[发明专利]电气石红外辐射地聚物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外辐射材料及其制备方法，特别是利用电气石制得的红外辐射地聚 物材料及其制备方法。

背景技术

红外辐射材料是指在红外波段具有高发射率或特征发射率的无机材料，主要应用于锅 炉的加热，烤漆，木材、食品的加热和干燥等，也可以应用于运动训练康复、燃油炉 灶节能、室内空气净化以及人体保健方面。利用红外辐射材料对燃油进行红外辐射处 理，可以使燃油的粘度和表面张力降低，利于雾化和充分燃烧。

电气石是一种以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物，其通式一 般表示为XY₃Z₆Si₆O₁₈(BO₃)₃W₄，式中：X＝Ca²⁺，Na⁺，K⁺，□(空位)；Y＝Li⁺，Mg²⁺， Fe²⁺，Mn²⁺，Al，Cr³⁺，V³⁺，Fe³⁺；Z＝Mg²⁺，Al³⁺，Fe³⁺，V³⁺，Cr³⁺；W＝OH^-，F^-，O^-。电 气石是一种具有电磁场的天然矿物体，具有压电性和热释电性。由于自发极化效应， 晶体两端产生电势差即电压，释放远红外辐射，其远红外线发射力将近100％，数值 较其他矿物高，因此电气石在红外材料的制备中处于重要的地位。地聚物即地质聚合物， 是碱激活胶凝材料中最具前途的无机聚合物材料。地聚物的形成原理为：由具有一定活性 的含铝硅酸盐与碱进行化学反应，使铝硅酸盐网络中的硅(铝)氧键断裂，逐渐聚合形成 硅铝网络结构的聚合体，其成型体的强度不断增加。由于其特殊的无机缩聚三维氧化物网 络结构使得地聚物材料在众多方面具有比高分子材料、水泥、陶瓷和金属更高的高温性能 和机械性能。

因此，利用电气石制备红外辐射地聚物材料，既不影响电气石红外辐射性能，又可提 高电气石类红外辐射材料的机械性能，同时可以控制电气石红外辐射材料形状。

发明内容

本发明的目的是针对上述研究现状，以水玻璃为激发剂，提供一种电气石红外辐射地 聚物材料及其制备方法。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种电气石红外辐射地聚物材料，其全波段红外 发射率为0.89-0.93，肖氏硬度为42-60，微观形貌显示电气石粉体颗粒被硅氧化合物所包 覆并交联在一起。电气石红外辐射地聚物材料通过以下方法制备：

1、配制模数为1-3.5的水玻璃溶液；

2、按电气石粉与水玻璃物料比为15g/20mL～20g/10mL混合，搅拌2-50h；

3、搅拌后的混合物以模具成型，干燥；

4、2-30h后，拆除模具；

5、将成型的混合物进行养护；

6、养护完毕后，得到电气石红外辐射地聚物材料。

上述第(1)步模数为1-3.5的水玻璃溶液由NaOH与高模数水玻璃混合配制而成；第 (2)步采用磁力搅拌器或电动搅拌器搅拌，搅拌速度为100-600r/min；第(3)步干燥在 室温25℃下进行；第(5)步的养护条件为：温度为25-50℃，湿度为50-90％，时间为10-50 天。

分析认为：电气石粉体表面在激发剂的作用下，发生Si-O和Al-O共价键的断裂，在 水溶液中生成硅酸和氢氧化铝的混合溶胶，溶胶颗粒之间部分脱水缩合生成正铝硅酸。Na⁺被吸附在分子骨架中的Al周围，以平衡Al³⁺(四配位)所带的负电荷，然后，正铝硅酸 分子上的羟基在碱性溶液中或干燥条件下极不稳定，相互吸引形成氢键，进一步脱水缩合 形成聚铝硅氧大分子链，将电气石粉体交联在一起，从而具有良好的机械性能。

本发明的有益效果是：

(1)利用水玻璃为激发剂，使电气石粉体颗粒被硅氧化合物所包覆交联，形成地聚 物，具有良好的机械性能；

(2)制备的电气石红外辐射地聚物材料红外发射率优于纯电气石粉体；