本發(fā)明屬于功能材料
技術領域：
，尤其涉及一種負離子材料及其制備方法和在汽車墊中的應用。
背景技術：
：負離子是指中性的原子或者分子由于外界的化學作用，獲得一個或幾個電子，而產(chǎn)生的微觀帶電個子。在化學反應中，金屬元素原子失去外層電子，非金屬原子得到電子，從而使參加反應的原子或原子團帶上電荷。帶電荷的原子叫做離子，帶正電荷的原子叫做陽離子，帶負電荷的原子叫做陰離子。陰、陽離子由于靜電作用而形成不帶電性的化合物?？諝庵械恼撾x子，按照遷移率大小分為大、中、小三種。能夠?qū)θ梭w健康起作用的只有小粒徑的負離子。負離子是一種對人體健康非常有益的遠紅外輻射材料，適宜人體吸收的遠紅外線最佳波長為9.6μm，而負離子礦物晶體輻射遠紅外線的波長在2～18μm范圍內(nèi)，且輻射功率發(fā)射密度為0.04w/cm2略高，以上數(shù)據(jù)可充分證實，負離子礦物晶體輻射的遠紅外線與人體協(xié)調(diào)很高，可被人體全部吸收。對于每個正負離子而言，它的壽命是短暫的，一般只存在幾十分鐘。空氣中負離子的多少，受地理條件特殊性影響而含量不同。公園、郊區(qū)田野、海濱、湖泊、瀑布附近和森林中含量最多。因此，當人們進入上述場地的時候，頭腦清新，呼吸舒暢和爽快。一般而言，人每天需要約130億個負離子，而我們的居室、辦公室、娛樂場所等環(huán)境，只能提供約1～20億個。負離子不僅能促進人體合成和儲存維生素，強化和激活人體的生理活動，因此，它又被稱為“空氣維生素”，認為它像食物的維生素一樣，對人體及其他生物的生命活動有著十分重要的影響。在醫(yī)學界，負離子被確認是具有殺滅病菌及凈化空氣的有效手段，其機理主要在于，負離子與細菌結合后，使細菌產(chǎn)生結構的改變或能量的轉移，導致細菌死亡，最終降沉于地面。醫(yī)學研究表明，空氣中帶負點的微粒使血中含氧量增加，有利于血氧輸送、吸收和利用，具有促進人體新陳代謝，提高人體免疫能力，增強人體肌能，調(diào)節(jié)肌體功能平衡的作用。生物體內(nèi)，每一個細胞都像一個微型電池，它的膜內(nèi)外有50～90毫伏的電位差。正是依靠這些電池的不斷充電放電作用。機體神經(jīng)系統(tǒng)才能把視覺、聽覺等信號輸送到大腦，或?qū)⒋竽X的指令傳送到身體的各個器官。機體組織的電活動需要通過負離子的不斷補充來維持。一旦生物體得不到負離子的補充就會影響正常的生理活動，產(chǎn)生胸悶、頭昏，甚至患??；其次，由于攻擊人體細胞的病毒通常都帶有負電荷，因此如果人體細胞也帶上負電荷，就會由于同性相斥的作用，使病毒失去對活細胞的攻擊能力；最后，負離子還能通過呼吸進入肺部，并通過人體各組織直接刺激，以及神經(jīng)反射和體液的相互作用，對人體產(chǎn)生中和的生理保健作用。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種負離子材料及其制備方法和在汽車墊中的應用，本發(fā)明提供的負離子材料單位時間和單位體積內(nèi)釋放負離子數(shù)量較高，且電離輻射極低。本發(fā)明提供了一種負離子材料，包括鋯組分、镥組分、硼系組分和鑭組分。優(yōu)選的，所述镥組分為氧化镥。優(yōu)選的，所述硼系組分為硼單質(zhì)、硼氫化物和硼氧化物中的一種或多種。優(yōu)選的，所述鑭組分為氧化鑭和/或氫氧化鑭。優(yōu)選的，所述鋯組分、镥組分、硼系組分和鑭組分的質(zhì)量比為(10～15)：(1～5)：(50～60)：(30～40)。優(yōu)選的，還包括氧化鋅。優(yōu)選的，所述氧化鋅、鋯組分、镥組分、硼系組分和鑭組分的質(zhì)量比為(5～10)：(10～15)：(1～5)：(50～60)：(30～40)。