[发明专利]一种负离子仿生石英石及其制备方法

摘要

本发明公开了一种负离子仿生石英石及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤A，制备改性树脂；步骤B，按重量百分比计，将80~90%石英、8~12%改性树脂、0.01~1%固化剂、0.01~1%偶联剂、1~3%夜光复合物、1~3%氢氧化铝粉及0.1~2%色料搅拌均匀，得混合料；步骤C，将混合料进行第一次布料在模板上，振压成型，脱模，切割，按预设图案排列得半成品；再进行第二次布料，振压成型，烘干成型，然后进行后处理得成品。和现有仿生石英石相比，本发明制造的仿生石英石配料科学，制备合理，性能稳定，机械强度高、不易变形及不易老化；而且经过合理的搭配负离子复合物、夜光复合物和抗菌粉，使得仿生石英石具有优异抗菌、净化空气以及夜光性能，进一步拓宽了仿生石英石的应用范围。

主权项

一种负离子仿生石英石的制备方法，其包括以下步骤：步骤A，制备改性树脂：按重量百分比计，将85~90%树脂、2~6%功能剂及1~5%分散剂用高速搅拌机混合均匀后加温熔融，上述各原料用量之和为100%，利用双螺杆挤出机挤出造粒，其熔融混合分散挤出温度为：100℃～280℃；所述功能剂包括负离子复合物和GQDs/Ag₂O/Ag‑Zn‑Ce/SiO₂/石墨烯抗菌粉；步骤B，按重量百分比计，将80~90%石英、8~12%改性树脂、0.01~1%固化剂、0.01~1%偶联剂、1~3%夜光复合物、1~3%氢氧化铝粉及0.1~2%色料搅拌均匀，得混合料，上述各原料用量之和为100%；步骤C，将混合料进行第一次布料在模板上，振压成型，脱模，切割，按预设图案排列得半成品；再进行第二次布料，振压成型，烘干成型，然后进行后处理得成品；其中，所述夜光复合物的制备方法如下：氮气环境下，将浓度为0.05~0.5mol/L的质子酸溶液和浓度为0.05~0.5mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:1~3混合，同时加入夜光粉，磁力搅拌60~120min后加入苯胺，夜光粉与苯胺质量比为1:5~10；持续搅拌60~90min后，逐滴滴加过硫酸铵，苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1；20℃～30℃下反应12~36h；丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥，碾磨得纳米聚苯胺/夜光粉复合物；将1~10g纳米聚苯胺/夜光粉复合物超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比4:1的水和氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯，调节pH值为9~10，反应温度为20~25℃，反应60~90min；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀；将该沉淀干燥，以得到纳米聚苯胺/夜光粉复合物/SiO₂；将纳米聚苯胺/夜光粉复合物/SiO₂置于氩气气氛下进行800~1000℃热处理1~2h，去除聚苯胺，得夜光粉/多孔SiO₂；所述功能剂的制备方法如下：（1）称取0.3~1gC60粉末，量取80~100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以500~600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1~3g高锰酸钾粉末，缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反应3~5h；快速加入100~150ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析3~5天，得GQDs悬浮液；100~150rpm速度搅拌GQDs悬浮液，同时激光辐照30~60min，激光辐照功率为0.5~2W；备用；（2）超声搅拌50~60mlGQDs悬浮液，滴加浓度为0.001~0.01mol/L硝酸银水溶液；逐滴加入浓度为0.1~0.5mol/L磷酸二氢铵溶液，超声搅拌10~20min；逐滴加入0.5~1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH值至11，而后静置、离心，用去离子水和乙醇交替洗涤三次，真空干燥，得GQDs/Ag₂O；（3）取1~3gGQDs/Ag₂O超