CN111440283A - 抗菌改性聚氨酯记忆棉及制备方法 - Google Patents

抗菌改性聚氨酯记忆棉及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其包括：将聚醚多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、稳定剂及银分散液混合，制得第一混合物；将二氧化硅溶胶整理液及远红外添加剂混合，制得第二混合物；以及将所述第一混合物与所述第二混合物混合，注入模具。通过纳米银颗粒与远红外线的协同作用，提高了本发明制备的抗菌改性聚氨酯记忆棉的抗菌效果。

Description

抗菌改性聚氨酯记忆棉及制备方法
领域
本发明涉及聚氨酯记忆棉技术领域，特别涉及抗菌改性聚氨酯记忆棉及制备方法。
背景
聚氨酯记忆棉，又称“慢回弹海绵”，是指受外力作用将其变形后，并不像普通的海绵一样立即恢复原形，而是缓慢地恢复原形，且无残留变形。
聚氨酯慢回弹海绵的制备主要成分是慢回弹专用聚醚多元醇和有机异氰酸酯，其中慢回弹聚醚多元醇的种类决定了慢回弹海绵的特点。
现有的记忆海绵手感柔软，具有显著的慢回弹能力能力，能吸收冲击力、减少震动、低反弹释放能力强，能通过应力松弛适应外力来压迫的表面形状。
但是目前的聚氨酯记忆棉功能单一，在抗菌方面依然存在许多缺陷，使得其应用在实际生产生活中受到一定的限制。
概述
一方面，本公开涉及抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其包括：
将聚醚多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、稳定剂及银分散液混合，制得第一混合物；
将二氧化硅溶胶整理液及远红外添加剂混合，制得第二混合物；以及
将所述第一混合物与所述第二混合物混合，注入模具。
另一方面，本公开涉及抗菌改性聚氨酯记忆棉，其由以下步骤制备而成：
将聚醚多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、稳定剂及银分散液混合，制得第一混合物；
将二氧化硅溶胶整理液及远红外添加剂混合，制得第二混合物；以及
将所述第一混合物与所述第二混合物混合，注入模具。
详述
在以下的说明中，包括某些具体的细节以对各个公开的实施方案提供全面的理解。然而，相关领域的技术人员会认识到，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其他方法、部件、材料等的情况下仍实现实施方案。
除非本公开中另有要求，在整体说明书和所附的权利要求中，词语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”应解释为开放式的、含括式的意义，即“包括但不限于”。
在整体说明书中提到的“一实施方案”、“实施方案”、“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”意指在至少一实施方案中包括与该实施方案所述的相关的具体参考要素、结构或特征。因此，在整个说明书中不同位置出现的短语“在一实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”不必全部指同一实施方案，此外，具体要素、结构或特征可以任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。
定义
在本公开中，术语“聚醚多元醇”是端羟基的低聚物，主链上的羟基由醚键连接，是以低分子量多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物为起始剂，-与氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而成。
在本公开中，术语“异氰酸酯”是异氰酸的各种酯的总称。若以-NCO基团的数量分类，包括单异氰酸酯R-N＝C＝O和二异氰酸酯O＝C＝N-R-N＝C＝O及多异氰酸酯等。
在本公开中，术语“发泡剂”是使对象物质成孔的物质，它可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物；物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的；发泡剂均具有较高的表面活性，能有效降低液体的表面张力，并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫。
在本公开中，术语“催化剂”是指在化学反应里能改变反应物的化学反应速率(既能提高也能降低)而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质。
