CN109805665A - 一种新型三防海绵床垫 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型三防海绵床垫，由纤维素海绵基体和包覆在基体的开孔材料表面的抗菌防螨层制成，采用疏水改性的纳米纤维素作为原料，具有强透水透气性，通过加入天然生物抗菌除螨剂制成抗菌防螨层，抗菌效果好，到SGS防螨高测试标准。
Description
技术领域
本发明属于海绵制品技术领域，具体涉及一种新型三防海绵床垫。
背景技术
目前的海绵床垫大部分还是以弹簧床垫为主，传统的弹簧床垫透气性差、散热慢，在夏天使用时，人的身体容易产生闷热、燥热，这样没办法提供良好的睡眠。
目前海绵床垫由于其高弹性的特点，人坐下来或躺下来后会陷下去比较深，床垫受压缩而变薄，这样会影响下陷海绵的周边海绵，如果旁边已经坐着或躺着另一个人，那么会影响到另一个人的休息，而且同一区域的海绵在长期承重状态下，容易导致自身及周边的海绵疲劳失效。
随着人们生活水平的提高，人们越来越追求环保生活用品，因此当人们越来越了解高分子材料发泡制成海绵产品存在环境污染并对人体产生影响后，一种采用木浆粕和/或竹浆粕原料，利用它们的木纤维素经过发泡工艺制成可降解的环保海绵制品越来越受到人们的重视；尽管这种用木纤维素纤维制成的海绵制品存在原料成本高，制作工艺相对复杂等缺陷，但因为这是一种环保材料制成，对环境影响小，可以再生且不具环境污染，使用寿命长，因而一般的高档生活用具还是较多地选用这种海绵产品。
现有技术的海绵床垫功能比较单一，因此，需要继续开发出一种新型的具有特定功能的海绵床垫。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种防菌，防潮，防螨的环保海绵材料，本发明的材料通过采用疏水改性的纳米纤维素作为原料，具有强透水透气性，通过加入天然生物抗菌除螨剂，抗菌效果好，到SGS防螨高测试标准：
一种新型三防海绵床垫，由纤维素海绵基体和包覆在基体的开孔材料表面的抗菌防螨层制成；
所述纤维素海绵基体的制备原料包括以下重量份数的物质：疏水改性的纳米纤维素60～70份，改性剂3～7重量份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵10～20份，发泡剂1～5份，甘油2.5～4.5重量份和硼酸1.1～2.5重量份；
所述的抗菌阻燃层的制备原料包括以下重量份数的物质：胶粘剂100份、固化剂0.5～3份、防沉剂1～5份、纳米银1～10份、天然植物抗菌除螨剂100～400份，水500～1000份。
作为优选，所述的疏水改性纳米纤维素为有机硅烷改性的纳米纤维素，所述的有机硅烷化制剂选自六甲基二硅氮烷、丁基三甲基硅烷、十二烷基三甲基硅烷、四甲基硅烷和四丁基硅烷中的一种或多种；所述的纳米纤维素选自纤维素纳米晶体、纤维素纳米纤维、纳米竹纤维中的一种或多种。
进一步地，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的混合物，二者的质量比为5～10:1。
进一步地，所述胶粘剂为水性胶粘剂水性聚氨酯胶粘剂和/或水性丙烯酸酯类胶粘剂；所述防沉剂为聚乙烯蜡、聚酰胺蜡或钛酸酯偶联剂防沉剂中的至少一种；所述固化剂为水性环氧固化剂、水性聚氨酯固化剂中的至少一种。
进一步地，所述的天然植物抗菌除螨剂为金银花提取物、五倍子提取物、百里香精油和茶树精油，质量比例为1:2～5:0.3～0.8:0.1～0.5。
所述新型三防海绵床垫的制备方法包括如下步骤：
S1、纤维素海绵基体的制备
1）称取一定量的纳米纤维素，加入到反应器中，氮气置换反应器内空气三次，然后抽真空控制反应器压力在20～30kpa，然后通入有机硅烷蒸汽，加热至50～100℃，反应2～5小时，即得疏水改性的纳米纤维素；
2）将步骤1）所得的疏水改性的纳米纤维素加入到氢氧化钠/硫脲溶液中，充分搅拌溶解的溶液A，将溶液A稀释至质量分数为5～10%的溶液B，将瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉与改性剂末用去离子水配制成质量分数为3～5%的水溶液，将所述水溶液与溶液B按一定比例混合，加入硼酸与甘油，搅拌1～2小时，得到混合液；
3）向步骤2）得到的混合液中加入发泡剂，搅拌发泡2～3小时，得到发泡液；
