负离子功能材料研究进展
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第47卷第3期2018年5月吉林林业科技JOURNAL OF JILIN FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGYVol. 47 No. 3May. ,2018DOI：10. 16115/j. cnki. issn. 1005 -7129.2018.03.012文章编号：1005 -7129(2018)03 -0035 -03 中图分类号：TB34 文献标识码:A负离子功能材料研究进展孙伟，于海媛，姚露贤，李宏，刘冰，李继平，付晓霞，崔铁花，魏松艳(吉林省林业科学研究院，吉林长春130033)摘要:本文介绍了负离子释放材料的分类、组分及其功能，分析了以电气石为主要负离子添加剂的新型功能材料在 建筑、纺织等领域的应用现状，对释放负离子功能材料发展前景进行展望。
关键词：负离子;功能材料;研究进展Research Progress of Anion Functional MaterialsSUN Wei,YU Haiyuan,YAO Luxian,LI Hong,LIU Bing,LI Jiping,FU Xiaoxia,CUI Tiehua,WEI Songyan(Jilin Provincial Academy of Forestry Science, Changchun 130033 , China)Abstract：The classification ^component and function of the anion release materials were introduced. The application of the new functional materials with tourmaline as main anion additive in the field of building construction and textile were reviewed. The future development of the new functional material had been prospected.Keywords ：anion functional material ； research development随着工业化进程加快，整个大气环境都面 临污染，城乡空气正、负离子比例失衡，水体污 染，人口密集区植被稀少，空气质量指数超标。
人类居住环境压力使一种能够改善环境、保护 人体健康的负离子功能材料成为目前研究重 点。
收稿日期:2018—03—19基金项目：吉林省科技厅重点科技成果转化项目，玉米 秸秆矿质塑合材料技术转化应用（项目编号：20160307018GX)作者简介:孙伟（1979—），男，内蒙古赤峰人，工程师，主要从事林产工业方面的研究工作.通讯作者简介:魏松艳（1973—），女，吉林延吉人，高级 工程师，主要从事林产工业方面的研究工作.1空气负离子空气负离子也叫负氧离子，是指获得多余 成对电子而带负电荷的氧气离子，由于大气受 紫外线、雷电、宇宙射线、放射物质、土壤和空气 放射线等因素影响发生电离而产生，具有净化 空气、抗氧化、防衰老、清除体内自由基等功能，在医学界享有“维他氧”“空气维生素”等美 称。
2负离子释放材料随着工业发展，环境污染日益严重，空气中 负离子浓度（单位体积空气中负离子数目，下 同）越来越低，人体健康受到威胁，为改善空气 质量，增加空气负离子浓度，使用人工方法（空 气负离子发生器和负离子材料）提髙负离子浓—35 —度成为人们研究热点。
中，电气石无毒、无污染、资源丰富，并具净化水2.1负离子释放材料分类及主要成分 质、净化空气、杀菌等功能，因此，具有很大优势负离子释放材料是产生负离子的有效途 和研究前景。
径，它们的主要成分也各不相同，详见表1。
其表1负离子释放材料分类及主要成分Tab. 1 Classification and main components of anion release materials矿石名称主要成分电气石硅酸盐，含微量铁、锰、钠、镁等蛋白石含水非晶质或胶质的活性Si02，少量A1203、Fe203等六环石Mg0、Si02、CaO及变价F e的复杂化合物奇冰石含镁、锂、硼、少量铝的硅酸盐海底矿物层硅酸盐和铝、铁等氧化物为主要成分的无机系多空物质2.2电气石应用现状在改善环境方面，采用负离子发生器提高 负离子浓度需消耗能源来提供电压，并且有些 不合格产品在释放负离子过程中会产生臭氧。
