專利名稱：一種用納米改性竹炭塑料、及其制作方法以及制作的文具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米改性竹炭塑料及其制作方法，以及這種納米改性 竹炭塑料在、制作文具產(chǎn)品，特別是能夠制作成圓珠筆、中性筆、活動(dòng)鉛 筆和記號(hào)筆等書寫工具中的用途。
背景技術(shù)：
圓珠筆、中性筆、活動(dòng)鉛筆和記號(hào)筆等書寫工具，在生產(chǎn)制造過(guò)程中， 尤其是使用過(guò)程中會(huì)沾染上各種細(xì)菌和有毒有害物質(zhì)。作為制造商可以通 過(guò)采用無(wú)毒無(wú)害的材料，以及嚴(yán)格管理生產(chǎn)制造過(guò)程來(lái)防止沾染上各種細(xì) 菌和有毒有害物質(zhì)。但是，使用過(guò)程就很難控制，尤其是少年兒童更容易 因沾染上各種細(xì)菌和有毒有害物質(zhì)而影響身體健康。
本發(fā)明通過(guò)采用研制納米改性竹炭塑料來(lái)制作產(chǎn)品，納米改性竹炭塑 料是一種新的材料，現(xiàn)有技術(shù)未見(jiàn)報(bào)道。納米Ti02的功能是會(huì)產(chǎn)生類似 光合作用的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的自由基和活性氧。這些產(chǎn)物
可把有機(jī)污染物分解成C02和H20，同時(shí)具有抑菌、殺菌作用。納米Ti02 抗菌劑是在納米Ti02材料的基礎(chǔ)上，通過(guò)吸附或者離子交換方式生產(chǎn)出載 銀等金屬離子抗菌劑，其抑菌、殺菌能力更為明顯使其具有一定的抑制和 殺滅細(xì)菌(如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念球菌、黑曲酶菌等)的 能力，同時(shí)能將吸附過(guò)來(lái)的有毒有害物質(zhì)(如甲醛、氨氣、苯、甲苯等) 分解為無(wú)毒無(wú)害的二氧化碳和水，從而能在很大程度上緩解因沾染上各種 細(xì)菌和有毒有害物質(zhì)而影響使用者身體健康的問(wèn)題。
納米Ti02的功能是會(huì)產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生氧化能力 極強(qiáng)的自由基和活性氧。這些產(chǎn)物可把有機(jī)污染物分解成C02和H20，同 時(shí)具有抑菌、殺菌作用。納米Ti02抗菌劑是在納米Ti02材料的基礎(chǔ)上， 通過(guò)吸附或者離子交換方式生產(chǎn)出載銀等金屬離子抗菌劑，其抑菌、殺菌 能力更為明顯。
各種書寫工具在使用過(guò)程中會(huì)使手乃至身體疲勞，連續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)越疲 勞，雖然，制造商通過(guò)改進(jìn)握手部分材料的軟硬度，以及外形按人體工程 學(xué)原理來(lái)造型，使這種狀況能夠有所改善，卻還是無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。 而本發(fā)明在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上通過(guò)研制納米改性竹炭塑料來(lái)制作產(chǎn)品，納米改 性竹碳具有釋放遠(yuǎn)紅外、負(fù)離子和微量元素的功能，形成一種能量場(chǎng)或能 量環(huán)，從而刺激人體穴位，促進(jìn)人體表面微血管的血液循環(huán)，使局部的體 感溫度上升，達(dá)到消除疲勞的作用，以及具有一定的保健功能。目前，尚無(wú)有關(guān)納米改性竹炭塑料以及上述各種功能結(jié)合的產(chǎn)品的研 制和進(jìn)展的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是研制一種同時(shí)具備抑菌、殺菌和吸附分解有毒有 害物質(zhì)功能的，又有釋放遠(yuǎn)紅外、負(fù)離子和微量元素的功能的新型材料， 并將之用于文具的制造。