[發(fā)明專利]電氣石紅外輻射地聚物材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910063207.2
• 申請日: 2009-07-17
• 公開（公告）號: CN101607813A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李珍;陳文;周靜;金成國
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué);中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)
• 主分類號: C04B28/26
• 分類號: C04B28/26;B28B1/00;B28B11/24
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 張安國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種紅外輻射材料及其制備方法，特別是利用電氣石制得的紅外輻射地聚 物材料及其制備方法。

背景技術(shù)

紅外輻射材料是指在紅外波段具有高發(fā)射率或特征發(fā)射率的無機(jī)材料，主要應(yīng)用于鍋 爐的加熱，烤漆，木材、食品的加熱和干燥等，也可以應(yīng)用于運(yùn)動訓(xùn)練康復(fù)、燃油爐 灶節(jié)能、室內(nèi)空氣凈化以及人體保健方面。利用紅外輻射材料對燃油進(jìn)行紅外輻射處 理，可以使燃油的粘度和表面張力降低，利于霧化和充分燃燒。

電氣石是一種以含硼為特征的鋁、鈉、鐵、鎂、鋰的環(huán)狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，其通式一 般表示為XY₃Z₆Si₆O₁₈(BO₃)₃W₄，式中：X＝Ca²⁺，Na⁺，K⁺，□(空位)；Y＝Li⁺，Mg²⁺， Fe²⁺，Mn²⁺，Al，Cr³⁺，V³⁺，F(xiàn)e³⁺；Z＝Mg²⁺，Al³⁺，F(xiàn)e³⁺，V³⁺，Cr³⁺；W＝OH^-，F(xiàn)^-，O^-。電 氣石是一種具有電磁場的天然礦物體，具有壓電性和熱釋電性。由于自發(fā)極化效應(yīng)， 晶體兩端產(chǎn)生電勢差即電壓，釋放遠(yuǎn)紅外輻射，其遠(yuǎn)紅外線發(fā)射力將近100％，數(shù)值 較其他礦物高，因此電氣石在紅外材料的制備中處于重要的地位。地聚物即地質(zhì)聚合物， 是堿激活膠凝材料中最具前途的無機(jī)聚合物材料。地聚物的形成原理為：由具有一定活性 的含鋁硅酸鹽與堿進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使鋁硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)中的硅(鋁)氧鍵斷裂，逐漸聚合形成 硅鋁網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合體，其成型體的強(qiáng)度不斷增加。由于其特殊的無機(jī)縮聚三維氧化物網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)使得地聚物材料在眾多方面具有比高分子材料、水泥、陶瓷和金屬更高的高溫性能 和機(jī)械性能。

因此，利用電氣石制備紅外輻射地聚物材料，既不影響電氣石紅外輻射性能，又可提 高電氣石類紅外輻射材料的機(jī)械性能，同時可以控制電氣石紅外輻射材料形狀。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述研究現(xiàn)狀，以水玻璃為激發(fā)劑，提供一種電氣石紅外輻射地 聚物材料及其制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：一種電氣石紅外輻射地聚物材料，其全波段紅外 發(fā)射率為0.89-0.93，肖氏硬度為42-60，微觀形貌顯示電氣石粉體顆粒被硅氧化合物所包 覆并交聯(lián)在一起。電氣石紅外輻射地聚物材料通過以下方法制備：

1、配制模數(shù)為1-3.5的水玻璃溶液；

2、按電氣石粉與水玻璃物料比為15g/20mL～20g/10mL混合，攪拌2-50h；

3、攪拌后的混合物以模具成型，干燥；

4、2-30h后，拆除模具；

5、將成型的混合物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；

6、養(yǎng)護(hù)完畢后，得到電氣石紅外輻射地聚物材料。

上述第(1)步模數(shù)為1-3.5的水玻璃溶液由NaOH與高模數(shù)水玻璃混合配制而成；第 (2)步采用磁力攪拌器或電動攪拌器攪拌，攪拌速度為100-600r/min；第(3)步干燥在 室溫25℃下進(jìn)行；第(5)步的養(yǎng)護(hù)條件為：溫度為25-50℃，濕度為50-90％，時間為10-50 天。

分析認(rèn)為：電氣石粉體表面在激發(fā)劑的作用下，發(fā)生Si-O和Al-O共價鍵的斷裂，在 水溶液中生成硅酸和氫氧化鋁的混合溶膠，溶膠顆粒之間部分脫水縮合生成正鋁硅酸。Na⁺被吸附在分子骨架中的Al周圍，以平衡Al³⁺(四配位)所帶的負(fù)電荷，然后，正鋁硅酸 分子上的羥基在堿性溶液中或干燥條件下極不穩(wěn)定，相互吸引形成氫鍵，進(jìn)一步脫水縮合 形成聚鋁硅氧大分子鏈，將電氣石粉體交聯(lián)在一起，從而具有良好的機(jī)械性能。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)利用水玻璃為激發(fā)劑，使電氣石粉體顆粒被硅氧化合物所包覆交聯(lián)，形成地聚 物，具有良好的機(jī)械性能；

(2)制備的電氣石紅外輻射地聚物材料紅外發(fā)射率優(yōu)于純電氣石粉體；