本發(fā)明提供了一種負離子材料的制備方法，包括以下步驟：將鋯組分、镥組分、硼系組分和鑭組分混合，或?qū)喗M分、镥組分、硼系組分、鑭組分和氧化鋅混合，得到混合物料；將所述混合物料進行真空煅燒，得到負離子材料。本發(fā)明還提供了一種汽車墊，包括汽車墊基材和涂覆在所述汽車墊基材表面的負離子材料層，所述負離子材料為上述技術方案所述負離子材料或上述技術方案所述制備方法制備得到的負離子材料。優(yōu)選的，所述負離子材料層的厚度為所述汽車墊基材厚度的20～50％。本發(fā)明提供了一種負離子材料，包括鋯組分、镥組分、硼系組分和鑭系組分。在本發(fā)明中，所述鋯組分能夠?qū)⒐饽苻D換為電離能，而且具有較大的轉換功率，能夠在短時間內(nèi)完成能量的轉速，且轉化持久；所述镥組分遇水后能夠促進水的解離，解離為H+和OH-，從而釋放出負離子用于對空氣的凈化；所示鑭組分以鑭的變價特性，提升硼系組分的電子轉移能力，進而增強對水分的電解效率，提高負離子的釋放能力。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的負離子材料在單位時間和單位體積內(nèi)解離水分子解離得到的負離子數(shù)目得到了較大的提高，且能夠持久對空氣中的水分子進行解離。而且，本發(fā)明提供的負離子材料是通過解離空氣中的水分子釋放得到的負離子，并不存在任何的電離輻射，安全性較高。具體實施方式本發(fā)明提供了一種負離子材料，包括鋯組分、镥組分、硼系組分和鑭組分。本發(fā)明提供的負離子材料是通過促進空氣中的水分子解離而釋放出負離子，在單位時間和單位體積內(nèi)解離水分子解離得到的負離子數(shù)目得到了較大的提高，且能夠持久對空氣中的水分子進行解離。而且，本發(fā)明提供的負離子材料是通過解離空氣中的水分子釋放得到的負離子，并不存在任何的電離輻射，安全性較高。本發(fā)明提供的負離子材料包括鋯組分。在本發(fā)明中，所述鋯組分優(yōu)選為鋯的氧化物，更優(yōu)選為二氧化鋯。在本發(fā)明中，所述二氧化鋯的粒度優(yōu)選為15～40nm，進一步優(yōu)選為20～30nm。在本發(fā)明中，所述二氧化鋯顯著提高負離子材料的活性。本發(fā)明提供的負離子材料包括镥組分。在本發(fā)明中，所述镥組分優(yōu)選為氧化镥。在本發(fā)明中，所述氧化鋁能夠被紅外線激發(fā)還原為镥，镥遇到空氣中的水分子能夠激發(fā)水分子的解離，解離為H+和OH-，镥重新被氧化為氧化镥。在本發(fā)明中，所述镥組分能夠循環(huán)激發(fā)空氣中的水分子解離出負離子，使得本發(fā)明提供的負離子材料能夠持久的發(fā)揮釋放負離子。本發(fā)明提供的負離子材料包括硼系組分。在本發(fā)明中，所述硼系組分為硼族元素的單質(zhì)、氫化物或氧化物，在本發(fā)明的實施例中，所述硼系組分可具體為硼、鋁、鎵、銦、鉈、氧化硼、氫化硼、氧化鋁、氧化鉀、氧化銦和氫化銦中的一種或多種。本發(fā)明提供的負離子材料包括鑭系組分。在本發(fā)明中，所述鑭組分優(yōu)選為氧化鑭和/或氫氧化鑭。在本發(fā)明中，所示鑭組分以鑭的變價特性，提升硼系組分的電子轉移能力，進而增強對水分的電解效率，提高負離子的釋放能力在本發(fā)明中，所述鋯組分、镥組分、硼系組分和鑭組分的質(zhì)量比優(yōu)選為(10～15)：(1～5)：(50～60)：(30～40)，進一步優(yōu)選為10:(1～5):(55～58):(30～31)。本發(fā)明提供的負離子材料優(yōu)選還包括氧化鋅，更優(yōu)選為納米氧化鋅。在本發(fā)明中，所述納米氧化鋅的粒度優(yōu)選為15～30nm，進一步優(yōu)選為20～25nm。