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
技術領域：
本發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、制作文具產品，特別是能夠制作成圓珠筆、中性筆、活動鉛 筆和記號筆等書寫工具中的用途。
背景技術：
圓珠筆、中性筆、活動鉛筆和記號筆等書寫工具，在生產制造過程中， 尤其是使用過程中會沾染上各種細菌和有毒有害物質。作為制造商可以通 過采用無毒無害的材料，以及嚴格管理生產制造過程來防止沾染上各種細 菌和有毒有害物質。但是，使用過程就很難控制，尤其是少年兒童更容易 因沾染上各種細菌和有毒有害物質而影響身體健康。
本發明通過采用研制納米改性竹炭塑料來制作產品，納米改性竹炭塑 料是一種新的材料，現有技術未見報道。納米Ti02的功能是會產生類似 光合作用的光催化反應，產生氧化能力極強的自由基和活性氧。這些產物
可把有機污染物分解成C02和H20，同時具有抑菌、殺菌作用。納米Ti02 抗菌劑是在納米Ti02材料的基礎上，通過吸附或者離子交換方式生產出載 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，同時能將吸附過來的有毒有害物質(如甲醛、氨氣、苯、甲苯等) 分解為無毒無害的二氧化碳和水，從而能在很大程度上緩解因沾染上各種 細菌和有毒有害物質而影響使用者身體健康的問題。
納米Ti02的功能是會產生類似光合作用的光催化反應，產生氧化能力 極強的自由基和活性氧。這些產物可把有機污染物分解成C02和H20，同 時具有抑菌、殺菌作用。納米Ti02抗菌劑是在納米Ti02材料的基礎上， 通過吸附或者離子交換方式生產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程中會使手乃至身體疲勞，連續時間越長越疲 勞，雖然，制造商通過改進握手部分材料的軟硬度，以及外形按人體工程 學原理來造型，使這種狀況能夠有所改善，卻還是無法從根本上解決問題。 而本發明在現有的基礎上通過研制納米改性竹炭塑料來制作產品，納米改 性竹碳具有釋放遠紅外、負離子和微量元素的功能，形成一種能量場或能 量環，從而刺激人體穴位，促進人體表面微血管的血液循環，使局部的體 感溫度上升，達到消除疲勞的作用，以及具有一定的保健功能。目前，尚無有關納米改性竹炭塑料以及上述各種功能結合的產品的研 制和進展的報道。
發明內容
本發明的主要目的是研制一種同時具備抑菌、殺菌和吸附分解有毒有 害物質功能的，又有釋放遠紅外、負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。
本發明的技術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-水懸浮液中充分攪拌后，得到納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料的乳 液。經常規蒸發、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)，放入混料機內充分攪拌，再放入螺桿式擠出機內加溫
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，本發明首 先在握手部分采用納米改性竹炭塑料，并以現有的注塑成型加工工藝制造 產品零件，既不影響原有的使用性能和外觀功能，又能同時具備一定的抑 菌、殺菌和吸附分解有毒有害物質功能，以及能夠釋放遠紅外、負離子和 微量元素，形成一種能量場或能量環的功能。
圖1為納米改性竹炭光催化吸附、殺菌材料的制作過程； 圖2為納米改性竹炭塑料的制作過程； 圖3為筆的握手零件的制作過程； 圖4為筆以及其握手部分。
具體實施例方式
將竹材用最終炭化溫度為600-80(TC的常規熱解工藝，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的體積比充分攪拌后，得到納米改性竹炭光催化吸附、殺菌 材料的乳液，其中，；
經常規蒸發、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)，放入混料機內充分 攪拌，再放入螺桿式擠出機內加溫至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的垸經和環烷經組成的礦物油脂，例 如10# (上海浦達貿易有限公司)，TPR是以SEBS、 SBS為基材的，有 著類似交聯橡膠性能的高分子合金材料，例如DT351 (臺灣優能膠材料有 限公司)。
實施例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，先將竹材鋸成規定長度放入烘烤窯內，逐步加溫至 600-800°C ，并保溫約3小時，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-水懸浮液中充分攪拌后，即得到納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，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%。
在混料機內充分攪拌后，放入螺桿式擠出機內加溫至175°C (充分混 煉，隨后擠出造粒(SJL-Z-90型造粒機)，制成納米改性竹炭塑料。
如圖3所示，根據產品外觀造型和尺寸規格制造注塑模具，并安裝在 注塑機上(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)。
實施例2抑制和殺滅細菌效果 1.(提供實驗步驟)
a) 在11113的試驗倉中，將細菌試劑放在表面皿中，揮發12小時后；
b) 將50支能量筆(試樣)平鋪在實驗箱的中間位置，然后迅速采集試驗倉中的空氣樣品lOcrn3，并檢測出細菌數量，記為初始數量；
c) 經過24小時后，再次采集實驗箱中的空氣樣品10 cm3 ，并檢 測出細菌數量，記為48小時數量；
d) 以下列公式計算去除率
初始數量一48小時數量
殺菌率= _ xl00%
初始數量
試驗結果
在lmS的試驗倉中空氣中細菌總數為2650/m3 ，放入試樣筆后48h 后，殺菌率達到53.58%。
實施例3:吸附有毒有害物質效果
試驗步驟
① 在lmS的環境實驗箱中，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 24小時后；
② 將50支能量筆(試樣)平鋪在實驗箱的中間位置，然后迅速采 集實驗箱中的空氣樣品，記為初始濃度；
③ 經過48小時后，再次采集實驗箱中的空氣樣品，記為48小時濃
度；
④ 以下列公式計算去除率
初始濃度一48小時濃度
去除率二 _ xl00%
初始濃度
試驗結果在11113的試驗倉中，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，去除率分別達到
甲醛 38.95%
苯 44.44%
氨 39.22%。
實施例4.釋放負離子效果
在lmS的試驗倉中，負離子的初始濃度為156個/cmS，放入試筆后48h 后，負離子增加86個/cm3。
實施例5.遠紅外輻射效果
7在測試溫度5(TC，用紅外輻射測量儀(IRL-1型紅外輻射測量儀)
測得試樣的法向輻射率為0.87-0.89，波長在8-25nm。
權利要求
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.權利要求1的納米改性竹炭塑料 計，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，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01。
5. 權利要求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 氧乙垸的縮合物。
6. 權利要求5的納米改性竹炭塑料，其中脂肪醇與環氧乙烷的縮合物是M002。
7. 權利要求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，有著類似交聯橡膠性能的高分子合金材料。
9. 權利要求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-水懸浮液中充分攪拌后，得到納米改 性竹炭光催化吸附、殺菌材料的乳液；d. 經常規蒸發、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)，放入混料機內充分攪拌，再放入螺桿式擠出 機內加溫充分混煉，并造粒制成納米改性竹炭塑料。
11. 權利要求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. 權利要求10的方法，步驟e中，加溫至165-195。C充分混煉。
13.權利要求1-9的任一的納米改性竹炭塑料制成的書寫工具部件。
14. 權利要求13的部件，該部件是一手握部件。
15. 含有權利要求13或14的部件的書寫工具。
全文摘要
本發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、制作文具產品，特別是能夠制作成圓珠筆、中性筆、活動鉛筆和記號筆等書寫工具中的用途。本發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C08K3/22GK101423647SQ20071004779
公開日2009年5月6日 申請日期2007年11月3日 優先權日2007年11月3日
發明者陳湖雄 申請人:上海中韓晨光文具制造有限公司