CN109793389A

CN109793389A - 一种用于足部加热保健的安全床垫

Info

Publication number: CN109793389A
Application number: CN201910060455.5A
Authority: CN
Inventors: 付存谓; 郭峰
Original assignee: Zhejiang Want To Sleep Polytron Technologies Inc
Current assignee: Zhejiang Want To Sleep Polytron Technologies Inc
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2019-05-24

Abstract

本发明提供一种用于足部加热保健的安全床垫，包括床垫本体、足部加热保健装置和外部控制器。足部加热保健装置包括从上至下依次叠放的加热保健层、功能层、绝缘保护底层。所述功能层中包括电热片元件和温度传感器，所述电热片元件和温度传感器通过柔性导电线路连接到外部控制器。该安全床垫包含足部加热保健装置，能够对人体足部加热供暖并起到保健作用。加热保健装置中的加热保健层为杂化复合材料，能有效提高加热保健装置的阻燃性能、绝缘性能、力学性能和保温效果，大大增加床垫在加热供暖时的安全系数。

Description

一种用于足部加热保健的安全床垫

技术领域

本发明属于生活用品技术领域，具体涉及一种用于足部加热保健的安全床垫。

背景技术

现代社会，人们越来越关注自己的生活质量以及身体健康。其中，良好的睡眠质量可以调整人体机体功能、消除疲劳，从而达到防病治病、强身益寿的目的，而睡眠质量又大多数和床垫的质量有很大关系。调查发现，在冬天时尤其是南方的冬天，由于天气湿冷且屋内没有暖气，导致床上用品例如床垫、被褥等冰凉，严重影响人们的睡眠质量。特别是老人、孩子冬天时手脚容易受寒发凉，如果不能及时取暖御寒，极易导致生病影响健康。

传统的床上供暖方法一般有使用热水袋、烧炕或者电热毯等。这些方法虽然都可起到一定的保暖效果，但都或多或少存在一些问题，比如供暖效果不佳、能耗污染大、安全性较差、供热持续时间不长等。现有技术中，有研究人员设计在床垫中设置含有电热丝的加热装置，进而起到加热供暖的作用。但床垫中的织物材料都是易燃品容易点着燃烧，发热用的电热丝会漏电产生危险，因此长时间使用该加热装置会引起火灾和漏电事故，且现有技术中的加热装置还存在保温效果不佳问题。此外，由于现有的加热装置功能单一，只能起到加热取暖的作用，不能起到对人体的保健作用。因此，需要有一种能够用于供暖的安全床垫，特别是可以针对于人体足部进行加热保健的安全床垫，以满足人们日益增长的物质需求。

近年来，高分子材料和无机材料杂化的复合材料研究迅速发展。高分子材料具有较小的密度、较高的力学性能、耐腐蚀性和电绝缘性等优点。无机材料作为非金属材料，具有耐高温、耐腐蚀、阻燃以及良好的力学性能等特点，特别是玉石、蛋白石等无机矿物材料，由于含有对人体有益的微量元素、磁场作用和负离子作用，能够起到对人体的保健作用。而一些新型无机材料，例如笼型聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane，简称POSS)，具有由Si-O交替连接的硅氧骨架组成的无机内核，其形状如同“笼子”，能抑制聚合物分子的链运动而赋予材料良好的热稳定性、力学性能和阻燃性能，其独特的性质得到人们越来越多的研究和关注。高分子材料和无机材料杂化的复合材料具有兼顾有机、无机材料的优势，有着极大的应用前景。

发明内容

针对于现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于足部加热保健的安全床垫。该安全床垫包含足部加热保健装置，能够对人体足部加热供暖并起到保健作用。同时，该加热保健装置中的加热保健层为高分子材料和无机材料杂化的复合材料，能够有效提高加热保健装置的阻燃性能、绝缘性能、力学性能和保温效果，大大增加了床垫在加热供暖时的安全系数。

