专利名称：具有负离子发射功能的陶瓷材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷材料，具体涉及一种具有负离子发射功能的陶瓷材料。
背景技术：
1880年法国的皮埃罗·查理兄弟首先发现并证明，托玛琳是一种具有永久电极的天然矿石(国内非宝石级的矿石称之电气石，宝石级的矿石称之碧玺)。100年以后，1986年左右，东京大学的教授中村辉太郎和久保哲治郎先生，着手对这种天然宝石的实际应用进行了全面的开拓性研究。经过一年半的努力，托玛琳的超粒粉碎技术已获成功，并已将这种超微粒材料(0.1μm)单位的结晶体，混入纤维原料内制成织物也获成功。
1995年起，日本科学家对托玛淋进行了全面的物理分析和化学分析，确认这种宝石具有“3个方面的特性”，“9个方面的功能”“40个方面的效果”，并进行全面的试验，作出了详尽的科学报告，以大量的数据证明了这种宝石将是21世纪改善环境，促进人体健康的全新材料。
目前国际上，开发的托玛琳功能性产品有保健纺织品类 鞋、内衣裤、袜、腰肩膝腕的保健、保暖防护用品、服装内衬材料、床单、床垫、床罩、枕头；建材类 水性涂料、石膏、框架材料、地毯、墙地砖；家电业 空调器内的消臭、抗菌过滤器、洗衣机内用的布袋；化妆品 晚霜、沐浴露、祛痘、祛皱、美白系列产品；
化工业 肥皂；造纸 保鲜纸、过滤用纸、以及其他功能纸；其他 水稻耕作、温室栽培、无栽培、净化水的制造、健康建筑材料，饲养家禽牲畜，养鱼，粪便处理等。
近年来，以往被视为无利用价值的非宝石级电气石，首先在日本开发出上述对环境和健康大有裨益的功能性产品，在亚洲最为成熟的市场上身价倍增。
在国内，自1997年关于托玛琳产品的开发信息从不同渠道流入中国，在上海、北京、广州、大连、西安等地的科研所、大专院校、民营科技企业，科技人员对托玛琳进行研究和开发，对托玛琳的基本结构、理化特性和特殊功能都作了全面研究，对各种加工工艺基本上掌握，并有部份产品走向市场。如广州康佰保健用品有限公司的康佰特玛粒纤维、袜、特玛粒活水素、健康壶、健康浴宝、空气灵；北京天之岩健康科技有限公司的天爽牌负离子——抗菌功能涂料添加剂、无剂抗菌型除味剂、纺织用多功能健康纤维添加剂；北京金隅集团建筑涂料厂生产的“三旗牌”负离子内墙涂料；欧迪芬的纳米负离子文胸。
有更多的企业和经销商，提供亚纳米级至纳米级的上游产品电气石粉体。但这些上游产品电气石粉体，都是通过机械加工天然的电气石。
目前，为了使电气石粉体产生更多的负离子，将天然极性矿物，铁电气石、镁电气石、铁镁电气石、锂电气石等超细粉碎，并与稀土复合盐类、纳米半导体材料等进行机械化学复合，可制备一种高效率产生负空气离子复合材料。
但是，由于其采用天然矿石加工获得的粉体，其颜色是矿石固有的本色，为灰色或深灰色。因颜色的原因使之下游产品不能添加电气石粉体，缩小了其应用范围。
中国专利，CN 1386550A将超细灰色电气石粉体经特殊工艺技术处理，通过电气石粉体加工，色膜处理，洗涤，粉碎等工艺过程，使其上色覆百色的二氧化钛，而获得超细的百色电气石粉体，但是其制备工艺复杂，难以工业化推广应用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种具有负离子发射功能的陶瓷材料及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的具有负离子发射功能的陶瓷材料的制备方法包括如下步骤将用于制备陶瓷的常规材料、其它原料、氧化物和强还原剂混合后焙烧，焙烧温度为1000～1280℃，焙烧时间为8～12小时，然后急冷至10～30℃，按照本发明，最好将焙烧后的产物在3～10分钟内急冷至10～30℃，即获得本发明的具有负离子发射功能的陶瓷材料；原料的重量份数为常规材料 3～7份其它原料 1～4份氧化物 1～4份强还原剂 0.5～2份。
所说的制备陶瓷的常规材料选自粘土类、长石类或石英类中的一种或一种以上；粘土类优选高岭石族、蒙脱石族或伊利石族；长石类优选钾长石、钠长石、钙长石、钡长石、伟晶化岗岩、霞石己长岩或釉石；石英优选脉石英、石英砂、石英砂岩、石英岩或非晶质二氧化硅；所说的其它原料选自菱镁矿、白云石、萤石、滑石、蛇纹石、硼砂、金红石或锂辉石中的一种或一种以上；所说的氧化物选自氧化铝、二氧化硅、氧化铁、氧化镁或氧化钛；所说的强还原剂选自CO、氯气、酒精、碳、煤油或柴油中的一种；采用上述方法制备的具有负离子发射功能的陶瓷材料，具有负离子发射功能，根据需要，可将其粉碎后可用于制备保健纺织品，如鞋、内衣裤、袜、腰肩膝腕的保健、保暖防护用品、服装内衬材料、床单、床垫、床罩和枕头等。
本发明的基本原理是这样的电气石的化学通式为NaR3Al6[Si6O18][BO3](OH，F)4。
