CN110845688A - 一种竹炭记忆棉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竹炭记忆棉及其制备方法，涉及记忆棉材料技术领域。其技术要点是：一种竹炭记忆棉，其原料包括如下重量份数的组分：聚氧乙烯三醇20‑30份；聚醚多元醇8‑12份；甲苯二异氰酸酯10‑15份；开孔剂1‑1.5份；硅油0.2‑0.4份；辛酸亚锡0.002‑0.005份；竹炭粉5‑8份；竹炭纤维6‑10份。本发明的竹炭记忆棉具有净化室内有害气体的优点。

Description

一种竹炭记忆棉及其制备方法

技术领域

本发明涉及记忆棉材料领域，更具体地说，它涉及一种竹炭记忆棉及其制备方法。

背景技术

聚氨酯软泡产品包括块状海绵、高回弹泡沫、自结皮泡沫、慢回弹泡沫、微孔泡沫以及半硬质吸能泡沫等，其中，慢回弹聚氨酯泡沫又称记忆海绵，具有明显的应变滞后于应力变化的力学特征，其特点使其可顺应人体的形状，增大接触面积减小应力集中作用，不产生局部的挤压和刺痛，且具有较好的抗震、吸能、缓冲性能，因此被广泛应用于枕头、床垫、坐垫、耳塞及医疗器械等生产领域。

在公开号为CN105131231A的中国发明专利中公开了记忆棉，包括如下重量份的组分：聚醚多元醇75-95份、聚合物多元醇5-25份、异氰酸酯50-80份、泡沫稳定剂1.8-2.7份、催化剂0.3-0.6份、发泡剂3.5-11.5份、扩链剂3-8份。

目前，新房装修完毕后人们购置家具，新房室内含有大量有害气体，如甲醛、苯、甲苯、氨气、TVOC等，有害气体主要来自三方面：1、建筑物本身；2、室内装修和装饰材料；3、室内使用的家具。有害气体的挥发需要一定期限，特别是甲醛、苯、甲苯等挥发期长达10-25年。上述专利中的记忆棉虽然可以用于床垫、枕头、沙发上，但是，不具备净化室内有害气体的功能，而且还会带来新的有害气体。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种竹炭记忆棉，其具有净化室内有害气体的优点。

本发明的第二个目的在于提供竹炭记忆棉的制备方法，采用该方法生产的竹炭记忆棉具有净化室内有害气体的优点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种竹炭记忆棉，其原料包括如下重量份数的组分：

聚氧乙烯三醇20-30份；

聚醚多元醇8-12份；

甲苯二异氰酸酯10-15份；

开孔剂1-1.5份；

硅油0.2-0.4份；

辛酸亚锡0.002-0.005份；

竹炭粉5-8份；

竹炭纤维6-10份。

通过采用上述技术方案，由于竹炭记忆棉内加入有竹炭粉和竹炭纤维，竹炭粉和竹炭纤维相互配合，能够均匀分布于竹炭记忆棉的内部，避免发生团聚，一方面，竹炭粉和竹炭纤维可以吸附一部分有害气体，另一方面，竹炭纤维还可以增强竹炭记忆棉的撕裂强度和拉伸强度。

进一步优选为，所述竹炭纤维内负载有纳米二氧化钛，所述改性纳米二氧化钛与竹炭纤维的重量比为(1-2)：10。

通过采用上述技术方案，由于竹炭粉和竹炭纤维存在吸附饱和状态，一定时间后吸附效果降低，负载在竹炭纤维孔内的纳米二氧化钛在光照的条件下，可以将一部分有机气体降解，例如，甲醛；一方面，纳米二氧化钛光催化降解被吸附的甲醛，使得竹炭纤维能够再生，另一方面，竹炭粉和竹炭纤维的强吸附作用为纳米二氧化钛的光催化提供了高浓度的反应环境，加快了反应速率，使得甲醛等有害气体可以被有效的降解。