为实现本发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于足部加热保健的安全床垫，包括床垫本体、足部加热保健装置和外部控制器；床垫本体表面包覆棉、亚麻类织物，内部填充海绵填充物；足部加热保健装置内嵌于床垫本体的表面和内部之间，并置于床垫本体底部区域；足部加热保健装置包括从上至下依次叠放的加热保健层、功能层、绝缘保护底层；所述功能层中包括电热片元件和温度传感器，所述电热片元件和温度传感器通过柔性导电线路连接到外部控制器；所述的加热保健层由包括如下重量份的原料组分制成：三元乙丙橡胶100.0份，软化油30.0～40.0份，防老剂1.0～2.0份，硫磺2.0～3.0份，促进剂0.5～2.0份，玉石10.0～12.0份，蛋白石3.0～5.0份，笼型聚倍半硅氧烷8.0～20.0份，聚二烯基丙二甲基氯化铵0.5～1.0份。

优选地，所述的加热保健层由包括如下重量份的原料组分制成：三元乙丙橡胶100.0份，软化油40.0份，防老剂2.0份，硫磺2.5份，促进剂1.0份，玉石12.0份，蛋白石5.0份，笼型聚倍半硅氧烷15.0份，聚二烯基丙二甲基氯化铵1.0份。

优选地，所述的软化油为环烷烃类油、芳烃类油、煤焦油、石蜡油中的至少一种。

优选地，所述的防老剂为防老剂RD；防老剂4010、防老剂264、防老剂AW中的至少一种。

优选地，所述的促进剂为促进剂ZBPD、促进剂TMTD、促进剂M中的至少一种。

优选地，所述的笼型聚倍半硅氧烷为八苯基笼型聚倍半硅氧烷、八甲基笼型聚倍半硅氧烷、八乙基笼型聚倍半硅氧烷中的至少一种。更优选地，所述的笼型聚倍半硅氧烷为八苯基笼型聚倍半硅氧烷。

优选地，所述的加热保健层通过以下步骤制备得到，包括：

(1)按重量份称取0.5～1.0份的聚二烯基丙二甲基氯化铵溶于100份的水中，得到聚二烯基丙二甲基氯化铵的水溶液；将8.0～20.0份的笼型聚倍半硅氧烷超声分散在所述聚二烯基丙二甲基氯化铵的水溶液中，超声分散1小时后抽滤，将抽滤后所得固体在70℃下干燥12小时，即得改性笼型聚倍半硅氧烷的干燥固体粉末；

(2)按重量份计，在密炼机上辅机中加入三元乙丙橡胶100.0份、防老剂1.0～2.0份、玉石10.0～12.0份、蛋白石3.0～5.0份、步骤(1)中的改性笼型聚倍半硅氧烷，压上顶栓使胶料升温至120℃；升上顶栓加入软化油30.0～40.0份，保持5秒；压上顶栓使胶料升温至140℃；压上顶栓使胶料在150℃～155℃恒温混炼120秒；将胶料排至下辅机；

(3)在下辅机中使胶料升温至140℃；恒温混炼；

(4)排胶至开炼机；翻炼冷却胶料至90～100℃，在开炼机上加入硫磺2.0～3.0份，促进剂0.5～2.0份分散均匀，下片冷却至室温获得橡胶混合物；

(5)将混炼得到的橡胶混合在预先准备的模具中进行硫化，制得所述的加热保健层。

优选地，所述的加热保健层的制备方法中，步骤(3)中恒温混炼的条件为150℃～155℃恒温混炼300秒。

优选地，所述的加热保健层的制备方法中，步骤(5)中硫化的条件为160℃×15min，压力为15MPa。

采用上述的技术方案后，本发明具有如下有益效果：

1.本发明提供一种用于足部加热保健的安全床垫，该安全床垫包含足部加热保健装置，该足部加热保健装置包括加热保健层、功能层、绝缘保护底层；功能层中包括电热片元件和温度传感器，并通过柔性导电线路连接到外部控制器。该足部加热保健装置能够对人体加热供暖，有效缓解在冬季睡眠时的冷冻感。特别是对人体经脉和穴位众多足部区域加热供暖，可以促进血液循环，舒经通络，对人体的健康有极大的益处。

2.本发明安全床垫的足部加热保健装置中包括加热保健层，该加热保健层为高分子材料和无机材料杂化的复合材料，其中包含无机矿物填料玉石和蛋白石，玉石中富含多种微量元素，能产生对人体有益的磁场，刺激经络、疏通脏腑；蛋白石能激发产生负离子，能够杀菌、消毒和消除异味，对人体起到保健的作用。