电气石可以自发、持续地释放负离子，并能辐射 红外线，杀菌抗菌。
电气石可通过物理或化学 方法与其他材料复合，可制得多种功能材料，被 广泛应用于环保、电子、医药、化工、轻工、建材 等领域。
中国的电气石功能矿物的产地达150 多处，有80多处电气石储存量在数千万吨以 上，所以电气石功能复合材料的研发对电气石 功能矿物的高性能利用以及新型功能复合材料 的制备均具有重要意义[1]。
3负离子功能材料研究现状3.1国外研究概况1989年，日本学者Kubo[2]在一次调研时 发现，某些河流的水质明显优于其他河流。
通 过反复验证得知，水质优良是因为该段河流通 过一片电气石矿区，后又通过大量试验，证实电 气石对净化水质具有一定作用。
1998年，Ku-bo[3]通过电气石电解水产生氢气的试验发现电 气石具有释放负离子功能，这对改善环境质量 具有十分重要作用。
由此，电气石的开发利用 越来越受到科学家的关注。
2001年，Geissler 等[4]通过试验发现，电气石表面存在微电场，以此证明电气石释放负离子的原理，为电气石 释放负离子功能材料的开发提供理论基础。
2001年，Yoshio M [5]将电气石粉作为添加剂，与纤维合成制得新型Advanced Performance纤维，研究发现，该种纤维具有辐射远红外线和释 放负离子的功能。
此后，电气石粉逐渐被应用 于纺织行业，研制出多种具有释放负离子功能 的纺织产品。
2009年，Se -kyu[6]以电气石为 添加剂，研发出墙砖、地板砖等多功能建筑材 料。
3.2国内研究概况在国内，电气石负离子功能材料主要应用 于建筑材料、纺织用品和生活用品。
3.2. 1负离子建筑材料研究中国建筑材料科学研究院研制出一'种能产 生空气负离子的复合材料，主要成分为电气石、稀土复合盐类、纳米半导体材料等，具有释放效 率高、应用范围广等特点[7]。
电气石因其具备释放负离子辐射远红外线 等保健功能受到广泛关注，可作为填料添加到 聚合物复合材料中。
先用改性剂山梨醇酐单硬 脂酸酯（Span - 60)对电气石粉进行表面有机 改性，改善了电气石表面的亲油性，通过熔融共 混法制备了热塑性淀粉（TPS)/聚己二酸对苯 二甲酸丁二酯（PBAT)/电气石复合材料。
该 材料具有优异的负离子释放功能，较髙的远红 外辐射率，其远红外辐射率达到〇.95以上[8]。
康文杰系统地探索影响电气石负离子释放 效率的外部因素，以其作为添加剂制备出具有 负离子释放功能的环境友好型多孔陶瓷与釉面 砖[9]〇3.2.2负离子纺织材料研究国内对负离子纺织材料的研究起步较晚，20世纪90年代，中国科学院发明出一种具有自发热功能及负离子释放功能的“负离子特种 功能纤维”，被应用于保暖内衣上。
钟纺公司 将电气石研磨成细粉后，作为添加剂加入到纺 丝中制得能够释放负离子的纤维，并且负离子 释放能力不受水洗影响[1()]。
董飞逸选用普通涤纶织物作为基布，对其 进行负离子光触媒复合功能整理，采用纳米 Ti02做光触媒、电气石粉做负离子发生材料制备负离子空气净化织物。
复合整理工艺织物的 负离子释放量可达3 250个•cnT3[11]。
天津市赛远保健品有限公司研制出负离子远红外线多功能保健纤维，其特点是通过远红 外作用，提高负离子吸收率，高效地调节人体周 围空气质量。
该技术是将具有释放负离子功能 的微细陶瓷粉体材料制成多功能母粒，再采用 高科技共混熔融纺丝，将其纺织成负离子远红 外线功能纤维，制作空调环保纺织品[12]。
3.2.3负离子生活用品研究近年来，电气石因其在空气中可产生负离子，在水体环境中可吸附重金属离子，因此，电气石在人类日用品行业得到广泛应用。
黄凤萍等人将电气石、抗菌剂应用到陶瓷加工工艺中，研制出集释放负离子、抗菌于一体的陶瓷产品[13]。
袁昌来等人以电气石、纳米Ti02和镧系稀 土氧化物为主要原料，研制出空气负离子保健 材料。
试验检测证实，当电气石添加量为40%时，该保健材料的负离子释放量最高达2 000 个•cm-3[14]04负离子功能材料发展前景研发新型负离子功能材料，不仅可以满足人们物质文化及健康的需要，而且还可以提髙产品的科技含量和附加值，在工业、农业、化工、纺织、建材等领域必将有广泛的应用前景。
纵观负离子功能材料的研究进展，我们发现，将负 离子释放材料添加到石塑木复合板材中制成集 环保、保健等功能于一体的工业用材，在国内外 尚属空白，可广泛应用于室内外装饰装修、城市 生态景观建设等，并且具有健康、绿色环保、不腐蚀、抗老化、防水、可回收利用等特点，进行该 产品研发对于该产业的发展具有重要现实意 义。
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