负离子涂料的电学设计原理及其应用

data-full-width-responsive="true"> 负离子涂料的电学设计原理及其应用李 殷1，2，何唯平1，2 ，谭 亮2（1建设部建筑涂料工程研究中心，深圳518040；2深圳市海川实业股份限公司，深圳518040）空气中负离子的含量是空气质量好坏的重要指标，而负离子释放能力是评价负离子涂料性能的最重要指标。但目前大多数开发者将主要精力放在负离子添加剂的改性、增强极性和相容性上，而忽视了将负离子涂料作为一个整体来研究影响负离子释放量的因素。1 原 理现在由于受到人类排放的各种大气污染物（主要带正电荷）的影响，接近地表的大气中正负离子比例的平衡已经被破坏，由原来的1∶12变为现在的12∶1。在城市中相对封闭的室内环境中，空气负离子含量很少，影响人的身体健康。目前主要通过负离子发生器和负离子内墙涂料两种人工的方法增加室内空气中的负离子(O 2-、H3O 2-)含量，其实质都是向空气中释放电子，增加空气中带负电的粒子数。由于地表处于大气电场的下极板，有相对较多的电子，要想持久、大量地产生空气负离子，最好的方法就是建立一条通路使大地中富余的电子能高效、快速地释放到空气中。从宏观上讲，负离子涂料就是一种将大地中的电子释放到空气中的装置，在整个电子运动的通路中起到发动机、促进剂的作用，而产生空气负离子的主要成分是一些带有永久电极的矿物或人工合成材料，如：电气石、麦饭石、钛酸钡等。这类材料是一种典型的极性结晶，由于晶体在某个轴方向上的正负电荷中心无法重合，在两端形成正极与负极，且在无外加电场情况下，两端正负极也不消亡，故称为永久电极。空气中的水分子或氧气分子进入极性材料的电场空间内（一般为半径10～15 m 的球形）立即被永久电极电离，生成OH- 和H+，由于H+ 移动速度很快（H+ 的移动速度是OH- 的18 倍），迅速移向永久电极的负极，吸收一个电子，变为H2 逸散到空气中，而OH- 则与另外的水分子形成H3O 2- 。总的反应式如下：通过此反应，负离子涂料中的极性材料将自身所带负电荷转移到空气中，形成O 2- 、H3O 2- 。由于极性材料电子的损失，需要及时补充电子以便为下一次反应提供条件，这就需要调节涂膜的电阻，使大地中的电子能源源不断地输送到极性材料中。如果涂膜的电阻太大，其中的极性材料失去电子后就很难得到补充。如果涂膜的电阻太小，就会使极性材料两极的电势差变小，等于削弱了它的极性，所以要控制涂膜电阻到某个范围，才能使负离子释放达到最理想的条件。2 实验部分21 参考配方下面通过对极性材料电气石微粉在涂料中的应用来说明上述原理。涂料参考配方见表1。22 检测条件涂膜电阻通过添加到其中的铝粉量调节，按正常涂刷量涂刷到30cm 20cm 的白铁皮上，将白铁皮接地并放入容积为120L 的密封舱中，24h 后检测舱内负离子含量。23 检测仪器负离子检测仪：DLY-4 型，漳州东南电子技术研究所；涂膜表面电阻检测仪：HOSLEN-699，深圳市林创仪器有限公司。24 白铁皮接地检测结果(见表2)25 白铁皮不接地检测结果不将白铁皮接地，其他条件不变，进行测试,结果见表33 结 论在负离子涂料的开发中，极性材料的活性、电极的强弱对涂料的负离子释放能力起到决定性的作用。但同时还要考虑到该极性材料在涂料中的应用环境，涂膜电阻就是其中重要的一项，如果没有合适的涂膜电阻，就不能形成电子从大地到空气的良好通路，从而使极性负离子材料失活。目前普通建筑内墙涂料涂膜电阻一般在1010 /cm 以上，很难满足大量释放负离子的要求。据以上实验测得，将涂膜电阻调到(107～108) /cm，在极性材料强电场的作用下，就能有效地将大地中的电子释放到空气中形成空气负离子。