3.本发明安全床垫中的加热保健层复合材料中以三元乙丙橡胶作为高分子树脂基体，三元乙丙橡胶具有良好的力学性能、耐腐蚀性和电绝缘性等特点。加热保健层复合材料中还使用了笼型聚倍半硅氧烷作为无机材料，并配合使用聚二烯基丙二甲基氯化铵对其进行修饰处理。实验研究发现，使用聚二烯基丙二甲基氯化铵修饰处理后的笼型聚倍半硅氧烷，所制得的加热保健层复合材料具有良好的力学性能、阻燃性能和保温效果。

4.本发明提供一种用于足部加热保健的安全床垫。该安全床垫包含足部加热保健装置，能够对人体足部加热供暖并起到保健作用。同时，该加热保健装置中的加热保健层为高分子材料和无机材料杂化的复合材料，通过特定的原料组成和制备方法，有效提高了加热保健装置的阻燃性能、绝缘性能、力学性能和保温效果，大大增加了床垫在加热供暖时的安全系数。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种用于足部加热保健的安全床垫，包括床垫本体、足部加热保健装置和外部控制器；床垫本体表面包覆棉、亚麻类织物，内部填充海绵填充物；足部加热保健装置内嵌于床垫本体的表面和内部之间，并置于床垫本体底部区域；足部加热保健装置包括从上至下依次叠放的加热保健层、功能层、绝缘保护底层；所述功能层中包括电热片元件和温度传感器，所述电热片元件和温度传感器通过柔性导电线路连接到外部控制器；所述的加热保健层包括如下重量份的原料组分制成：三元乙丙橡胶100.0份，环烷烃类油40.0份，防老剂RD2.0份，硫磺2.5份，促进剂ZBPD 1.0份，玉石12.0份，蛋白石5.0份，八苯基笼型聚倍半硅氧烷8.0份，聚二烯基丙二甲基氯化铵1.0份。

其中，所述的加热保健层的制备方法，包括以下步骤：(1)按重量份，称取1.0份的聚二烯基丙二甲基氯化铵溶于100份的水中，得到聚二烯基丙二甲基氯化铵的水溶液；将8.0份的八苯基笼型聚倍半硅氧烷超声分散在所述聚二烯基丙二甲基氯化铵的水溶液中，超声分散1小时后抽滤，将抽滤后所得固体在70℃下干燥12小时，即得改性笼型聚倍半硅氧烷的干燥固体粉末；(2)按重量份计，在密炼机上辅机中加入三元乙丙橡胶100.0份、防老剂RD 2.0份、玉石12.0份、蛋白石5.0份、步骤(1)中的改性笼型聚倍半硅氧烷，压上顶栓使胶料升温至120℃；升上顶栓加入环烷烃类油40.0份，保持5秒；压上顶栓使胶料升温至140℃；压上顶栓使胶料在150℃恒温混炼120秒；将胶料排至下辅机；(3)在下辅机中使胶料升温至140℃；150℃恒温混炼300秒；(4)排胶至开炼机；翻炼冷却胶料至90℃，在开炼机上加入硫磺2.5份，促进剂ZBPD 1.0份分散均匀，下片冷却至室温获得橡胶混合物；(5)将混炼得到的橡胶混合在预先准备的模具中进行硫化，硫化的条件为160℃×15min，压力为15MPa，制得所述的加热保健层。

实施例2

一种用于足部加热保健的安全床垫，其中所述的加热保健层由包括如下重量份的原料组分制成：三元乙丙橡胶100.0份，环烷烃类油40.0份，防老剂RD 2.0份，硫磺2.5份，促进剂ZBPD 1.0份，玉石12.0份，蛋白石5.0份，八苯基笼型聚倍半硅氧烷15.0份，聚二烯基丙二甲基氯化铵1.0份。其他特征均同实施例1。

实施例3

一种用于足部加热保健的安全床垫，其中所述的加热保健层由包括如下重量份的原料组分制成：三元乙丙橡胶100.0份，环烷烃类油40.0份，防老剂RD 2.0份，硫磺2.5份，促进剂ZBPD 1.0份，玉石12.0份，蛋白石5.0份，八苯基笼型聚倍半硅氧烷20.0份，聚二烯基丙二甲基氯化铵1.0份。其他特征均同实施例1。