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案為將竹材制成高吸附能力粉狀炭；再將納米 TiCb和納米Ti02抗菌劑攪拌制成混合乳液；將制成混合乳液加入到高溫 炭-水懸浮液中充分?jǐn)嚢韬?，得到納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料的乳 液。經(jīng)常規(guī)蒸發(fā)、干燥后，即可制得納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料。
然后，將納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料，分散劑，白油，熱塑
性彈性體(TPR)，放入混料機(jī)內(nèi)充分?jǐn)嚢瑁俜湃肼輻U式擠出機(jī)內(nèi)加溫
充分混煉，并造粒制成納米改性竹炭塑料。
將納米改性竹炭塑料注塑成型為書寫工具的部件。
書寫工具在使用中與人體接觸最多的是其握手部分，因此，本發(fā)明首 先在握手部分采用納米改性竹炭塑料，并以現(xiàn)有的注塑成型加工工藝制造 產(chǎn)品零件，既不影響原有的使用性能和外觀功能，又能同時(shí)具備一定的抑 菌、殺菌和吸附分解有毒有害物質(zhì)功能，以及能夠釋放遠(yuǎn)紅外、負(fù)離子和 微量元素，形成一種能量場(chǎng)或能量環(huán)的功能。


圖1為納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料的制作過(guò)程； 圖2為納米改性竹炭塑料的制作過(guò)程； 圖3為筆的握手零件的制作過(guò)程； 圖4為筆以及其握手部分。
具體實(shí)施例方式
將竹材用最終炭化溫度為600-80(TC的常規(guī)熱解工藝，將竹炭粉碎， 制成80-200目的高吸附能力粉狀炭；放入水中加溫并攪拌，形成高溫炭一 水懸浮液，高溫炭的含量為20% (重量/體積)；
再將0.5-4% (W/V)的納米Ti02和0.5-3% (W/V)的納米1102抗菌 劑在水中攪拌制成混合乳液。
將制成的納米Ti02和納米Ti02抗菌劑混合乳液加入到高溫炭-水懸浮 液中以l: 5的體積比充分?jǐn)嚢韬?，得到納米改性竹炭光催化吸附、殺菌 材料的乳液，其中，；
經(jīng)常規(guī)蒸發(fā)、干燥后，即可制得納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料；
然后，將5%的納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料，優(yōu)選0.5%的分散劑，0.6%的白油，93.9%的熱塑性彈性體(TPR)，放入混料機(jī)內(nèi)充分 攪拌，再放入螺桿式擠出機(jī)內(nèi)加溫至165-195"C充分混煉，并造粒制成納 米改性竹炭塑料。
其中，納米TiO2例如HTTi-01 (南京海泰納米材料有限公司)，納米 TiO2抗菌劑例如HTB-01 (南京海泰納米材料有限公司)，分散劑，例如 脂肪醇與環(huán)氧乙烷的縮合物，更具體地，例如M002 (上海正通色料化工 有限公司)白油為分子量在300-400的垸經(jīng)和環(huán)烷經(jīng)組成的礦物油脂，例 如10# (上海浦達(dá)貿(mào)易有限公司)，TPR是以SEBS、 SBS為基材的，有 著類似交聯(lián)橡膠性能的高分子合金材料，例如DT351 (臺(tái)灣優(yōu)能膠材料有 限公司)。
實(shí)施例l:納米改性竹炭塑料的制備，并用其制造握手零件
如圖1所示，先將竹材鋸成規(guī)定長(zhǎng)度放入烘烤窯內(nèi)，逐步加溫至 600-800°C ，并保溫約3小時(shí)，然后再逐步冷卻，制成竹炭。
將竹炭粉碎成80-200目的高吸附能力粉狀炭，放入水中加溫并攪拌， 形成高溫炭一水懸浮液，高溫炭的含量為20% (重量/體積)；