5）将步骤3）得到的发泡液导入模具中直接进行冷冻干燥，冷冻干燥温度为-20～-25℃，经冷冻干燥10～20小时后得到纤维素海绵基体。
S2、防螨抗菌层的制备：
a）按配方称取胶粘剂100份、固化剂0.5～3份、防沉剂1～5份、纳米银1～10份、天然植物抗菌除螨剂100～400份，水500～1000份加入反应器中充分搅拌混合均匀得抗菌防螨液；
b）将步骤S1制备的开孔聚氨酯海绵基体放入抗菌防螨液浸渍1～5小时，然后烘干即得具有三防海绵床垫。
本发明和现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明采用疏水改性的纳米纤维素作为机体材料，为绿色环保可降解材料，具有良好的生物相容性，所制备的海绵具有良好的疏水和防水性能，能够在海绵吸水后实现快速干燥，防止海绵吸吸水后长期处于潮湿环境而吸附空细菌等微生物产生霉变，通过加入天然生物抗菌除螨剂制成抗菌防螨层，抗菌效果好，到SGS防螨高测试标准。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
【实施例1】
1）将纤维素纳米晶体加入到反应器中，氮气置换反应器内空气三次，然后抽真空控制反应器压力在30kpa，然后通入六甲基二硅氮烷蒸汽，加热至100℃，反应5小时，即得疏水改性的纳米纤维素；
2）将70kg步骤1）所得的疏水改性的纳米纤维素硫脲含量为3%的质量浓度为12%的氢氧化钠溶液中，充分搅拌溶解的溶液A，充分搅拌溶解的溶液A，将溶液A稀释至质量分数为10%的溶液B，将20kg瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉与5kg聚乙烯醇末用去离子水配制成质量分数为3%的水溶液，将所述水溶液与溶液B按质量比1：1混合，加入2.5kg硼酸与2.5kg甘油，搅拌1小时，得到混合液；
3）向步骤2）得到的混合液中加入3kg发泡剂，搅拌发泡3小时，得到发泡液，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的混合物，二者的质量比为5:1。
5）将步骤3）得到的发泡液导入模具中直接进行冷冻干燥，冷冻干燥温度为-20～-25℃，经冷冻干燥20小时后得到纤维素海绵基体。
S2、防螨抗菌层的制备：
1）按配方称取水性胶粘剂水性聚氨酯胶粘剂100份、环氧固化剂3份、钛酸酯偶联剂5份、纳米银1份、天然植物抗菌除螨剂100份，水1000份加入反应器中充分搅拌混合均匀得抗菌防螨液；所述的天然植物抗菌除螨剂为金银花提取物、五倍子提取物、百里香精油和茶树精油，质量比例为1:2～5:0.3～0.8:0.1～0.5。
2）将步骤S1制备的开孔聚氨酯海绵基体放入抗菌防螨液浸渍5小时，然后烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为3小时，即得具有三防海绵床垫。
对所制备的三防海绵床垫性能进行检测，其中抗霉菌和抗菌性能按检测标准B/T2591-2003达到I级，吸水性≤200%，拉伸弹性模量≥18Mpa，断裂伸长率大于等于300%。
【实施例2】
1）将纤维素纳米晶体加入到反应器中，氮气置换反应器内空气三次，然后抽真空控制反应器压力在30kpa，然后通入六甲基二硅氮烷蒸汽，加热至100℃，反应5小时，即得疏水改性的纳米纤维素；
2）将70kg步骤1）所得的疏水改性的纳米纤维素硫脲含量为3%的质量浓度为12%的氢氧化钠溶液中，充分搅拌溶解的溶液A，充分搅拌溶解的溶液A，将溶液A稀释至质量分数为10%的溶液B，将20kg瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉与4kg改性剂末用去离子水配制成质量分数为5%的水溶液，将所述水溶液与溶液B按质量比1:1混合，加入1.1kg硼酸与4.5kg甘油，搅拌2小时，得到混合液；
3）向步骤2）得到的混合液中加入发泡剂，搅拌发泡3小时，得到发泡液，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的混合物，二者的质量比为10:1。
5）将步骤3）得到的发泡液导入模具中直接进行冷冻干燥，冷冻干燥温度为-20～-25℃，经冷冻干燥20小时后得到纤维素海绵基体。
S2、防螨抗菌层的制备：