实施例4

一种用于足部加热保健的安全床垫，其中所述的加热保健层由包括如下重量份的原料组分制成：三元乙丙橡胶100.0份，环烷烃类油40.0份，防老剂RD 2.0份，硫磺2.5份，促进剂ZBPD 1.0份，玉石12.0份，蛋白石5.0份，八甲基笼型聚倍半硅氧烷8.0份，聚二烯基丙二甲基氯化铵1.0份。其他特征均同实施例1。

实施例5

一种用于足部加热保健的安全床垫，其中所述的加热保健层由包括如下重量份的原料组分制成：三元乙丙橡胶100.0份，环烷烃类油40.0份，防老剂RD 2.0份，硫磺2.5份，促进剂ZBPD 1.0份，玉石12.0份，蛋白石5.0份，八乙基笼型聚倍半硅氧烷8.0份，聚二烯基丙二甲基氯化铵1.0份。其他特征均同实施例1。

对比例1

一种用于足部加热保健的安全床垫，其中所述的加热保健层由包括如下重量份的原料组分制成：三元乙丙橡胶100.0份，环烷烃类油40.0份，防老剂RD 2.0份，硫磺2.5份，促进剂ZBPD 1.0份，玉石12.0份，蛋白石5.0份。其他特征均同实施例1。

对比例2

一种用于足部加热保健的安全床垫，其中所述的加热保健层由包括如下重量份的原料组分制成：三元乙丙橡胶100.0份，环烷烃类油40.0份，防老剂RD 2.0份，硫磺2.5份，促进剂ZBPD 1.0份，玉石12.0份，蛋白石5.0份，八苯基笼型聚倍半硅氧烷8.0份。其他特征均同实施例1。

试验测试

密度测试：采用GT-XB-320M型微电脑比重材料天平测试，精度为0.001g/cm³。

拉伸强度和断裂伸长率测试：参照ASTM D638-08标准进行测试，采用哑铃型试样，样品有效测试部分长30mm、宽5.0mm，两端宽10mm，总长75mm，圆弧半径长约厚约4mm。测试前样条干燥无气泡。测试条件：加载速度为5mm/min。

垂直燃烧测试：按照美国阻燃材料测试标准ANSI/UL 94-2009进行测试，采用常用的UL 94V-0，V-1，V-2垂直燃烧实验来表征燃烧的等级。样品尺寸：130mm×13mm×3.2mm。燃烧试样每组5根。

极限氧指数测试(LOI)：采用FTT0080型氧指数测试仪，按照ASTM D2836-74标准，样品尺寸：150mm×6.5mm×3mm，燃烧试样每组5根。

体积电阻率：采用HZ27001高阻绝缘电阻测试用电极箱，按照GB/T1692-92标准测定，样品尺寸：半径为27mm，厚度2mm的圆形薄片。

导热系数测试：使用耐驰LFA447型导热分析仪，按照GB/T11205-1989标准进行测试。样品为直径12.5mm、厚度2mm的圆形薄片。

比热容测试:利用STA449F3型同步热分析仪，采用参比法测量样品的比热容，即将样品的热量信号与己知比热容的标准样品(蓝宝石标样)进行对比，从而计算样品的比热容，所有的比热容均取35 0C时的信号进行计算，加热速率5K/min，氮气气氛。

将实施例1-5和对比例1-2中的加热保健层复合材料进行上述试验测试，试验测试结果见表1。

表1

根据实施例1-5和对比例1的试验测试结果，可以发现，加入笼型聚倍半硅氧烷后，加热保健层复合材料的拉伸强度得到了提高，但断裂伸长率却下降，这是由于笼型聚倍半硅氧烷具有良好的刚性，尤其是八苯基笼型聚倍半硅氧烷，其刚性要更高于八甲基笼型聚倍半硅氧烷或八乙基笼型聚倍半硅氧烷。加入笼型聚倍半硅氧烷后，加热保健层复合材料的阻燃性能都得到了显著提高，比热容也显著提高，体现出良好的保温效果。本发明实施例1-5的加热保健层复合材料中以三元乙丙橡胶作为高分子树脂基体，具有优良的绝缘性能。