在本公开中，术语“稳定剂”是指能增加溶液、胶体、固体、混合物的稳定性能化学物都叫稳定剂。它可以减慢反应,保持化学平衡，降低表面张力，防止光、热分解或氧化分解等作用。
在本公开中，术语“TEOS”是指正硅酸乙酯，与较高级醇或其酯类在催化剂存在下反应。
在本公开中，术语“EtOH”是指乙醇，是带有一个羟基的饱和一元醇。
在本公开中，术语“远红外线”是指一般波长范围在4至1000μm的红外线，其中，在电磁波谱中，红外线位于可见光和微波之间，其波长为0.76至1000μm。由于红外线在电磁波谱中占据很宽的范围，所以又分为近、中、远三部分。
在本公开中，术语“粘合剂”是指能够把物体自身或一物体与另一物体粘合的组合物。
具体实施方式
一方面，本公开涉及抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其包括：
将聚醚多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、稳定剂及银分散液混合，制得第一混合物；
将二氧化硅溶胶整理液及远红外添加剂混合，制得第二混合物；以及
将所述第一混合物与所述第二混合物混合，注入模具。
在某些实施方案中，其中按重量份数计，所述第一混合物由40至60份聚醚多元醇、10至15份异氰酸酯、5至10份发泡剂、1至5份催化剂、稳定剂及10至20份银分散液制得。
在某些实施方案中，所述聚醚多元醇为环氧丙烷聚醚多元醇。
在某些实施方案中，异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯或其混合物。
在某些实施方案中，异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯或其混合物
在某些实施方案中，发泡剂选自十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、二氯甲烷、二氯乙烷、戊烷或其混合物。
在某些实施方案中，发泡剂选自二氯甲烷、二氯乙烷、戊烷或其混合物。
在某些实施方案中，催化剂选自锡盐催化剂、有机铋化合物、氯化钠或其混合物；所述稳定剂选自有机硅类表面活性剂。
其中：稳定剂可以减小表面张力来控制泡孔结构和均匀度，从而制得均匀微泡的泡绵，若稳定剂使用量过多，使得泡绵泡孔壁弹性增强，不易破裂，泡孔细，出现泡绵闭孔现象；若稳定剂用量少，泡沫稳定性不足，会出现并泡的现象，且泡孔粗大而不均匀，甚至塌泡。
聚合物多元醇添加到泡绵里可以显著地增加泡绵的承载性，同时还可以增加泡绵的发泡率，使得生产的泡绵具有高承载性和柔软性。
在某些实施方案中，其中：将银粉、分散液、表面活性剂混合，制备银分散液。
在某些实施方案中，分散液选自醇类、酮类、醛类、有机酸、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、氯苯、二氯苯或其混合物。
在某些实施方案中，分散液选自醇类、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或其混合物。
在某些实施方案中，表面活性剂选自表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基溴化铵、聚氧乙烯月桂醚类、吐温类、曲拉通类或其混合物。
在某些实施方案中，表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基溴化铵或其混合物。
在某些实施方案中，表面活性剂在银分散液中的质量百分比为5％-10％，银粉在银分散液中的质量百分比为10％-20％。
其中：在该分散液中的质量分数范围能够有效的改善银的分散性能。
在某些实施方案中，所述第二混合物由60至80份二氧化硅溶胶整理液、10至30份远红外添加剂、10至15份粘合剂及10至15份助剂制得。
在某些实施方案中，其中：将TEOS、EtOH、H2O及HNO3搅拌1至3h，制得第三混合物；以及
将所述第三混合物加入蒸馏水进行稀释，制得二氧化硅溶胶整理液。
在某些实施方案中，红外添加剂选自远红外陶瓷粉。
在某些实施方案中，远红外陶瓷粉选自Al2O3、MgO、TiO2、SiC、ZrC、BN、AlN、Si3N4、ZrN、碳粉、石墨或其混合物。
在某些实施方案中，远红外陶瓷粉选自Al2O3、MgO、SiC或其混合物。
在某些实施方案中，其中：将二氧化硅溶胶整理液、红外添加剂、粘合剂、助剂混合，制得所述第二混合物。
在某些实施方案中，将二氧化硅溶胶整理液、红外添加剂、粘合剂、助剂混合1至3min。
在某些实施方案中，还包括混合之后的焙烘过程。
在某些实施方案中，烘焙过程包括两个阶段。
在某些实施方案中，烘焙过程的第一阶段：烘焙温度70至80℃，烘焙时间5至10min。
在某些实施方案中，烘焙过程的第二阶段：烘焙温度100至120℃，烘焙时间为3至5min。
