专利名称：远红外保健高分子复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有远红外保健功能的高分子复合材料。
背景技术：
近年来，纳米改性技术取得了很大的发展，无机纳米粒子改性高分子材料引起了研究者的广泛兴趣，尤其是ABS树脂、PVC树脂的纳米改性成为研究热点。纳米粒子由于其粒径在纳米尺度，具有很大的比表面积和高表面活性等结构特征，当与高分子材料复合成高分子/纳米复合材料时，产生纳米效应，从而有利于实现对高分子材料各项性能的全面高性能化和功能化改性。检索文献《抗菌ABS纳米复合材料的研究及应用》、《PVC/CaCO3纳米复合材料结构与性能的研究》中都采用了纳米改性技术，使复合材料得到功能化改性和力学性能的提高。检索中国专利申请号03144315.X《有保健功能的塑料签字笔、水笔、自动铅笔的配方及制作方法》中采用了远红外陶瓷粉做为无机填料加进丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、PC、AS塑料中。并应用于签字笔、水笔、自动铅笔的制作上，达到对人体手部和腕部的理疗保健作用。其配方中远红外陶瓷粉的添加量为4％以上，且要在80度下反应10小时，远红外的发射率达到70％-80％。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对树脂基复合材料进行纳米改性，使复合材料的各项性能得到改善，同时使复合材料具有远红外的保健功能的远红外保健高分子复合材料。
为了解决上述技术问题，本发明提供的远红外保健高分子复合材料，包括树脂基复合材料，在所述的树脂基复合材料中混合有粒径为1～200纳米的纳米远红外陶瓷粉末，其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有4～25份纳米远红外陶瓷粉末。
其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有4～20份纳米远红外陶瓷粉末。
其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有6～15份纳米远红外陶瓷粉末。
当其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有20～25份纳米远红外陶瓷粉末时，需添加钛酸酯类偶联剂2份。
所述的树脂基复合材料为ABS树脂、PVC树脂、聚苯乙烯、聚丙烯或聚乙烯类树脂。
由于纳米远红外陶瓷粉末具有丰富的纳米级微孔，并且具有很大的比表面积，从而可实现纳米远红外陶瓷粉末对ABS树脂和PVC树脂的高性能化和功能化的纳米改性。由于远红外陶瓷粉末的远红外发射率的高低主要取决于其原料配方的不同，远红外陶瓷粉末是由20余种无机化合物及微量金属或特定的天然矿石分别以不同的比例配合烧结而成的，不同的原料组成及配比的远红外陶瓷粉末的远红外法向全辐射发射率是不同的。实验使用特殊配方的纳米远红外陶瓷粉末的远红外线法向全辐射发射率大于97％时，制备出的纳米复合材料及塑料制品在室温25摄式度时的远红外法向全辐射发射率大于92％，同时复合材料的拉伸、冲击等力学性能得到了不同程度的明显改善。
综上所述，本发明是一种对树脂基复合材料进行纳米改性，使复合材料的各项性能得到改善，同时使复合材料具有远红外的保健功能的远红外保健高分子复合材料。
具体实施例方式
在树脂基复合材料中混合有粒径为1～200纳米的纳米远红外陶瓷粉末，其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有4～25份纳米远红外陶瓷粉末，当其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有20～25份纳米远红外陶瓷粉末时，需添加钛酸酯类偶联剂2份进行表面处理。