同時(shí)將 4%(重量/體積)的納米Ti02和3%(重量/體積)的納米Ti02 抗菌劑在水中攪拌制成混合乳液，并以l: 5的比例(體積比)加入到高 溫炭-水懸浮液中充分?jǐn)嚢韬螅吹玫郊{米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料 的乳液。
如圖2所示，將納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料、分散劑、白油 和熱塑性彈性體(TPR)按以下的比例(以混合物的總重量為基準(zhǔn)，重量 比)混合
改性竹炭光催化吸附、殺菌材料5%; 分散劑 0.5%; 白油 0.6%;
熱塑性彈性體(TPR) 93.9%。
在混料機(jī)內(nèi)充分?jǐn)嚢韬螅湃肼輻U式擠出機(jī)內(nèi)加溫至175°C (充分混 煉，隨后擠出造粒(SJL-Z-90型造粒機(jī))，制成納米改性竹炭塑料。
如圖3所示，根據(jù)產(chǎn)品外觀造型和尺寸規(guī)格制造注塑模具，并安裝在 注塑機(jī)上(FB-200R)，按注塑工藝要求制造出筆的握手零件，最終組裝 在筆上(如圖4的⑤所示)。
實(shí)施例2抑制和殺滅細(xì)菌效果 1.(提供實(shí)驗(yàn)步驟)
a) 在11113的試驗(yàn)倉(cāng)中，將細(xì)菌試劑放在表面皿中，揮發(fā)12小時(shí)后；
b) 將50支能量筆(試樣)平鋪在實(shí)驗(yàn)箱的中間位置，然后迅速采集試驗(yàn)倉(cāng)中的空氣樣品lOcrn3，并檢測(cè)出細(xì)菌數(shù)量，記為初始數(shù)量；
c) 經(jīng)過(guò)24小時(shí)后，再次采集實(shí)驗(yàn)箱中的空氣樣品10 cm3 ，并檢 測(cè)出細(xì)菌數(shù)量，記為48小時(shí)數(shù)量；
d) 以下列公式計(jì)算去除率
初始數(shù)量一48小時(shí)數(shù)量
殺菌率= _ xl00%
初始數(shù)量
試驗(yàn)結(jié)果
在lmS的試驗(yàn)倉(cāng)中空氣中細(xì)菌總數(shù)為2650/m3 ，放入試樣筆后48h 后，殺菌率達(dá)到53.58%。
實(shí)施例3:吸附有毒有害物質(zhì)效果
試驗(yàn)步驟
① 在lmS的環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱中，將濃度為30c/。的甲醛溶液2.0ml;分析 純的苯溶液l.Oml;分析純的30%氨溶液2.0ml分別放在表面皿中，揮發(fā) 24小時(shí)后；
② 將50支能量筆(試樣)平鋪在實(shí)驗(yàn)箱的中間位置，然后迅速采 集實(shí)驗(yàn)箱中的空氣樣品，記為初始濃度；
③ 經(jīng)過(guò)48小時(shí)后，再次采集實(shí)驗(yàn)箱中的空氣樣品，記為48小時(shí)濃
度；
④ 以下列公式計(jì)算去除率
初始濃度一48小時(shí)濃度
去除率二 _ xl00%
初始濃度
試驗(yàn)結(jié)果在11113的試驗(yàn)倉(cāng)中，甲醛、苯、氨的初始濃度如下
甲醛 0.95 mg/m3
苯 1.55 mg/m3
氨 1.55 mg/m3
放入試樣筆后48h后，去除率分別達(dá)到
甲醛 38.95%
苯 44.44%
氨 39.22%。
實(shí)施例4.釋放負(fù)離子效果
在lmS的試驗(yàn)倉(cāng)中，負(fù)離子的初始濃度為156個(gè)/cmS，放入試筆后48h 后，負(fù)離子增加86個(gè)/cm3。
實(shí)施例5.遠(yuǎn)紅外輻射效果
7在測(cè)試溫度5(TC，用紅外輻射測(cè)量?jī)x(IRL-1型紅外輻射測(cè)量?jī)x)
測(cè)得試樣的法向輻射率為0.87-0.89，波長(zhǎng)在8-25nm。
權(quán)利要求