声搅拌分散于80~120ml水溶液中；逐滴加入浓度为0.005~0.05mol/L硝酸铈水溶液，30~60min后逐滴加入浓度为0.005~0.05mol/L硝酸锌水溶液；继续超声搅拌，调节混合溶液pH值至7.0；边超声搅拌，边加入4~8mL质量分数为50%的水合肼，在30~40℃下还原反应0.5~1h；之后，再加入40~50mL质量分数为50%的水合肼，在85℃下还原反应30~48h后；过滤，用去离子水洗涤数次，真空干燥，得GQDs/Ag₂O/Ag‑Zn‑Ce；（4）将0.1~0.5gGQDs/Ag₂O/Ag‑Zn‑Ce超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比3~5:1的水和氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯，调节pH值为9~10，反应温度为20~25℃，反应30~60min；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀；将该沉淀在80~90℃下干燥2~4h，以得到GQDs/Ag₂O/Ag‑Zn‑Ce/SiO₂；将GQDs/Ag₂O/Ag‑Zn‑Ce/SiO₂置于氩气气氛下进行500~800℃热处理1~2h，冷却至室温后，浸没在氢氟酸中以超声功率100~150W进行超声10~15min，去除表面局部二氧化硅，离心并干燥，获得GQDs/Ag₂O/Ag‑Zn‑Ce/SiO₂；（5）取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中，逐滴加入GQDs/Ag₂O/Ag‑Zn‑Ce/SiO₂水溶液中；10~100W超声60~120min，静置，去离子水洗涤数次，离心，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3~8次，得GQDs/Ag₂O/Ag‑Zn‑Ce/SiO₂/石墨烯抗菌粉，即抗菌粉；（6）取抗菌粉和负离子复合物分散于100~200ml超纯水中，超声搅拌2~3h获得均匀和稳定的分散液，其中抗菌粉和负离子复合物的重量比为3~8:1~5；将具有碳纳米管网状膜的基板置于约8℃时，将分散液加入内凹形状的基板中，同时，来回滚动滚轮，使该分散液均匀分散于该碳纳米管网状膜中，由于碳纳米管在8℃附近时具有亲水性，该分散液被吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞；升温至约25℃，碳纳米管具有疏水性并将大部分水分子赶走留下吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞中抗菌粉和负离子复合物；去掉水分，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3~5次，然后将吸附有抗菌粉和负离子复合物的碳纳米管网状膜刮离该基板，获得抗菌‑负离子功能剂；所述三维海绵状石墨烯制备方法如下：将3g 石墨粉，1g NaNO3在冰水浴中与250ml 98%浓硫酸混合均匀，缓慢加入6g KMnO4；然后升温至在35℃，搅拌40min 后，加入95ml 去离子水，升温至98℃反应20min；再加入270ml 水稀释，并用5ml 30％ H2O2中和多余KMnO4，混合溶液的颜色为棕黄色，趁热过滤，用去离子水反复洗涤至中性，超声分散得到GO；取200ml 质量分数为5mg/ml的氧化石墨烯溶液倒入直径25cm，高2cm的圆盘状反应皿中，加入抗坏血酸(VC)0.5g搅拌使其充分混合；然后密闭反应皿并置于80℃水热反应15h，反应皿中的氧化石墨烯自发收缩交联成三维海绵结构，冷冻干燥，得到柔性的三维海绵状石墨烯；所述负离子复合物制备方法如下：取1~10g负离子粉分散于100~200ml超纯水中，水浴超声1~2h获得均匀和稳定的分散液；加入1~3g多孔碳，超声搅拌1~2h，让纳米材料充分进入多孔碳孔隙中，多次抽滤清洗，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3~8次，得负离子复合物；其中，负离子粉制备方法如下：将5~10%珊瑚化石、10~15%电气石、20~30%蛋白石、1~3%蛇纹石、5~10%麦饭石、3~5%奇冰石、3~5%北投石、1~5%医王石、5~10%贝壳、10~15%硅藻土、1~3%三氧化二铁、1~3%三氧化二铝、3~8%氧化锆和1~4%磷酸锆混合均匀，加入碾磨设备中进行超细粉碎，直至颗粒直径分布在50~80nm，过筛，干燥，即可制得负离子粉。