具体混合实施方案1、采用熔融共混的方法，在树脂与各助剂的混料过程中加入纳米远红外陶瓷粉末，在强力剪切的混合设备中混合成均匀一致的分散体系。各种辅料的投入按照其作用原理和原来的工艺程序，按顺序加入混合设备后，再加入纳米远红外陶瓷粉末。纳米远红外陶瓷粉末与PVC树脂或ABS树脂先低温混合，再升温到树脂的软化温度以上进行熔融共混。从而得到用于生产塑料制品的融混料，接下来，按照其原来的作用原理和成型工艺，生产出制品。
对于PVC/纳米远红外陶瓷粉末复合材料及制品将干燥好的PVC粉料、加工助剂及一定比例的远红外陶瓷粉末按照其作用原理按顺序(一般按照PVC→增塑剂→稳定剂、润滑剂→色料→其他加工助剂的顺序，不同的生产设备以及不同的制品生产中顺序又有差异)加入混合设备后，在混合设备中搅拌或捏合5～10min，出料温度控制在110℃左右。再将混好的料于150～170℃下在混炼机中混炼10min，可进一步通过热压成型、注塑成型等成型工艺得到复合材料或用于生产塑料制品的熔混料。混好的料也可不经过熔融共混而直接进入成型阶段。以下为主体原料配方
PVC 100 份DOP(或DBP)0～100 份硬脂酸钡 1 份硬脂酸铅 2 份纳米远红外陶瓷粉末4～25 份配方中增塑剂、稳定剂等助剂可根据实际生产中不同的生产设备以及不同制品的性能差异而进行调整。
对于ABS/纳米远红外陶瓷粉末复合材料及制品先按一定配方将ABS树脂与稳定剂、润滑剂在高速捏合机中捏合，再将捏合料与经过干燥预处理的纳米远红外陶瓷粉在混炼机上混炼10～15min，混炼温度保持160～180℃，从而得到用于生产塑料制品的熔混料。纳米远红外陶瓷粉也可以在加入其他辅料后加入捏合机中一起捏合，捏合好的料可不经过熔融共混而直接进入成型阶段。以下为主体原料配方ABS 100 份液体石蜡0.5 份硬脂酸锌2 份纳米远红外陶瓷粉末 4～25 份配方中增塑剂、润滑剂等助剂可根据实际生产中不同的生产设备以及不同制品的性能差异而进行调整。
聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯类树脂可在公知的工艺配方中加进6～25份的纳米远红外陶瓷粉末即可。
在以上配方中，纳米远红外陶瓷粉末的添加范围可以为4～25份，最佳添加比例为6～12份。纳米远红外陶瓷粉末的添加量为20～25份时需添加钛酸酯类偶联剂2份。而从实验结果看当纳米远红外陶瓷粉末的添加量在6份以上时材料即可产生大于92％的远红外发射率，材料的力学性能也有明显的提高。纳米远红外陶瓷粉末添加量大于12份时，纳米粒子易团聚，不利于复合材料力学性能的提高，也不利于节省原料。纳米远红外陶瓷粉末添加量小于12份时纳米远红外陶瓷粉末所以只要混合过程比较到位，纳米远红外陶瓷粉末在基体中分散均匀，且不影响其他助剂的分散性，与树脂及其他加工助剂的相融性也很好，还可以改善材料的力学、流变性能，没有必要在加工过程中添加分散剂或对远红外陶瓷粉末进行表面改性，以节省原料，简化工艺，降低生产成本。
2、也可采用机械共混的方法，将纳米远红外陶瓷粉末与稳定剂、填充剂、颜料和少量增塑剂混合成浆料，在三辊研浆机中按照原来的工艺研磨到一定细度后加入混合设备中充分搅拌，控制温度为30℃。稳定剂可以是硬脂酸钙、硬脂酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸锌以及有机锡类等热塑性塑料工业中常用的稳定剂；增塑剂可以是邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯等；填充剂可以是超细云母粉、CACO2、高岭土、GF、CF等。该方法尤其适用于搪塑类玩具的生产。
3、也可以在浓缩母粒的生产过程中加入纳米远红外陶瓷粉末。即在树脂和大量颜料或其他配料的混合过程中加入纳米远红外陶瓷粉末制备出新型的浓缩母料，再应用于塑料制品的生产过程中。
纳米远红外陶瓷粉末加入前要经过干燥预处理，在恒温干燥箱或其他恒温干燥设备中60℃下脱水干燥1～2小时。
将以上工艺配方应用于生活塑料制品的生产中，使制品具有远红外保健功能，制作相关生活塑料制品的工艺用大众公知的技术。远红外线的法向全辐射发射率的测试温度为25℃