1. 一種納米改性竹炭塑料，其組成為竹材制成的高吸附能力粉狀炭；納米TiO2納米TiO2抗菌劑分散劑，白油，熱塑性彈性體(TPR)水。
2.權(quán)利要求1的納米改性竹炭塑料 計(jì)，其組成為納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料的乳液分散劑白油熱塑性彈性體(TPR)以混合物的總重量為基準(zhǔn)，其重量比5%: 0.5%; 0.6%;93.9%，其中，納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料的乳液的組成為5倍體積的20% (重量/體積)竹材制成的高吸附能力粉狀炭一水懸 浮液1倍體積的0.5-4% (W/V)的納米Ti02和0.5-3% (W/V) 的納米Ti02抗菌劑與水的混合乳液。
3.權(quán)利要求2的納米改性竹炭塑料，其中，納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料的乳液的組成為 5倍體積的20% (重量/體積)竹材制成的高吸附能力粉狀炭一水懸 浮液l倍體積的4% (重量/體積)的納米Ti02和3。/。(重量/體 積)的納米Ti02抗菌劑與水的混合乳液。
4. 權(quán)利要求1 -3之任一的納米改性竹炭塑料，其中，納米Ti02抗菌劑是 HTB陽(yáng)01。
5. 權(quán)利要求1 -3之任一的納米改性竹炭塑料，其中分散劑是脂肪醇與環(huán) 氧乙垸的縮合物。
6. 權(quán)利要求5的納米改性竹炭塑料，其中脂肪醇與環(huán)氧乙烷的縮合物是M002。
7. 權(quán)利要求1 -3之任一的納米改性竹炭塑料，其中，白油為10#。
8. 權(quán)利要求1 -3之任一的納米改性竹炭塑料，其中，TPR是以SEBS、 SBS為基材的，有著類似交聯(lián)橡膠性能的高分子合金材料。
9. 權(quán)利要求8的納米改性竹炭塑料，其中，高分子合金材料是DT351。
10. 權(quán)利要求l-9之任一的納米改性竹炭塑料的制備方法，包括以下步驟，a. 將竹材制成高吸附能力粉狀炭；b. 再將納米Ti02和納米Ti02抗菌劑攪拌制成混合乳液；c. 將制成混合乳液加入到高溫炭-水懸浮液中充分?jǐn)嚢韬?，得到納米改 性竹炭光催化吸附、殺菌材料的乳液；d. 經(jīng)常規(guī)蒸發(fā)、干燥后，即可制得納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材 料；e. 然后，將納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料，分散劑，白油，熱 塑性彈性體(TPR)，放入混料機(jī)內(nèi)充分?jǐn)嚢?，再放入螺桿式擠出 機(jī)內(nèi)加溫充分混煉，并造粒制成納米改性竹炭塑料。
11. 權(quán)利要求IO的方法，其中，在步驟a中，將竹材用最終炭化溫度為 600-80(TC的常規(guī)熱解工藝，將竹炭粉碎，制成80-200目的高吸附能力粉 狀炭。
12. 權(quán)利要求10的方法，步驟e中，加溫至165-195。C充分混煉。
13.權(quán)利要求1-9的任一的納米改性竹炭塑料制成的書寫工具部件。
14. 權(quán)利要求13的部件，該部件是一手握部件。
15. 含有權(quán)利要求13或14的部件的書寫工具。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米改性竹炭塑料及其制作方法，以及這種納米改性竹炭塑料在、制作文具產(chǎn)品，特別是能夠制作成圓珠筆、中性筆、活動(dòng)鉛筆和記號(hào)筆等書寫工具中的用途。本發(fā)明還涉及以該納米改性竹炭塑料制成的書寫文具部件，以及含有該部件的文具。
文檔編號(hào)C08K3/22GK101423647SQ20071004779
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月3日
發(fā)明者陳湖雄 申請(qǐng)人:上海中韓晨光文具制造有限公司