进一步优选为，所述竹炭纤维负载纳米二氧化钛的方法包括以下步骤：

(1)将纳米二氧化钛和硅酸钠加入蒸馏水中，搅拌均匀，超声震荡后，得到悬浊液；

(2)将竹炭纤维放入悬浊液中，浸泡，使纳米二氧化钛进入竹炭纤维内部，取出竹炭纤维，烘干后冷却至常温；

(3)将冷却后的竹炭纤维再次放入悬浊液中浸泡，取出烘干、冷却，重复浸泡、烘干、冷却步骤若干次，得到负载有纳米二氧化钛的竹炭纤维。

通过采用上述技术方案，超声震荡可以将纳米二氧化钛打散并均匀分散在蒸馏水中，经过反复的浸泡、烘干、冷却步骤后，会有足够的纳米二氧化钛附着在竹炭纤维上，且不易脱落。

进一步优选为，所述步骤(1)与步骤(2)之间还有步骤a：将竹炭纤维放入蒸馏水中浸泡，取出后晾干，对晾干后的竹炭纤维进行超声波清洗，再次晾干，得到活化后的竹炭纤维。

通过采用上述技术方案，由于竹炭纤维吸附能力强，在生产后放置的时间内会吸附或沉积尘埃等杂质，影响后续负载纳米二氧化钛，因此需要对其进行活化处理，从而去除附着在竹炭纤维表面的灰尘。

进一步优选为，所述悬浊液中纳米二氧化钛的浓度为0.04-0.06Mol/L。

通过采用上述技术方案，纳米二氧化钛的浓度太低，光降解的速度太慢，纳米二氧化钛的浓度太高，会堵塞竹炭纤维的一些微孔，改变竹炭纤维的孔径结构，从而降低其吸附性能，因此，纳米二氧化钛的浓度优选为0.04-0.06Mol/L。

进一步优选为，所述悬浊液中硅酸钠的浓度为50-80g/L。

通过采用上述技术方案，硅酸钠作为分散剂会形成凝胶，是为了使纳米二氧化钛形成悬浮液，方便其进入并负载在竹炭纤维的孔内，硅酸钠的浓度太低，纳米二氧化钛难以形成分散均匀的悬浮液，硅酸钠的浓度太高，硅酸钠凝胶太稠，也会影响纳米二氧化钛的负载，因此，悬浊液中硅酸钠的浓度优选为50-80g/L。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种竹炭记忆棉的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的聚氧乙烯三醇、聚醚多元醇、开孔剂、硅油、辛酸亚锡、竹炭粉、竹炭纤维混合，搅拌均匀，得到混合物A；

步骤二，向混合物A中加入甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，得到混合物B；

步骤三，将混合物B浇注在铝模中，再把铝模放置在60-70℃的恒温烤箱中，加热熟化成型；步骤四，从烤箱内取出铝模，脱模，成型的竹炭记忆棉胚放置在室内，熟化24-30小时，自然通风5-10小时后，得到竹炭记忆棉。

通过采用上述技术方案，制得的竹炭记忆棉可以用于制备床垫、枕头、沙发等，在使用的过程中，负载在竹炭纤维孔内的纳米二氧化钛在光照的条件下，可以将一部分有机气体降解，例如，甲醛；一方面，纳米二氧化钛光催化降解被吸附的甲醛，使得竹炭纤维能够再生，另一方面，竹炭粉和竹炭纤维的强吸附作用为纳米二氧化钛的光催化提供了高浓度的反应环境，加快了反应速率，使得甲醛等有害气体可以被有效的降解。

进一步优选为，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的聚氧乙烯三醇、聚醚多元醇、开孔剂、硅油、辛酸亚锡、竹炭粉、1/2的竹炭纤维混合，搅拌均匀，得到混合物A；