比较实施例1和对比例2发现，使用聚二烯基丙二甲基氯化铵修饰处理后的笼型聚倍半硅氧烷所制得的加热保健层复合材料，相对于仅添加使用笼型聚倍半硅氧烷的加热保健层复合材料，具有更好的阻燃性能和保温效果。这主要是由于聚二烯基丙二甲基氯化铵作为大分子的表面活性剂，易于富集迁移。而使用聚二烯基丙二甲基氯化铵对笼型聚倍半硅氧烷进行修饰处理后，可以利于笼型聚倍半硅氧烷在材料表面集中。而笼型聚倍半硅氧烷具有良好的热稳定性、耐高温、阻燃性能，在材料表面集中犹如在材料表面形成一层热稳定性能良好的“涂层”，从而提高了材料的阻燃性能和保温效果。

本发明提供的用于足部加热保健的安全床垫包含足部加热保健装置，能够对人体足部加热供暖并起到保健作用。同时，该加热保健装置中的加热保健层为高分子材料和无机材料杂化的复合材料，通过特定的原料组成和制备方法，有效提高了加热保健装置的阻燃性能、绝缘性能、力学性能和保温效果，大大增加了床垫在加热供暖时的安全系数。

需要指出的是，本研究领域的相关技术人员应当意识到在不脱离本发明给出的技术特征和范围的情况下，对技术特征所作的增加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于足部加热保健的安全床垫，其特征在于，包括床垫本体、足部加热保健装置和外部控制器；床垫本体表面包覆棉、亚麻类织物，内部填充海绵填充物；足部加热保健装置内嵌于床垫本体的表面和内部之间，并置于床垫本体底部区域；足部加热保健装置包括从上至下依次叠放的加热保健层、功能层、绝缘保护底层；所述功能层中包括电热片元件和温度传感器，所述电热片元件和温度传感器通过柔性导电线路连接到外部控制器；所述的加热保健层由包括如下重量份的原料组分制成：三元乙丙橡胶100.0份，软化油30.0～40.0份，防老剂1.0～2.0份，硫磺2.0～3.0份，促进剂0.5～2.0份，玉石10.0～12.0份，蛋白石3.0～5.0份，笼型聚倍半硅氧烷8.0～20.0份，聚二烯基丙二甲基氯化铵0.5～1.0份。

2.根据权利要求1所述的用于足部加热保健的安全床垫，其特征在于，所述的加热保健层由包括如下重量份的原料组分组成：三元乙丙橡胶100.0份，软化油40.0份，防老剂2.0份，硫磺2.5份，促进剂1.0份，玉石12.0份，蛋白石5.0份，笼型聚倍半硅氧烷15.0份，聚二烯基丙二甲基氯化铵1.0份。

3.根据权利要求1所述的用于足部加热保健的安全床垫，其特征在于，所述的软化油为环烷烃类油、芳烃类油、煤焦油、石蜡油中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的用于足部加热保健的安全床垫，其特征在于，所述的防老剂为防老剂RD；防老剂4010、防老剂264、防老剂AW中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的用于足部加热保健的安全床垫，其特征在于，所述的促进剂为促进剂ZBPD、促进剂TMTD、促进剂M中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的用于足部加热保健的安全床垫，其特征在于，所述的笼型聚倍半硅氧烷为八苯基笼型聚倍半硅氧烷、八甲基笼型聚倍半硅氧烷、八乙基笼型聚倍半硅氧烷中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的用于足部加热保健的安全床垫，其特征在于，所述的笼型聚倍半硅氧烷为八苯基笼型聚倍半硅氧烷。

8.根据权利要求1所述的用于足部加热保健的安全床垫，其特征在于，所述的加热保健层通过以下步骤制备得到，包括：

(3)在下辅机中使胶料升温至140℃；恒温混炼；

9.根据权利要求8所述的用于足部加热保健的安全床垫，其特征在于，所述的加热保健层通过以下步骤制备得到，其中步骤(3)中恒温混炼的条件为150℃～155℃恒温混炼300秒。

10.根据权利要求8所述的用于足部加热保健的安全床垫，其特征在于，所述的加热保健层通过以下步骤制备得到，其中步骤(5)中硫化的条件为160℃×15min，压力为15MPa。