負離子聚氨酯材料的研究綜述

楊智麗 潘存業 李德恒

河北君業科技股份有限公司

1 引言

空氣負離子的主要成分包括了O2-、O2-（。H2O）n、CO4-（。H2O）n等等。它是一種對人體健康與生態環境有益的離子及離子形態，在醫療學術界也有非常顯著的臨床實踐驗證成果。當人處于休息狀態或中度運動后的體力恢復狀態時，如果空氣中能夠含有8000～10000個/cm3的負離子其對人體的內分泌系統與心血管系統保養是非常有利的，可快速恢復人體體力，保持人體健康。

2 負離子聚氨酯材料制品的闡釋

2.1 負離子的釋放與負離子聚氨酯材料制品的形成

在19世紀末，德國物理學家Philipp.Lénárd就首次通過實驗證明了負離子對人體是具有保健作用的，它能夠實現空氣凈化，且具有較強的抗氧化、防衰老功效，在針對人體免疫力與自愈力的提高方面效果非常顯著。在他的驗證實驗中，負離子就被引入到聚氨酯材料制品中，利用負離子粉與多種元素混合形成礦物質，再利用礦物質的獨特結構產生具有永久效果的熱電效應與壓電效應，促成負離子粉成分中的電勢差，讓空氣中的水分子、氧分子等等都能發生電離并產生電子，電子與未電離分子共同結合產生負離子，這種實驗中所形成的改性內容具有殺菌、除臭、祛味等重要保健功能，所以負離子聚氨酯材料制品是真正對人體有益的，且能夠持久保持力學性能與負離子釋放效率穩定不變的優秀制品[1]。

2.2 負離子聚氨酯材料制品的種類與介紹

目前市面上的負離子聚氨酯材料制品種類豐富，其中就包括了聚氨酯泡沫、聚氨酯彈性體、聚氨酯合成革、聚氨酯涂料、聚氨酯粘合劑、聚氨酯吸音材料、聚氨酯保溫隔熱材料等等。在這些特殊制品中，聚氨酯合成革材料制品大量生產且運用最多，它采用電氣石作為負離子粉，然后制成聚氨酯合成革材料制品，制品合成革中就包括了基體層、聚氨酯表層以及聚氨酯內涂層，它主要通過聚氨酯粘合樹脂與內涂層，獲得同時具有巨大孔與微細孔的合成革基布。這種合成革制品非常高檔且會永久釋放負離子，比較適合用于汽車內飾，對車內環境改善效果非常到位。

基于這一科學原理，目前國內學者及研究人員也在積極思考實踐有關引入了負離子的聚氨酯合成革制品，例如孟憲鴻等學者就運用奇冰石超細粉末作為無機填料與聚氨酯樹脂合成，制作生成負離子聚氨酯合成革。根據實驗測試結果顯示，這種新的合成革制品在機械性能方面表現良好，可完全滿足服裝用革及裝飾用革要求。在具體實驗研究中，可選擇在100 份的PU樹脂中加入大約18.0～24.0份的奇冰石粉末，其所制成的聚氨酯合成革負離子濃度釋放量最高，相比于普通的負離子聚氨酯合成革制品對人體健康更有利[2]。

3 負離子聚氨酯合成革的實驗研究

3.1 實驗方法

為了研究引入了負離子的聚氨酯合成革的機械性能，需要對其展開專門實驗，對合成革的剪切剛度和彎曲剛度進行實驗分析，通過實驗證明合成革制品中的負離子實際計數值與發射能力。所以針對每個樣品的負離子聚氨酯合成革制品中，記錄它在實驗過程中10s內的7個負離子計數值，同時測試加入了奇冰石粉末的普通聚氨酯合成革材料制品的負離子發射狀況[3]。

3.2 實驗結果

（1）負離子聚氨酯合成革產品的機械性能分析。在經過測試實驗后發現負離子聚氨酯合成革產品的機械性能有所提高，特別是加入了奇冰石粉末（混入量為10%）時，制品的剪切變形角度發生變化，其中其彎曲剛度大約增加30%左右，達到0.098cN。cm2。cm-1，而剪切強度則同樣增加大約30%左右，達到0.736cN。（cm。o）-1。上述內容說明負離子是可以滿足合成革實際應用要求的。

（2）負離子聚氨酯合成革產品的發射性能分析。一般來說，負離子聚氨酯合成革在發射負離子時其濃度會伴隨奇冰石粉末的混入比例變化而變化，由于奇冰石粉末的混入比例通常控制在10%左右，所以負離子革的發生標準濃度則是1.49萬個/cm3，這一數值相當于城市郊外田野的負離子濃度，能夠滿足人體健康改善需求。

而在實驗中，隨著奇冰石粉末混入比例的逐漸增加，所獲得的的試樣發射負離子濃度也會呈現出一個明顯的上升趨勢，但在達到一定比例后該發射濃度會出現增勢緩慢現象，此時可分析其臨界點了解到負離子聚氨酯合成革材料中奇冰石粉末的最佳混入比。比如說在合成革樹脂工作溶液中應當加入大約10%～15%的奇冰石粉末，如果超出該比例如上文所述其負離子發射濃度將增勢緩慢，這是因為在聚氨酯合成革材料中不粉末之間產生了相對強烈的團聚反應，粉末發射負離子功能嚴重下降。

最后針對負離子聚氨酯合成革實驗的實驗室溫度也有要求，一般要將室溫控制在大約25℃左右，相對濕度控制在60%，此時可測得聚氨酯合成材料所釋放的負離子濃度大約在360個/cm3左右。實驗結果說明引入了負離子的聚氨酯合成革材料制品在負離子濃度發射表現方面相當良好，可對人體健康起到明顯的保健促進作用。

4 總結

目前的聚氨酯材料都能有效利用天然負離子粉體，通過合成實驗凸負離子應用對人體健康的正向促進作用。同時，在實驗中也發現加入奇冰石粉末后負離子的機械發射能力與發射濃度有所上升，這是因為奇冰石粉末作為一種功能性無填料與聚氨酯材料反映可制作生成負離子聚氨酯合成革，在制品使用過程中可滿足持續的空氣負離子釋放過程，是負離子聚氨酯制品生產的最重要加分項。