1）按配方称取水性胶粘剂水性聚氨酯胶粘剂100份、水性聚氨酯固化剂3份、聚乙烯蜡5份、纳米银2份、天然植物抗菌除螨剂400份，水1000份加入反应器中充分搅拌混合均匀得抗菌防螨液；所述的天然植物抗菌除螨剂为金银花提取物、五倍子提取物、百里香精油和茶树精油，质量比例为1:2: 0.8: 0.5。
2）将步骤S1制备的开孔聚氨酯海绵基体放入抗菌防螨液浸渍1～5小时，然后烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为3小时，即得具有三防海绵床垫。
对所制备的三防海绵床垫性能进行检测，其中抗霉菌和抗菌性能按检测标准B/T2591-2003达到I级，吸水性≤200%，拉伸弹性模量≥18Mpa，断裂伸长率大于等于300%。
【实施例3】
1）将纤维素纳米晶体加入到反应器中，氮气置换反应器内空气三次，然后抽真空控制反应器压力在30kpa，然后通入六甲基二硅氮烷蒸汽，加热至100℃，反应5小时，即得疏水改性的纳米纤维素；
2）将66kg步骤1）所得的疏水改性的纳米纤维素硫脲含量为3%的质量浓度为12%的氢氧化钠溶液中，充分搅拌溶解的溶液A，充分搅拌溶解的溶液A，将溶液A稀释至质量分数为8%的溶液B，将16kg瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉与4.8kg改性剂末用去离子水配制成质量分数为4.6%的水溶液，将所述水溶液与溶液B按一定比例混合，加入1.8kg硼酸与2.8kg甘油，搅拌1小时，得到混合液；
3）向步骤2）得到的混合液中加入发泡剂，搅拌发泡2小时，得到发泡液，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的混合物，二者的质量比为10:1。
5）将步骤3）得到的发泡液导入模具中直接进行冷冻干燥，冷冻干燥温度为-20～-25℃，经冷冻干燥20小时后得到纤维素海绵基体。
S2、防螨抗菌层的制备：
1）按配方称取水性丙烯酸酯类胶粘剂100份、水性聚氨酯固化剂0.5份、聚酰胺蜡2份、纳米银3份、天然植物抗菌除螨剂380份、800份加入反应器中充分搅拌混合均匀得抗菌防螨液；所述的天然植物抗菌除螨剂为金银花提取物、五倍子提取物、百里香精油和茶树精油，质量比例为1: 5:0.6: 0.5。
2）将步骤S1制备的开孔聚氨酯海绵基体放入抗菌防螨液浸渍5小时，然后烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为3小时，即得具有三防海绵床垫。
对所制备的三防海绵床垫性能进行检测，其中抗霉菌和抗菌性能按检测标准B/T2591-2003达到I级，吸水性≤200%，拉伸弹性模量≥18Mpa，断裂伸长率大于等于300%。
【实施例4】
1）将纤维素纳米晶体加入到反应器中，氮气置换反应器内空气三次，然后抽真空控制反应器压力在30kpa，然后通入六甲基二硅氮烷蒸汽，加热至100℃，反应5小时，即得疏水改性的纳米纤维素；
2）将68kg步骤1）所得的疏水改性的纳米纤维素硫脲含量为3%的质量浓度为12%的氢氧化钠溶液中，充分搅拌溶解的溶液A，充分搅拌溶解的溶液A，将溶液A稀释至质量分数为8%的溶液B，将18kg瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉与4.6kg改性剂末用去离子水配制成质量分数为3%的水溶液，将所述水溶液与溶液B按一定比例混合，加入1.2kg硼酸与2.6kg甘油，搅拌1～2小时，得到混合液；
3）向步骤2）得到的混合液中加入发泡剂，搅拌发泡2小时，得到发泡液，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的混合物，二者的质量比为8:1。
5）将步骤3）得到的发泡液导入模具中直接进行冷冻干燥，冷冻干燥温度为-20～-25℃，经冷冻干燥18小时后得到纤维素海绵基体。
S2、防螨抗菌层的制备：
1）按配方称取水性丙烯酸酯类胶粘剂100份、环氧固化剂0.6份、聚乙烯蜡1.8份、纳米银6份、天然植物抗菌除螨剂300份，水780份加入反应器中充分搅拌混合均匀得抗菌防螨液；所述的天然植物抗菌除螨剂为金银花提取物、五倍子提取物、百里香精油和茶树精油，质量比例为1:3.5:0.6: 0.5。
2）将步骤S1制备的开孔聚氨酯海绵基体放入抗菌防螨液浸渍3小时，然后烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为3小时，即得具有三防海绵床垫。