在本發(fā)明中，所述氧化鋅、鋯組分、镥組分、硼系組分和鑭組分的質(zhì)量比為(5～10)：(10～15)：(1～5)：(50～60)：(30～40)，進一步優(yōu)選為5:10:(1～5):(51～54):(30～31)。在本發(fā)明中，所述氧化鋅的摻加，提高負離子材料的抗菌性。本發(fā)明提供的負離子材料優(yōu)選還包括氧化鈦，更優(yōu)選為納米氧化鈦。在本發(fā)明中，所述納米氧化鈦的粒度優(yōu)選為10～15nm。在本發(fā)明中，所述氧化鈦與镥組分的質(zhì)量比優(yōu)選為(1～5)：1，進一步優(yōu)選為(2～3)：1。在本發(fā)明中，所述氧化鈦在鑭組分的作用下，吸收光譜向可見光區(qū)域移動，提高負離子材料的吸光性，進而提高對水分的電解效率，提高負離子的釋放能力。本發(fā)明還提供了上述技術方案所述負離子材料的制備方法，包括以下步驟：將鋯組分、镥組分、硼系組分和鑭組分混合，或?qū)喗M分、镥組分、硼系組分、鑭組分和氧化鋅混合，得到混合物料；將所述混合物料進行真空煅燒，得到負離子材料。本發(fā)明將上述原料組分混合，得到混合物料。本發(fā)明優(yōu)選按照上述方案提及的原料組分對所述原料進行限定。本發(fā)明對所述混合的加料順序沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的物料混合的順序即可。本發(fā)明優(yōu)選將所述鋯組分和硼系組分的混合物與所述镥組分和鑭組分的混合物進行混合。本發(fā)明優(yōu)選在真空條件下進行混合，所述混合過程中的真空度優(yōu)選為300～500Pa，進一步優(yōu)選為400Pa。本發(fā)明對用于所述混合的設備沒有特殊要求，采用本領域技術人員所熟知的可保證目標真空度的設備即可。得到混合物料后，本發(fā)明將所述混合物料進行真空煅燒，得到負離子材料。在本發(fā)明中，所述真空煅燒的溫度優(yōu)選為500～800℃，進一步優(yōu)選為600～650℃；所述真空煅燒的時間優(yōu)選為20～30min；所述真空煅燒的真空度優(yōu)選為300～500Pa，進一步優(yōu)選為400Pa。本發(fā)明對實施所述真空煅燒的設備沒有特殊要求，采用本領域技術人員所熟知的即可。本發(fā)明還提供了上述技術方案所述負離子材料的應用，尤其是在汽車墊中的應用。本發(fā)明對所述汽車墊的種類、材質(zhì)、結構等沒有特殊的限定，為本發(fā)明技術人員熟知的現(xiàn)有技術公開的汽車墊，如汽車腳墊、汽車坐墊或汽車后備箱墊。本發(fā)明提供了一種汽車墊，包括汽車墊基材和涂覆在所述汽車墊基材表面的負離子材料層，所述負離子材料為上述技術方案所述負離子材料或上述技術方案所述制備方法制備得到的負離子材料。本發(fā)明對所述汽車墊基材沒有特殊的限定，采用本領域技術人員熟知的現(xiàn)有技術公開的汽車墊即可。本發(fā)明提供的汽車墊為在現(xiàn)有技術公開的汽車墊的基礎上，涂覆負離子材料層。在本發(fā)明中，為了便于負離子材料的涂覆，本發(fā)明優(yōu)選制備涂覆料液，所述涂覆料液優(yōu)選包括上述技術方案所述負離子材料、分散劑和水。在本發(fā)明中，所述負離子材料、分散劑和水的質(zhì)量比優(yōu)選為(30～40):(15～20)：(40～50)。本發(fā)明對所述分散劑沒有特殊要求，采用本領域技術人員所熟知的分散劑即可，促進所述負離子材料在水中分散，得到涂覆料液。在本發(fā)明的實施例中，所述分散劑可具體為聚丙烯酰胺分散劑。本發(fā)明對所述涂覆的方法沒有特殊的限定，采用本領域技術人員熟知的涂覆的技術方案即可，如可以為噴涂、旋涂、刷涂或浸漬涂。在本發(fā)明中，所述負離子材料層的厚度優(yōu)選為所述汽車墊基材厚度的20～50％，進一步優(yōu)選為25～30％。