负离子添加剂在氮化硼涂料中的应用

 
近年来 ,随着我国经济的发展 , 人民的住房条件有了很大改善 , 住宅产业的兴起 , 为建筑涂料及装饰材料行业的发展提供了巨大的市场空间。但从全国涂料市场销售量来看 , 占有绝对优势的是进口或合资企业的产品 , 国产涂料只能在某一地域范围内有所作为 , 其原因主要是涂料及装饰装修材料不符合环保要求 , 超过国家规定的有害物质的限量标准 , 致使装修后的房间长期不能入住 , 或入住后对人体健康造成危害 , 并引起业主与开发商、装修公司的纠纷不断。 为了解决上述问题 , 消除室内污染给人们健康带来的危害 , 近年来各地在研制低 VOC 、低毒、低污染涂料的同时 , 还开发了各种具有特殊功能的涂料 , 其中较为引人注目的如抗菌涂料、防霉涂料等。 1 　几种添加剂的应用 111 　纳米 TiO2 光催化材料 以涂料为载体 , 在涂料中添加一定比例的纳米级锐钛型 TiO2 , 利用其光催化作用达到降低甲醛、 NH3 、苯、 TDI 及抗菌抑菌的目的 , 但是目前存在一些问题有待解决。 112 　无机抗菌剂 国内无机抗菌剂发展很快 , 特别是各种载体的 Ag 离子抗菌剂不断面市 , 它在涂料中起到抗菌抑菌效果 , 也有微弱去除异味效果。但由于抗菌剂的粒径问题和 Ag 离子抗菌剂的价格昂贵 , 因此 , 限制了它在涂料中的应用。 113 　纳米级无机除臭剂 一般是将 Zn ( 或 Cu) 固定在 TiO2 上的胶体水溶液 , 粒子形状为纤维状或针状 , 平均粒径为 10nm 以下 , 因此其制造技术复杂 , 成本高。目前国内尚未工业化生产。 2 　负离子氮化硼涂料添加剂的功能特性 由我公司新研制的 HB2TL 负离子涂料添加剂 , 可以降解室内甲醛、苯等污染 , 释放出有益于增进人体健康的负离子 , 具有广阔的发展前景。 HB2TL 负离子涂料添加剂的核心材料是负离子素 , 由多种宝石、玉石、晶石经多种高科技手段加工提炼、复合、激活而成 ; 其生产过程采用了溶胶离心粉碎、离子交换掺杂等多种先进工艺技术 , 使负离子素具有净化空气、水、抗电磁辐射等功能及抗菌抑菌、健康保健等功效。 211 　物理特性 负离子涂料添加剂每个单元体的正、负电荷中心无法重合 , 故两端形成正极、负极 , 构成了一个永久带电体——永久电极。由于正、负电荷无对称中心 , 即具有偶极矩 , 当外界温度发生微小变化或外加压力发生微小变化则离子间距及键角发生变化 , 诱发偶极矩 , 导致束缚在单元体表面的自由电荷层一部分被放出来 , 从而使其呈带电状态或在闭合回路中形成电流 , 在其周围形成电场及微电流 , 同时 , 由于有偶极矩的存在 , 使负离子涂料添加剂具有优良的远红外功能。 正是靠着单元体的永久电极、电场及微电流等物理作用 , 导致了负离子涂料添加剂具有持续释放负离子、去除甲醛、氨、苯有害气体及异味、抗菌抑菌等功能。 212 　功能原理 a. 持续释放负离子 因负离子涂料添加剂的每个单元体具有永久电极 , 当空气中的水分子与其接触时 , 永久电极瞬间放电 , 从而使水发生电解 :H2O vH+ OH- 由于 H+ 移动速度很快 , 迅速向永久电极的负极移动 , 吸收电子发生反应 2H+ + 2e - v H2 ↑ , 而 OH- 移动速度慢 , 所以与水分子 H2O 结合发生反应 OH- + H2O vH3O2- , 从而达到永久释放 H3O2- 负离子的目的。 b. 去除有害气体及异味 负离子涂料添加剂持续释放的 H3O2- 负离子中和、包覆在游离出的带有正电荷的甲醛、氨、苯类等有害气体颗粒的周围 , 使其形成大粒子团并沉降下来 , 不漂浮在空气中 , 对人体健康不再构成危害 ; 另外 , 负离子涂料添加剂还具有很好的除异味效果 , 因为 H3O2- 负离子能中和空气中的氧自由基及氧化性气体 ( 腐败异味 ) , 负离子涂料添加剂形成的电场可以使有机物异味在电场中分解 , 从而达到净化空气的作用。 c. 抗菌抑菌 负离子涂料添加剂具有很强的抗菌抑菌效果 , 包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、霉菌等 , 抗菌抑菌率≥ 97 %(CMA 测定 ) 。细菌大多带正电荷 , 在空气中被大量 H3O2- 包覆或被 H3O2- 所中和 , 使其失去增生与繁殖的条件。 d. 辐射远红外线 负离子涂料添加剂单元体的正、负电荷无对称中心 , 即具有偶极矩 , 当它们做热运动时 , 相应的偶极矩发生变化 , 即热运动使极性分子激发到更高的能级 , 当它们向下跃迁时把多余的能量以电磁波的方式放出 , 从而产生波长 2 μ m ～ 8 μ m , 发射率为 0191 以上的远红外线辐射。 e. 抗电磁波辐射 负离子涂料添加剂具有永久释放负离子作用 , 可以中和电磁波的正电性 , 同时添加剂吸收电磁波 , 一方面转化为远红外线发射 , 另外也可以刺激添加剂发射更多的负离子 , 从而具有抗电磁波辐射效果。 213 　特点 a. HB2TL 负离子涂料添加剂配方中的主要天然材料起到功能互补、叠加、相互激发促进的作用 , 因此负离子发射能力高 , 远远超过同类材料。 b. 在制造上使用多种高科技加工技术以达到提炼、复合、激活, 从而使材料在同样条件下, 诱发偶极矩, 扩大离子间距变化及键角变化, 因此性能高。 3 　性能及比较结果 311 　性能 ①经中国预防医学科学院检测 , 负离子发射能力为 15000 个 / cm3 ; ②经中国计量科学院检测 , 在 2 μ m ～ 8 μ m 波长范围内远红外线辐射率为 91 %; ③经中国预防医学科学院检测 , 抗菌抑菌率为 97 %; ④经中国预防医学科学院及多家部门检测 , 去除、降解甲醛、 NH3 、苯能力均在 90 % ～ 95 % 以上。 312 　比较结果 各种无机涂料添加剂比较见表 1 。 表 1 　各种无机涂料添加剂比较 功能 项　目 负离子材料 纳米 TiO 2 光催化材料 无机抗菌剂 无机防臭剂 负离子发射能力 5 0 0 0 抗菌抑菌 4 4 5 4 去除 VOC 及甲醛、氨、苯 5 5 4 5 抑制霉菌 5 5 5 4 发射远红外线 5 0 0 0 抗电磁辐射 4 0 0 0 涂料 有益健康 5 0 0 0 减轻涂料有害物质释放 有 有 有 添加 减轻制造过程中污染物 有 无 有 效果 去除其他污染物 有 有 有 注 :0 ～ 5 代表能力等级 , 数字大为高 4 　结语 HB2TL 负离子涂料通过有关部门检测性能良好 ; 负离子涂料添加剂能去除有害气体及室内异味 , 是由于其具有中和、包覆、沉降、分散等综合作用的结果 , 有益于人体健康 ; 产品形态、规格颜色多样 , 应用市场前景广阔。