对所制备的三防海绵床垫性能进行检测，其中抗霉菌和抗菌性能按检测标准B/T2591-2003达到I级，吸水性≤200%，拉伸弹性模量≥18Mpa，断裂伸长率大于等于300%。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (8)
1.一种新型三防海绵床垫，其特征在于：由纤维素海绵基体和包覆在基体的开孔材料表面的抗菌防螨层制成；
所述纤维素海绵基体的制备原料包括以下重量份数的物质：疏水改性的纳米纤维素60～70份，改性剂3～7重量份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵10～20份，发泡剂1～5份，甘油2.5～4.5重量份和硼酸1.1～2.5重量份；
所述的抗菌阻燃层的制备原料包括以下重量份数的物质：胶粘剂100份、固化剂0.5～3份、防沉剂1～5份、纳米银1～10份、天然植物抗菌除螨剂100～400份，水500～1000份。
2.根据权利要求1所述的新型三防海绵床垫，其特征在于：作为优选，所述的疏水改性纳米纤维素为有机硅烷改性的纳米纤维素，所述的有机硅烷化制剂选自六甲基二硅氮烷、丁基三甲基硅烷、十二烷基三甲基硅烷、四甲基硅烷和四丁基硅烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的新型三防海绵床垫，其特征在于：所述的纳米纤维素选自纤维素纳米晶体、纤维素纳米纤维、纳米竹纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的新型三防海绵床垫，其特征在于，进一步地，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的混合物，二者的质量比为5～10:1。
5.根据权利要求1所述的新型三防海绵床垫，其特征在于，进一步地，所述胶粘剂为水性胶粘剂水性聚氨酯胶粘剂和/或水性丙烯酸酯类胶粘剂；所述防沉剂为聚乙烯蜡、聚酰胺蜡或钛酸酯偶联剂防沉剂中的至少一种；所述固化剂为水性环氧固化剂、水性聚氨酯固化剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的新型三防海绵床垫，其特征在于，进一步地，所述的天然植物抗菌除螨剂为金银花提取物、五倍子提取物、百里香精油和茶树精油，质量比例为1:2～5:0.3～0.8:0.1～0.5。
7.根据权利要求1～6任一项所述的新型三防海绵床垫，其特征在于，所述新型三防海绵床垫的制备方法包括如下步骤：
S1、纤维素海绵基体的制备
1）称取一定量的纳米纤维素，加入到反应器中，氮气置换反应器内空气三次，然后抽真空控制反应器压力在20～30kpa，然后通入有机硅烷蒸汽，加热至50～100℃，反应2～5小时，即得疏水改性的纳米纤维素；
2）将步骤1）所得的疏水改性的纳米纤维素加入到氢氧化钠/硫脲溶液中，充分搅拌溶解的溶液A，将溶液A稀释至质量分数为5～10%的溶液B，将瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉与改性剂末用去离子水配制成质量分数为3～5%的水溶液，将所述水溶液与溶液B按一定比例混合，加入硼酸与甘油，搅拌1～2小时，得到混合液；
3）向步骤2）得到的混合液中加入发泡剂，搅拌发泡2～3小时，得到发泡液；
5）将步骤3）得到的发泡液导入模具中直接进行冷冻干燥，冷冻干燥温度为-20～-25℃，经冷冻干燥10～20小时后得到纤维素海绵基体；
S2、防螨抗菌层的制备：
a）按配方称取胶粘剂100份、固化剂0.5～3份、防沉剂1～5份、纳米银1～10份、天然植物抗菌除螨剂100～400份，水500～1000份加入反应器中充分搅拌混合均匀得抗菌防螨液；
b）将步骤S1制备的开孔聚氨酯海绵基体放入抗菌防螨液浸渍1～5小时，然后烘干即得具有三防海绵床垫。
8.根据权利要求7所述的新型三防海绵床垫，其特征在于，步骤1）中所述的有机硅烷选自六甲基二硅氮烷、丁基三甲基硅烷、十二烷基三甲基硅烷、四甲基硅烷和四丁基硅烷中的一种或多种；所述的纳米纤维素选自纤维素纳米晶体、纤维素纳米纤维、纳米竹纤维中的一种或多种。
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