以下結合實施例對本發(fā)明提供的負離子材料及其制備方法和應用進行詳細的描述，單不能將它們理解為對本申請保護范圍的限定。實施例1在300Pa的真空度下將10kg氧化鋯和50kg氧化硼混合，在同樣的條件下將5kg氧化镥和35kg氧化鑭混合之后，將混合得到的混合物在同樣的條件混合，然后將得到的混合物料在300Pa真空度、500℃溫度條件下真空煅燒20min，得到負離子材料；將得到的負離子材料40kg、聚丙烯酰胺分散劑15kg與45gk水混合，得到涂覆料液；將得到的涂覆料液噴涂在全包圍皮革材質(zhì)的汽車腳墊表面，噴涂厚度為汽車腳墊厚度的20％。本發(fā)明檢測得到的汽車腳墊的性能，結果如表1所示表1本發(fā)明實施例得到的噴涂料液以及汽車腳墊的性能測試結果未檢出說明：游離甲醛含量＜5mg/kg；苯、甲苯、乙苯、二甲苯總和＜50mg/kg；可溶性重金屬鉛＜0.7mg/kg，可溶性重金屬鎘＜0.5mg/kg；可溶性重金屬鉻＜1.5mg/kg，可溶性重金屬汞＜0.5mg/kg。由表1可以看出，本發(fā)明提供的負離子材料具有較高的使用性和安全性。本發(fā)明委托上海市計量測試技術研究院、華東國家計量測試中心、中國上海測試中心對負離子性能進行檢測，采用型號為DLY-4G232Y的負離子測試儀，測試環(huán)境溫度20℃，環(huán)境濕度為50％RH，汽車型號為長城哈弗H6。汽車室內(nèi)負離子濃度，將檢測儀器放置于被測室中心位置，離地高度20cm，開機穩(wěn)定后進行檢測，檢測風速為0.3m/s，實測值：1.2×104個/cm3；貼汽車壁負離子濃度：將檢測儀器放置于被測室貼車內(nèi)壁位置，離地高度20cm處，開機穩(wěn)定后進行檢測，檢測風速為0.3m/s，實測值：3.0×104個/cm3。本發(fā)明委托上海市環(huán)境研究院環(huán)境檢測實驗室對使用該汽車腳墊的室內(nèi)空氣質(zhì)量進行檢測：一、測試儀器及方法測試儀器及設備：1m3全玻璃試驗艙、XQC-15E型大氣采樣器，紫外分光光度計UV-2550、7890氣相色譜儀配FID檢測器、PETurboMatrix650ATD熱脫附儀、DYM3空盒氣壓表分析方法如表2所示，表2為本發(fā)明實施例中檢測空氣質(zhì)量的分析方法表2本發(fā)明實施例中檢測空氣質(zhì)量的分析方法檢測因子分析方法甲醛GB18204.26酚試劑法總揮發(fā)性有機物TVOCGB50325-2010附錄G氣相色譜法測試條件：檢測使用1m3玻璃測試艙，艙內(nèi)放置本實施例得到的汽車腳墊，分別釋放一定濃度的甲醛和總揮發(fā)性有機物(TVOC)試劑溶液，加熱待完全揮發(fā)后，分別于5min、1h、3h三個時刻采集測試艙中空氣樣本，檢測甲醛、苯系物及總揮發(fā)性有機物濃度。測試期間，室內(nèi)環(huán)境平均溫度：24.8℃，大氣壓：100.6kPa。測試結果如表3和表4所示，表3為本發(fā)明實施例得到的室內(nèi)空氣環(huán)境檢測結果，表4為本發(fā)明實施例得到的氣態(tài)污染物凈化效果。表3本發(fā)明實施例得到的室內(nèi)空氣環(huán)境檢測結果單位：mg/m3污染物5min1h3h甲醛2.371.791.58苯1.411.190.98甲苯0.510.430.32二甲苯0.730.610.40TVOC32.931.129.3表4本發(fā)明實施例得到的氣態(tài)污染物凈化效果備注：甲醛衰減率以1h，3h計，初始濃度為2.4mg/cm3，自然衰減分別為7％，21％；苯衰減率以1h，3h計，初始濃度為1.4mg/cm3，自然衰減分別為4％，8％；甲苯衰減率以1h，3h計，初始濃度為0.7mg/cm3，自然衰減分別為1％，21％；二甲苯衰減率以1h，3h計，初始濃度為33mg/cm3，自然衰減分別為4％，6％；衰減率計算公式：[(初始濃度-終止?jié)舛?