应用实例一远红外保健塑料玩具的开发近年来，玩具行业发展迅速，国内外市场潜力巨大。但随着社会对儿童健康的进一步关注和国际上对玩具各项性能指标的制定，国内玩具面临着安全性、卫生性等严峻考验，市场迫切需求研发出附加值高、安全环保的塑料玩具。
若在玩具的生产过程中——树脂与各配料的共混过程中加进纳米远红外陶瓷粉末，得到一种具有远红外保健功能的塑料玩具。各种辅料的投入按照其作用原理和原来的工艺程序，按顺序加入混合设备后，再加入纳米远红外陶瓷粉末。加进纳米远红外陶瓷粉末，使玩具具有提高肌体免疫力、抑制细菌病毒、促进血液循环和新陈代谢等远红外线的保健功效，势必会增进塑料玩具的市场竞争力。
应用实例二远红外保健塑料耳机的开发目前市场上充斥的功能耳机，大致分为三类(1)方便型，2)设计型3)音质型但是目前消费者广泛反映耳机听久后有不适感，主要是耳机听久了易引起耳部疲劳、听力减退、听力损伤等症状。解决这一问题的功能，将是日后最具潜力的市场切入点。
我们知道耳部集中了人体绝大部分的穴位，若在塑料耳机外壳的生产过程中——树脂与各配料的共混过程中加进纳米远红外陶瓷粉末，得到一种具有远红外保健功能的耳机。各种辅料的投入按照其作用原理和原来的工艺程序，按顺序加入混合设备后，再加入纳米远红外陶瓷粉末。发射出的远红外线具有刺激耳部穴位以达到按摩保健的作用，同时还具有提高肌体免疫力、抑制细菌病毒、促进血液循环和新陈代谢等远红外线的保健功效，从而使我们的耳朵得到很好的保护，同时也增加了耳机的附加值，有利于提高其市场竞争力。
比如在以下的工艺流程中，纳米远红外陶瓷粉末可以在工艺过程中的(1)处与稳定剂、填充剂、颜料和少量增塑剂混合成浆料，在三辊研浆机中研磨。也可以在工艺中的(2)处加入远红外陶瓷粉末，此时的纳米远红外陶瓷粉末还可以溶于可挥发法性的有机溶剂中(比如无水乙醇或增塑剂等)再喷入混合器中进行混合。
权利要求
1.一种远红外保健高分子复合材料，包括树脂基复合材料，在所述的树脂基复合材料中混合有粒径为1～200内米的纳米远红外陶瓷粉末，其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有4～25份纳米远红外陶瓷粉末。
2.根据权利要求1所述的远红外保健高分子复合材料，其特征是其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有4～20份纳米远红外陶瓷粉末。
3.根据权利要求1所述的远红外保健高分子复合材料，其特征是其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有6～15份纳米远红外陶瓷粉末。
4.根据权利要求1所述的远红外保健高分子复合材料，其特征是当其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有20～25份纳米远红外陶瓷粉末时，添加钛酸酯类偶联剂2份。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的远红外保健高分子复合材料，其特征是所述的树脂基复合材料为ABS树脂、PVC树脂、聚苯乙烯、聚丙烯或聚乙烯类树脂。
全文摘要
本发明公开了一种远红外保健高分子复合材料，包括树脂基复合材料，在树脂基复合材料中混合有粒径为1～200纳米的纳米远红外陶瓷粉末，其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有4～25份纳米远红外陶瓷粉末。当其组成比例为在100份树脂基复合材料混合有20～25份纳米远红外陶瓷粉末时，添加钛酸酯类偶联剂2份。由于纳米远红外陶瓷粉末具有丰富的纳米级微孔，并且具有很大的比表面积，从而可实现纳米远红外陶瓷粉末对ABS树脂和PVC树脂的高性能化和功能化的纳米改性。本发明是一种对树脂基复合材料进行纳米改性，使复合材料的各项性能得到改善，同时使复合材料具有远红外的保健功能的远红外保健高分子复合材料。
文档编号C08L23/00GK101058663SQ20071003492
公开日2007年10月24日 申请日期2007年5月15日 优先权日2007年5月15日
发明者岑仕美 申请人:中南大学