步骤二，向混合物A中加入甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，得到混合物B；

步骤三，把1/2的竹炭纤维均匀铺设于铝模的内底壁，将混合物B浇注在铝模中，再把铝模放置在60-70℃的恒温烤箱中，加热熟化成型；

步骤四，从烤箱内取出铝模，脱模，成型的竹炭记忆棉胚放置在室内，熟化24-30小时，自然通风5-10小时后，得到竹炭记忆棉。

通过采用上述技术方案，当竹炭记忆棉的厚度较厚时，竹炭纤维隐藏在竹炭记忆棉的内部，难以接收到适量的光照进行光催化反应，因此，将一部分竹炭纤维做在竹炭记忆棉的表面，可以将具有竹炭纤维的一面朝上或者朝向光源，从而有利于进行光催化反应，使得甲醛等有害气体可以被有效的降解。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)通过在竹炭记忆棉内加入竹炭粉和竹炭纤维，竹炭粉和竹炭纤维相互配合，能够均匀分布于竹炭记忆棉的内部，避免发生团聚，一方面，竹炭粉和竹炭纤维可以吸附一部分有害气体，另一方面，竹炭纤维还可以增强竹炭记忆棉的撕裂强度和拉伸强度。

(2)由于竹炭粉和竹炭纤维存在吸附饱和状态，一定时间后吸附效果降低，通过在竹炭纤维孔内负载纳米二氧化钛，在光照的条件下，可以将一部分有机气体降解，例如，甲醛；一方面，纳米二氧化钛光催化降解被吸附的甲醛，使得竹炭纤维能够再生，另一方面，竹炭粉和竹炭纤维的强吸附作用为纳米二氧化钛的光催化提供了高浓度的反应环境，加快了反应速率，使得甲醛等有害气体可以被有效的降解。

(3)将一部分竹炭纤维做在竹炭记忆棉的表面，可以将具有竹炭纤维的一面朝上或者朝向光源，从而有利于进行光催化反应，使得甲醛等有害气体可以被有效的降解。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种竹炭记忆棉，其原料的各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

步骤一，将相应重量份数的聚氧乙烯三醇、聚醚多元醇、开孔剂、硅油、辛酸亚锡、竹炭粉、竹炭纤维混合，搅拌均匀，得到混合物A；

步骤二，向混合物A中加入甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，得到混合物B；

步骤三，将混合物B浇注在铝模中，再把铝模放置在60℃的恒温烤箱中，加热7分钟，熟化成型；

步骤四，从烤箱内取出铝模，脱模，成型的竹炭记忆棉胚放置在室内，熟化24小时，自然通风5小时后，得到竹炭记忆棉。

其中，开孔剂是购自宁波蔚鸿信聚氨酯助剂有限公司的KY-1206。

实施例2-5：一种竹炭记忆棉，与实施例1的不同之处在于，其原料各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-5中原料的各组分及其重量份数

实施例6：一种竹炭记忆棉，与实施例1的不同之处在于，竹炭纤维内负载有纳米二氧化钛，改性纳米二氧化钛与竹炭纤维的重量比为1：10。

竹炭纤维负载纳米二氧化钛的方法包括以下步骤：

(1)将纳米二氧化钛和硅酸钠加入蒸馏水中，搅拌均匀，超声震荡后，得到悬浊液；

(2)将竹炭纤维放入悬浊液中，浸泡，使纳米二氧化钛进入竹炭纤维内部，取出竹炭纤维，烘干后冷却至常温；

(3)将冷却后的竹炭纤维再次放入悬浊液中浸泡，取出烘干、冷却，重复浸泡、烘干、冷却步骤若干次，得到负载有纳米二氧化钛的竹炭纤维。

其中，悬浊液中纳米二氧化钛的浓度为0.04Mol/L，硅酸钠的浓度为50g/L。

实施例7：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，改性纳米二氧化钛与竹炭纤维的重量比为1.5：10。

实施例8：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，改性纳米二氧化钛与竹炭纤维的重量比为2：10。

实施例9：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，步骤(3)中重复浸泡、烘干、冷却步骤3次。

实施例10：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，步骤(1)与步骤(2)之间还有步骤a：将竹炭纤维放入蒸馏水中浸泡，取出后晾干，对晾干后的竹炭纤维进行超声波清洗，再次晾干，得到活化后的竹炭纤维。

实施例11：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，悬浊液中纳米二氧化钛的浓度为0.05Mol/L。

实施例12：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，悬浊液中纳米二氧化钛的浓度为0.06Mol/L。

