负离子聚氨酯材料的研究综述

杨智丽 潘存业 李德恒

河北君业科技股份有限公司

1 引言

空气负离子的主要成分包括了O2-、O2-（。H2O）n、CO4-（。H2O）n等等。它是一种对人体健康与生态环境有益的离子及离子形态，在医疗学术界也有非常显著的临床实践验证成果。当人处于休息状态或中度运动后的体力恢复状态时，如果空气中能够含有8000～10000个/cm3的负离子其对人体的内分泌系统与心血管系统保养是非常有利的，可快速恢复人体体力，保持人体健康。

2 负离子聚氨酯材料制品的阐释

2.1 负离子的释放与负离子聚氨酯材料制品的形成

在19世纪末，德国物理学家Philipp.Lénárd就首次通过实验证明了负离子对人体是具有保健作用的，它能够实现空气净化，且具有较强的抗氧化、防衰老功效，在针对人体免疫力与自愈力的提高方面效果非常显著。在他的验证实验中，负离子就被引入到聚氨酯材料制品中，利用负离子粉与多种元素混合形成矿物质，再利用矿物质的独特结构产生具有永久效果的热电效应与压电效应，促成负离子粉成分中的电势差，让空气中的水分子、氧分子等等都能发生电离并产生电子，电子与未电离分子共同结合产生负离子，这种实验中所形成的改性内容具有杀菌、除臭、祛味等重要保健功能，所以负离子聚氨酯材料制品是真正对人体有益的，且能够持久保持力学性能与负离子释放效率稳定不变的优秀制品[1]。

2.2 负离子聚氨酯材料制品的种类与介绍

目前市面上的负离子聚氨酯材料制品种类丰富，其中就包括了聚氨酯泡沫、聚氨酯弹性体、聚氨酯合成革、聚氨酯涂料、聚氨酯粘合剂、聚氨酯吸音材料、聚氨酯保温隔热材料等等。在这些特殊制品中，聚氨酯合成革材料制品大量生产且运用最多，它采用电气石作为负离子粉，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体层、聚氨酯表层以及聚氨酯内涂层，它主要通过聚氨酯粘合树脂与内涂层，获得同时具有巨大孔与微细孔的合成革基布。这种合成革制品非常高档且会永久释放负离子，比较适合用于汽车内饰，对车内环境改善效果非常到位。

基于这一科学原理，目前国内学者及研究人员也在积极思考实践有关引入了负离子的聚氨酯合成革制品，例如孟宪鸿等学者就运用奇冰石超细粉末作为无机填料与聚氨酯树脂合成，制作生成负离子聚氨酯合成革。根据实验测试结果显示，这种新的合成革制品在机械性能方面表现良好，可完全满足服装用革及装饰用革要求。在具体实验研究中，可选择在100 份的PU树脂中加入大约18.0～24.0份的奇冰石粉末，其所制成的聚氨酯合成革负离子浓度释放量最高，相比于普通的负离子聚氨酯合成革制品对人体健康更有利[2]。

3 负离子聚氨酯合成革的实验研究

3.1 实验方法

为了研究引入了负离子的聚氨酯合成革的机械性能，需要对其展开专门实验，对合成革的剪切刚度和弯曲刚度进行实验分析，通过实验证明合成革制品中的负离子实际计数值与发射能力。所以针对每个样品的负离子聚氨酯合成革制品中，记录它在实验过程中10s内的7个负离子计数值，同时测试加入了奇冰石粉末的普通聚氨酯合成革材料制品的负离子发射状况[3]。

3.2 实验结果

（1）负离子聚氨酯合成革产品的机械性能分析。在经过测试实验后发现负离子聚氨酯合成革产品的机械性能有所提高，特别是加入了奇冰石粉末（混入量为10%）时，制品的剪切变形角度发生变化，其中其弯曲刚度大约增加30%左右，达到0.098cN。cm2。cm-1，而剪切强度则同样增加大约30%左右，达到0.736cN。（cm。o）-1。上述内容说明负离子是可以满足合成革实际应用要求的。

（2）负离子聚氨酯合成革产品的发射性能分析。一般来说，负离子聚氨酯合成革在发射负离子时其浓度会伴随奇冰石粉末的混入比例变化而变化，由于奇冰石粉末的混入比例通常控制在10%左右，所以负离子革的发生标准浓度则是1.49万个/cm3，这一数值相当于城市郊外田野的负离子浓度，能够满足人体健康改善需求。

而在实验中，随着奇冰石粉末混入比例的逐渐增加，所获得的的试样发射负离子浓度也会呈现出一个明显的上升趋势，但在达到一定比例后该发射浓度会出现增势缓慢现象，此时可分析其临界点了解到负离子聚氨酯合成革材料中奇冰石粉末的最佳混入比。比如说在合成革树脂工作溶液中应当加入大约10%～15%的奇冰石粉末，如果超出该比例如上文所述其负离子发射浓度将增势缓慢，这是因为在聚氨酯合成革材料中不粉末之间产生了相对强烈的团聚反应，粉末发射负离子功能严重下降。

最后针对负离子聚氨酯合成革实验的实验室温度也有要求，一般要将室温控制在大约25℃左右，相对湿度控制在60%，此时可测得聚氨酯合成材料所释放的负离子浓度大约在360个/cm3左右。实验结果说明引入了负离子的聚氨酯合成革材料制品在负离子浓度发射表现方面相当良好，可对人体健康起到明显的保健促进作用。

4 总结

目前的聚氨酯材料都能有效利用天然负离子粉体，通过合成实验凸负离子应用对人体健康的正向促进作用。同时，在实验中也发现加入奇冰石粉末后负离子的机械发射能力与发射浓度有所上升，这是因为奇冰石粉末作为一种功能性无填料与聚氨酯材料反映可制作生成负离子聚氨酯合成革，在制品使用过程中可满足持续的空气负离子释放过程，是负离子聚氨酯制品生产的最重要加分项。