式中R代表金属阳离子，当R为Mg2+、Fe2+或(Li+加Al+)时，分别构成镁电气石、铁电气石、锂电气石。
本发明利用强还原的方式，使配料在加温过程中形成Mg2+、Fe2+或(Li+加Al+)，并生成共熔物、熔融物，冷却后R继续保持低价，达到产生负离子的目的。
在加热过程中，强还原剂从氧化物网络中夺取氧，造成氧化物被还原成低价氧化物，并与Na、Ca结合，造成氧化物向低价态转变，应采用急冷手段，从而氧化物无时间逆向反应而固化，使其离子保持低价。
采用本发明的方法制备的具有负离子发射功能的陶瓷材料，为白包粉体，白度可达到60度以上，产生的负离子1500/cc以上，产品的表面硬度在7H以下，产品中无放射性元素。
具体实施例方式
实施例1配方(重量份)高岭石 4.8份菱镁矿 1.2份二氧化硅 1.9份强还原剂(重量份)氯气 1-2份将上述的原料混合焙烧，焙烧温度为1280℃，焙烧时间为12小时，然后在10分钟内用水急冷至30℃，即获得具有负离子发射功能的陶瓷材料；采用白度计进行检测，白度为60度，产品的表面硬度为7H。
将负离子新型陶瓷材料放置在木盒中的一端，另一端放置一个便携式离子测试仪，陶瓷材料与测试仪之间的间距为10厘米，进行测试，产生的负离子为1500/cc。
便携式离子计数器为大雄双渔企业有限公司型号为IC-1000的产品。
实施例2配方(重量份)钾长石 1份蛇纹石2份氧化钛 3份强还原剂(重量份)柴油 0.6-1.2份将上述的原料混合焙烧，焙烧温度为1000℃，焙烧时间为8小时，然后在3分钟内用水急冷10℃，即获得具有负离子发射功能的陶瓷材料；采用白度计进行检测，白度为61度，产品的表面硬度为6H。
将负离子新型陶瓷材料放置在木盒中的一端，另一端放置一个便携式离子测试仪，陶瓷材料与测试仪之间的间距为10厘米，进行测试，产生的负离子为400/cc。
实施例3配方(重量份)石英砂 4.5份锂辉石0.1份氧化铁 4.9份强还原剂(重量份)CO 0.9-1.9份制备方法同实施例1。
采用白度计进行检测，白度为61度，产品的表面硬度为6H。
将负离子新型陶瓷材料放置在木盒中的一端，另一端放置一个便携式离子测试仪，陶瓷材料与测试仪之间的间距为10厘米，进行测试，产生的负离子为1490/cc。
权利要求
1.一种具有负离子发射功能的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤将用于制备陶瓷的常规材料、其它原料和氧化物混合，在有强还原剂条件下焙烧，焙烧温度为1000～1280℃，焙烧时间为8～12小时，然后急冷至10～30℃，即获得具有负离子发射功能的陶瓷材料；原料的重量份数为常规材料3～7份其它原料1～4份氧化物 1～4份所说的制备陶瓷的常规材料选自粘土类、长石类或石英类中的一种或一种以上；所说的其它原料选自菱镁矿、白云石、萤石、滑石、蛇纹石、硼砂、金红石或锂辉石中的一种或一种以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将焙烧后的产物在3～10分钟内急冷至10～30℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，粘土类选自高岭石族、蒙脱石族或伊利石族；长石类选自钾长石、钠长石、钙长石、钡长石、伟晶化岗岩、霞石己长岩或釉石；石英选自脉石英、石英砂、石英砂岩、石英岩或非晶质二氧化硅。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化物选自氧化铝、二氧化硅、氧化铁、氧化镁或氧化钛。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的强还原剂选自CO、氯气、酒精、碳、煤油或柴油中的一种。
6.根据权利要求1～5任一项所述方法制备的具有负离子发射功能的陶瓷材料。
全文摘要
本发明公开了一种具有负离子发射功能的陶瓷材料及其制备方法。制备方法包括如下步骤将用于制备陶瓷的常规材料、其它原料、氧化物和强还原剂混合后焙烧，焙烧温度为1000～1280℃，焙烧时间为8～12小时，然后急冷至10～30℃，按照本发明，最好将焙烧后的产物在3～10分钟内急冷至10～30℃，即获得本发明的具有负离子发射功能的陶瓷材料。采用本发明的方法制备的具有负离子发射功能的陶瓷材料，白度可达到60度以上，产生的负离子1500/cc以上，产品的表面硬度在7H以下，产品中无放射性元素，可用于制备保健纺织品。
文档编号C04B35/01GK1769242SQ200510029589
公开日2006年5月10日 申请日期2005年9月13日 优先权日2005年9月13日
发明者陈彦模, 张瑜, 朱美芳, 许云生, 张彦, 陈龙, 彭庆瑞 申请人:东华大学, 上海依福瑞实业有限公司