实施例13：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，硅酸钠的浓度为60g/L。

实施例14：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，硅酸钠的浓度为80g/L。

实施例15：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，竹炭记忆棉的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的聚氧乙烯三醇、聚醚多元醇、开孔剂、硅油、辛酸亚锡、竹炭粉、1/2的竹炭纤维混合，搅拌均匀，得到混合物A；

步骤二，向混合物A中加入甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，得到混合物B；

步骤三，把1/2的竹炭纤维均匀铺设于铝模的内底壁，将混合物B浇注在铝模中，再把铝模放置在60℃的恒温烤箱中，加热7分钟，熟化成型；

步骤四，从烤箱内取出铝模，脱模，成型的竹炭记忆棉胚放置在室内，熟化24小时，自然通风5小时后，得到竹炭记忆棉。

对比例1：一种竹炭记忆棉，与实施例1的不同之处在于，不加入竹炭粉、竹炭纤维。

对比例2：一种竹炭记忆棉，与实施例1的不同之处在于，不加入竹炭粉。

对比例3：一种竹炭记忆棉，与实施例1的不同之处在于，不加入竹炭纤维。

对比例4：一种竹炭记忆棉，与实施例1的不同之处在于，竹炭纤维的重量份数为2份。

对比例5：一种竹炭记忆棉，与实施例1的不同之处在于，竹炭纤维的重量份数为20份。

对比例6：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，纳米二氧化钛的浓度为0.01Mol/L。

对比例7：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，纳米二氧化钛的浓度为0.1Mol/L。

对比例8：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，硅酸钠的浓度为20g/L。

对比例9：一种竹炭记忆棉，与实施例6的不同之处在于，硅酸钠的浓度为120g/L。

试验一除甲醛测试

试验样品：采用实施例1-15中获得的竹炭记忆棉作为试验样品1-15，采用对比例1-9中获得的竹炭记忆棉作为对照样品1-9。

试验方法：(1)取24个0.2m3的容器编号1-24，分别将0.1m3的试验样品1-15和对照样品1-9放入24个容器内，控制容器内温度为25℃，湿度40％，向容器内注入甲醛，并将容器置于黑暗环境下，甲醛的初始浓度为0.5mg/m3，24h后再次测量容器内甲醛的浓度，计算甲醛去除率＝(甲醛初始浓度-24h后的甲醛浓度)/甲醛初始浓度*100％，每组样品重复测试5次，舍弃每组的最大值以及最小值，剩余的取平均值；

(2)重复上述实验，不同之处是：容器放置在有正常自然光的室内，白天给予自然光照射，晚上依然处于黑暗环境。

试验结果：试验样品1-15和对照样品1-9测试结果如表2所示。由对比例1-3和实施例1的实验(1)的结果可知，同时加入竹炭纤维和竹炭粉的甲醛去除率大于单独加入竹炭粉和单独加入竹炭纤维的甲醛去除率之和，说明竹炭粉和竹炭纤维不仅能够吸附甲醛，还可以均匀分布于竹炭记忆棉的内部，避免发生团聚。

由对比例4-5和实施例1的实验(1)的结果可知，竹炭纤维加入的量太低，甲醛去除率大幅降低，而竹炭纤维加入的量增大，甲醛去除率的增加值并不大，说明竹炭纤维的加入量对甲醛去除率是有影响的。

由实施例1、6-15和对比例6-9的实验(2)的结果可知，实施例6中，负载在竹炭纤维孔内的纳米二氧化钛在光照的条件下，可以将一部分甲醛降解，提高甲醛去除率，对比例10活化处理能够进一步提高甲醛去除率，主要是因为去除了附着在竹炭纤维表面的灰尘；纳米二氧化钛的浓度太低，光降解的速度太慢，纳米二氧化钛的浓度太高，会堵塞竹炭纤维的一些微孔，改变竹炭纤维的孔径结构，从而降低其吸附性能，因此，纳米二氧化钛的浓度优选为0.04-0.06Mol/L。

硅酸钠作为分散剂会形成凝胶，是为了使纳米二氧化钛形成悬浮液，方便其进入并负载在竹炭纤维的孔内，硅酸钠的浓度太低，纳米二氧化钛难以形成分散均匀的悬浮液，硅酸钠的浓度太高，硅酸钠凝胶太稠，也会影响纳米二氧化钛的负载，因此，悬浊液中硅酸钠的浓度优选为50-80g/L。

