纺织用高效超细红外陶瓷粉的研究.docVIP

纺织用高效超细红外陶瓷粉的研究 任卫何子臣魏美玲程之强 山东工业陶瓷研究设计院邮编：255031 摘要：本文通过对红外陶瓷粉辐射特性的研究，成功地获得了适合于纺织用的高效超细红外 陶瓷粉，粉体在常温下的红外辐射率达到0、93—0．96．粉料粒度迭到平均粒径1“m，粉 料分散性好．所制得的粉体已成功地应用于丙纶和涤纶的纺丝并可用-t-EP染． 1．前言 在人们的日常生活中，“衣食住行”中的衣被排在首位，可见服装对于人类的生活是极 其重要的。以往的纺织品只强调了舒适性、耐久性、美观等方面的性能要求，并没有考虑到 它对于人体健康的作用。目前，在较发达的国家，人们开始寻求具有保健、抑菌和调节人体 自身机能的服装寝具。红外辐射陶瓷由于其原料来源于天然矿物，在性能上具有较高的常 温远红外辐射率，可对于人体健康产生有益的影响，因此是极佳的健康功能性材料。 目前在日本等国，对红外辐射材料的研究己得到较广泛的开展。自90年代以来出现了 大量这方面的文献报道。并有专门的著作出版【4】。本文在我院多年研究红夕}陶瓷的基础上， 经过选用对人体无害、无副作用的天然矿物为原料。通过高温煅烧，使得材料具有稳定持久 的商效远红外辐射性能．同时增加对人体有益的矿物作为外加剂，并经过多层次的研磨，使 粉料具有所需要的细度、白度和良好的分散性。这样制得的粉料，红外辐射性能好，成本低， 可满足大批量使用的需求。粉料的可纺性及可印染性俱佳。 2．红外辐射陶瓷体系的选择原则 2．1．常温远红外辐照对人体的作用原理 适度的红外辐照对人体的益处已在传统的烤电治疗仪上得到证实，人们用它治疗冻伤、 扭挫伤、各种关节炎和骨伤等，这种烤电所利用的是较高温度的近红外辐射。当患者在治疗 过程中接收到一定红外能量后，皮肤下面局部的炎症和瘀血会逐渐通过红外能量的作用得到 消除和缓解。常温下的远红外辐射是否同样能使人体产生促进健康的功效，目前国内外均有 许多人正在做这方面详细的研究和验证，虽然在具体的细节上还存在争议，但远红外辐射对 人体健康的积极意义是不容置疑的。 图l是人体皮肤的红外线穿透深度示意图，从图中可以看到长波长的远红外线比短波长 的近红外线可穿透到人体皮肤的更深层次，因此远红外线对人体的作用应当是更深层次的。 只要有足够的远红外辐射能量，就可对人体的真皮和皮下组织的神经、感受器、淋巴管、汗 腺和毛囊等产生良好的影响。从另一方面来讲，人体的表面温度一般为35--37℃，绝对温 度约310K左右，根据维恩位移定律【11，黑体的最大辐射峰值波长与绝对温度成反比关系： 即：^mT--b 式中b=2898．8+0．4 u m·k，因此，把人体近似看作黑体的话，人体的辐射 峰值波长约为9．3 u 111。 根据基尔霍夫定律【l】，对于热平衡的系统，物体的吸收能力与辐射能力的比值与物质 的性质无关，即一个好的辐射体必然是好的吸收体，因此．人体在波长9．3 p m左右也必然 具有一个吸收的峰值。在实际测试中，人体皮肤的远红外吸收曲线证实了这一点(如图2)。 根据上述原理，远红外辐射由于与人体的远红外吸收曲线相匹配，并可较深入地透入皮 肤，当将其制成服装和寝具时，人体长期处在这样一种远红外辐射，人体的自身调节机能会 得到加强，代谢能力增加，因此可防止多种疾病的发生。在我国目前已开发的多种远红外保 健品里，人们把远红外辐射称为静态按摩，这是一种形象的比喻，在某种意义上，远红外辐 射这段看不见的波谱确实可对人体产生促进健康的作用。 图1 皮肤的红外线穿透示意图 图2人体皮肤的远红外吸收曲线 2 2．红外辐射陶瓷材料的选择 根据普朗克公式和斯蒂芬一玻耳兹曼定律It]，黑体的辐射出射度是温度和波长的普适 函数。因此，只要温度高于绝对零度，任何物体均会产生红外辐射，但不同的物体发射红外 辐射的能量大小和能量随波长的分布是不同的，这与材料的组成、分子结构和晶格振动有关。 但从基尔霍夫定律可知，黑体由于在任何波长的吸收率均为1，因此黑体也是具有最大辐射 能力的物体。虽然黑体是～种并不严格存在的理想物体，但却是我们用于判定物体发射红外 辐射能力的基准。现在我们常提到的辐射率e(或比辐射率、发射率)的概念即是材料的 辐射出射度与同样温度下黑体的辐射出射度之比。并根据e与波长的关系分为灰体和选择 性辐射体，灰体的e为常数，不随波长变化，选择性辐射体e与波长有关，在不同的波段 有不同的数值。本文所选择的材料体系属于选择性辐射体，它主要要求在长波长(即远红外 波段)具有较高的辐射率，而在近红外波段可以较低。 图3为我们所研制的典型红外陶瓷体系辐射率随波长的分布曲线。本文所采用体系红 外辐射率特性属于(b)曲线． 已 ．O 厶 △一羹来石 O．S D．●●●●lli— t●，l}jjK9；；一 n．1l—