干燥預(yù)處理，在恒溫干燥箱或其他恒溫干燥設(shè)備中60℃下脫水干燥1～2小時。
將以上工藝配方應(yīng)用于生活塑料制品的生產(chǎn)中，使制品具有遠紅外保健功能，制作相關(guān)生活塑料制品的工藝用大眾公知的技術(shù)。遠紅外線的法向全輻射發(fā)射率的測試溫度為25℃



應(yīng)用實例一遠紅外保健塑料玩具的開發(fā)近年來，玩具行業(yè)發(fā)展迅速，國內(nèi)外市場潛力巨大。但隨著社會對兒童健康的進一步關(guān)注和國際上對玩具各項性能指標(biāo)的制定，國內(nèi)玩具面臨著安全性、衛(wèi)生性等嚴峻考驗，市場迫切需求研發(fā)出附加值高、安全環(huán)保的塑料玩具。
若在玩具的生產(chǎn)過程中——樹脂與各配料的共混過程中加進納米遠紅外陶瓷粉末，得到一種具有遠紅外保健功能的塑料玩具。各種輔料的投入按照其作用原理和原來的工藝程序，按順序加入混合設(shè)備后，再加入納米遠紅外陶瓷粉末。加進納米遠紅外陶瓷粉末，使玩具具有提高肌體免疫力、抑制細菌病毒、促進血液循環(huán)和新陳代謝等遠紅外線的保健功效，勢必會增進塑料玩具的市場競爭力。
應(yīng)用實例二遠紅外保健塑料耳機的開發(fā)目前市場上充斥的功能耳機，大致分為三類(1)方便型，2)設(shè)計型3)音質(zhì)型但是目前消費者廣泛反映耳機聽久后有不適感，主要是耳機聽久了易引起耳部疲勞、聽力減退、聽力損傷等癥狀。解決這一問題的功能，將是日后最具潛力的市場切入點。
我們知道耳部集中了人體絕大部分的穴位，若在塑料耳機外殼的生產(chǎn)過程中——樹脂與各配料的共混過程中加進納米遠紅外陶瓷粉末，得到一種具有遠紅外保健功能的耳機。各種輔料的投入按照其作用原理和原來的工藝程序，按順序加入混合設(shè)備后，再加入納米遠紅外陶瓷粉末。發(fā)射出的遠紅外線具有刺激耳部穴位以達到按摩保健的作用，同時還具有提高肌體免疫力、抑制細菌病毒、促進血液循環(huán)和新陳代謝等遠紅外線的保健功效，從而使我們的耳朵得到很好的保護，同時也增加了耳機的附加值，有利于提高其市場競爭力。
比如在以下的工藝流程中，納米遠紅外陶瓷粉末可以在工藝過程中的(1)處與穩(wěn)定劑、填充劑、顏料和少量增塑劑混合成漿料，在三輥研漿機中研磨。也可以在工藝中的(2)處加入遠紅外陶瓷粉末，此時的納米遠紅外陶瓷粉末還可以溶于可揮發(fā)法性的有機溶劑中(比如無水乙醇或增塑劑等)再噴入混合器中進行混合。
權(quán)利要求
1.一種遠紅外保健高分子復(fù)合材料，包括樹脂基復(fù)合材料，在所述的樹脂基復(fù)合材料中混合有粒徑為1～200內(nèi)米的納米遠紅外陶瓷粉末，其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有4～25份納米遠紅外陶瓷粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠紅外保健高分子復(fù)合材料，其特征是其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有4～20份納米遠紅外陶瓷粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠紅外保健高分子復(fù)合材料，其特征是其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有6～15份納米遠紅外陶瓷粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠紅外保健高分子復(fù)合材料，其特征是當(dāng)其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有20～25份納米遠紅外陶瓷粉末時，添加鈦酸酯類偶聯(lián)劑2份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的遠紅外保健高分子復(fù)合材料，其特征是所述的樹脂基復(fù)合材料為ABS樹脂、PVC樹脂、聚苯乙烯、聚丙烯或聚乙烯類樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種遠紅外保健高分子復(fù)合材料，包括樹脂基復(fù)合材料，在樹脂基復(fù)合材料中混合有粒徑為1～200納米的納米遠紅外陶瓷粉末，其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有4～25份納米遠紅外陶瓷粉末。當(dāng)其組成比例為在100份樹脂基復(fù)合材料混合有20～25份納米遠紅外陶瓷粉末時，添加鈦酸酯類偶聯(lián)劑2份。由于納米遠紅外陶瓷粉末具有豐富的納米級微孔，并且具有很大的比表面積，從而可實現(xiàn)納米遠紅外陶瓷粉末對ABS樹脂和PVC樹脂的高性能化和功能化的納米改性。本發(fā)明是一種對樹脂基復(fù)合材料進行納米改性，使復(fù)合材料的各項性能得到改善，同時使復(fù)合材料具有遠紅外的保健功能的遠紅外保健高分子復(fù)合材料。
文檔編號C08L23/00GK101058663SQ20071003492
公開日2007年10月24日 申請日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日
發(fā)明者岑仕美 申請人:中南大學(xué)