实施例15将一部分竹炭纤维做在竹炭记忆棉的表面，可以将具有竹炭纤维的一面朝上或者朝向光源，从而有利于进行光催化反应，使得甲醛等有害气体可以被有效的降解。

表2试验样品1-15和对照样品1-9测试结果

试验二物理性能测试

试验方法：按照GB/T24451-2009，《慢回弹软质聚氨酯泡沫塑料》的标准对试验样品1、6、15、对照样品1-5进行检测。

测试结果与分析：物理性能测试结果如表3所示，竹炭纤维除了可以吸附甲醛外，还可以增强竹炭记忆棉的撕裂强度和拉伸强度，对照样品5加入过多的竹炭纤维会影响产品的弹性，因此，竹炭纤维的重量份数优选为6-10份。

表3物理性能测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种竹炭记忆棉，其特征在于，其原料包括如下重量份数的组分：

聚氧乙烯三醇20-30份；

聚醚多元醇8-12份；

甲苯二异氰酸酯10-15份；

开孔剂1-1.5份；

硅油0.2-0.4份；

辛酸亚锡0.002-0.005份；

竹炭粉5-8份；

竹炭纤维6-10份。

2.根据权利要求1所述的一种竹炭记忆棉，其特征在于，所述竹炭纤维内负载有纳米二氧化钛，所述改性纳米二氧化钛与竹炭纤维的重量比为（1-2）：10。

3.根据权利要求2所述的一种竹炭记忆棉，其特征在于，所述竹炭纤维负载纳米二氧化钛的方法包括以下步骤：

（1）将纳米二氧化钛和硅酸钠加入蒸馏水中，搅拌均匀，超声震荡后，得到悬浊液；

（2）将竹炭纤维放入悬浊液中，浸泡，使纳米二氧化钛进入竹炭纤维内部，取出竹炭纤维，烘干后冷却至常温；

（3）将冷却后的竹炭纤维再次放入悬浊液中浸泡，取出烘干、冷却，重复浸泡、烘干、冷却步骤若干次，得到负载有纳米二氧化钛的竹炭纤维。

4.根据权利要求3所述的一种竹炭记忆棉，其特征在于，所述步骤（1）与步骤（2）之间还有步骤a：将竹炭纤维放入蒸馏水中浸泡，取出后晾干，对晾干后的竹炭纤维进行超声波清洗，再次晾干，得到活化后的竹炭纤维。

5.根据权利要求3所述的一种竹炭记忆棉，其特征在于，所述悬浊液中纳米二氧化钛的浓度为0.04-0.06Mol/L。

6.根据权利要求3所述的一种竹炭记忆棉，其特征在于，悬浊液中硅酸钠的浓度为50-80g/L。

7.一种竹炭记忆棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的聚氧乙烯三醇、聚醚多元醇、开孔剂、硅油、辛酸亚锡、竹炭粉、竹炭纤维混合，搅拌均匀，得到混合物A；

步骤二，向混合物A中加入甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，得到混合物B；

步骤三，将混合物B浇注在铝模中，再把铝模放置在60-70℃的恒温烤箱中，加热熟化成型；

步骤四，从烤箱内取出铝模，脱模，成型的竹炭记忆棉胚放置在室内，熟化 24-30 小时，自然通风5-10小时后，得到竹炭记忆棉。

8.根据权利要求7所述的一种竹炭记忆棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的聚氧乙烯三醇、聚醚多元醇、开孔剂、硅油、辛酸亚锡、竹炭粉、1/2的竹炭纤维混合，搅拌均匀，得到混合物A；

步骤二，向混合物A中加入甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，得到混合物B；

步骤三，把1/2的竹炭纤维均匀铺设于铝模的内底壁，将混合物B浇注在铝模中，再把铝模放置在60-70℃的恒温烤箱中，加热熟化成型；

步骤四，从烤箱内取出铝模，脱模，成型的竹炭记忆棉胚放置在室内，熟化 24-30 小时，自然通风5-10小时后，得到竹炭记忆棉。