÷初始濃度]×100％。本發(fā)明委托上海市環(huán)境科學研究院對汽車腳墊的細顆粒物凈化效果進行檢測，測試儀器包括美國TSI8520型微小顆粒物監(jiān)測儀、DYM3空盒氣壓表、HM10型溫濕度表；測試條件檢測：測試選擇長城哈弗H6的汽車一輛，出場時間2015年11月，公里數(shù)500公里。在車中均放置本實施例制備得到的汽車腳墊。在車中引入志愿者吸煙，待6根香煙燃盡后，撤離志愿者，并打開風扇。10min后關閉風扇，再打開儀器測量室內(nèi)細顆粒物(PM2.5)的濃度，數(shù)據(jù)采集間隔1min。測試期間確保車窗關閉。在A車使用負離子腳墊前，在相同條件下開展實驗，獲取自然衰減情況檢測環(huán)境溫度：10～15℃，濕度47～89％，大氣壓101.5kPa。檢測結果如表5所示，表5為本發(fā)明實施例得到的室內(nèi)細顆粒物凈化效果。表5本發(fā)明實施例得到的室內(nèi)細顆粒物凈化效果。備注：1.細顆粒物(PM2.5)衰減率以1h，2h計，初始濃度為6.7mg/m3，自然衰減分別為36％，59％2.衰減率計算公式：[(初始濃度-終止?jié)舛?]÷初始濃度]×100％本發(fā)明還檢測了使用負離子汽車腳墊后室內(nèi)空氣中放射性氡濃度，測試儀器：FD216型環(huán)境氡測量儀，DYM3空盒氣壓表、HM10型溫濕度表、1m3玻璃環(huán)境測試艙。測試條件：材料測試前，首先測定了實驗室室內(nèi)空氣中放射性氡濃度24h環(huán)境本底水平；接著在1m3的玻璃測試艙內(nèi)分別放入1m2待測汽車腳墊，采用閃爍瓶法連續(xù)測定玻璃艙內(nèi)放射性氡濃度24h。測試期間，室內(nèi)空調(diào)開啟，室內(nèi)環(huán)境平均溫度：15℃±1℃，大氣壓102.6kPa～102.8kPa，相對濕度50％～54％。測試結果如表6所示，表6為本發(fā)明實施例得到的放射性氡濃度檢測結果。表6本發(fā)明實施例放射性氡濃度檢測結果實施例2在500Pa的真空度下將10kg氧化鋯和50kg氧化硼混合，在同樣的條件下將5kg氧化镥和30kg氧化鑭混合之后，將混合得到的混合物和10kg氧化鋅在同樣的條件混合，然后將最終得到的混合物料在500Pa真空度、500℃溫度條件下真空煅燒30min，得到負離子材料；將得到的負離子材料30kg、聚丙烯酰胺分散劑20kg與50gk水混合，得到涂覆料液；將得到的涂覆料液噴涂在全包圍皮革材質(zhì)的汽車腳墊表面，噴涂厚度為汽車腳墊厚度的50％。本發(fā)明將待測汽車腳墊1m2置于0.1m3的實驗艙內(nèi)，穩(wěn)定1h后，進行檢測，檢測風速為0.3m/s，檢測環(huán)境溫度20℃、濕度60％RH，實測值：2.1×104個/cm3。實施例3在500Pa的真空度下將10kg氧化鋯和50kg氧化硼混合，在同樣的條件下將5kg氧化镥和30kg氧化鑭混合之后，將混合得到的混合物和10kg氧化鋅、5kg氧化鈦在同樣的條件混合，然后將最終得到的混合物料在300Pa真空度、800℃溫度條件下真空煅燒30min，得到負離子材料；將得到的負離子材料35kg、聚丙烯酰胺分散劑15kg與50gk水混合，得到涂覆料液；將得到的涂覆料液噴涂在全包圍皮革材質(zhì)的汽車腳墊表面，噴涂厚度為汽車腳墊厚度的20％。本發(fā)明將待測汽車腳墊1m2置于0.1m3的實驗艙內(nèi)，穩(wěn)定1h后，進行檢測，檢測風速為0.3m/s，檢測環(huán)境溫度20℃、濕度60％RH，實測值：1.5×104個/cm3。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3