在某些实施方案中，粘合剂选自聚氨酯、聚丙烯酸酯、丁腈橡胶或其混合物。
其中：选取的粘合剂具有较高的粘结能力，添加进去可以使各组分之间接触更紧密，反应更充分，同时粘合剂本身不易老化，能对第二混合物起到整体保护作用。
在某些实施方案中，助剂选自硅油、脂肪酸酰胺、油酸或其混合物。
另一方面，本公开涉及抗菌改性聚氨酯记忆棉，其由以下步骤制备而成：
将聚醚多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、稳定剂及银分散液混合，制得第一混合物；
将二氧化硅溶胶整理液及远红外添加剂混合，制得第二混合物；以及
将所述第一混合物与所述第二混合物混合，注入模具。
实施例1
本实施例公开了抗菌改性聚氨酯记忆棉，该抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其包括：
1、第一混合物的制备：
(1)银分散液的制备
将银粉、乙醇、十二烷基苯磺酸钠混合，制备银分散液，
其中：表面活性剂在所述银分散液中的质量百分比为5％，银粉在所述银分散液中的质量百分比为10％；
(2)将40份环氧丙烷聚醚多元醇、10份甲苯二异氰酸酯、5份二氯甲烷、1份锡盐催化剂及10份银分散液的制备混合；
2、第二混合物的制备：
(1)二氧化硅溶胶整理液的制备
按照TEOS：EtOH：H2O：HNO3＝1:6:4:0.1的摩尔比例，将TEOS与EtOH充分混合，强烈搅拌下逐滴加入H2O和HNO3的混合液，滴加完毕后在室温下再搅拌1h，随后在60℃下搅拌2h，冷却；
室温下，将上述混合液过滤后，加入蒸馏水进行稀释，再搅拌20min，使之分散均匀后使用。
(2)远红外添加剂的制备
将远红外陶瓷材料Al2O3高温烘焙，超细粉碎，得到远红外超细粉末；
(3)将60份二氧化硅溶胶整理液、10份远红外添加剂、10份聚氨酯、10份硅油混合1min，然后于温度70℃烘焙5min；接着于温度100℃烘焙3min；水洗，80℃烘干，成品；
其中：所述第二混合物的粒径在5至10μm；
3、将第一混合物与第二混合物混合，并注入模具，于100℃真空烘箱中蒸发干燥，从烘箱中取出模具，经脱模后冷却至室温，即制备出抗菌改性聚氨酯记忆棉。
实施例2
本实施例公开了抗菌改性聚氨酯记忆棉，该抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其包括：
1、第一混合物的制备：
(1)银分散液的制备
将银粉、二甲基甲酰胺、十二烷基硫酸钠混合，制备银分散液，
其中：表面活性剂在所述银分散液中的质量百分比为7.5％，银粉在所述银分散液中的质量百分比为15％；
(2)将50份环氧丙烷聚醚多元醇、12.5份二苯基甲烷二异氰酸酯、7.5份二氯乙烷、2.5份有机铋化合物及15份银分散液的制备混合；
2、第二混合物的制备：
(1)二氧化硅溶胶整理液的制备
按照TEOS：EtOH：H2O：HNO3＝1:6:4:0.1的摩尔比例，将TEOS与EtOH充分混合，强烈搅拌下逐滴加入H2O和HNO3的混合液，滴加完毕后在室温下再搅拌2h，随后在60℃下搅拌2h，冷却；
室温下，将上述混合液过滤后，加入蒸馏水进行稀释，再搅拌30min，使之分散均匀后使用；
(2)远红外添加剂的制备
将远红外陶瓷材料MgO高温烘焙，超细粉碎，得到远红外超细粉末；
(3)将70份二氧化硅溶胶整理液、20份远红外添加剂、12.5份聚丙烯酸酯、12.5份脂肪酸酰胺混合2min，然后于温度75℃烘焙7.5min；接着于温度110℃烘焙4min；水洗，80℃烘干，成品；
其中：所述第二混合物的粒径在5至10μm；
3、将第一混合物与第二混合物混合，并注入模具，于110℃真空烘箱中蒸发干燥，从烘箱中取出模具，经脱模后冷却至室温，即制备出抗菌改性聚氨酯记忆棉。
实施例3
本实施例公开了抗菌改性聚氨酯记忆棉，该抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其包括：
1、第一混合物的制备：
(1)银分散液的制备
将银粉、二甲基乙酰胺、十六烷基溴化铵混合，制备银分散液，
其中：表面活性剂在所述银分散液中的质量百分比为10％，银粉在所述银分散液中的质量百分比为20％；
(2)将60份环氧丙烷聚醚多元醇、15份苯二亚甲基二异氰酸酯、10份戊烷、5份氯化钠及20份银分散液的制备混合；
2、第二混合物的制备：
(1)二氧化硅溶胶整理液的制备
按照TEOS：EtOH：H2O：HNO3＝1:6:4:0.1的摩尔比例，将TEOS与EtOH充分混合，强烈搅拌下逐滴加入H2O和HNO3的混合液，滴加完毕后在室温下再搅拌3h，随后在60℃下搅拌2h，冷却；
室温下，将上述混合液过滤后，加入蒸馏水进行稀释，再搅拌40min，使之分散均匀后使用；
(2)远红外添加剂的制备
将远红外陶瓷材料SiC高温烘焙，超细粉碎，得到远红外超细粉末。
(3)将80份二氧化硅溶胶整理液、30份远红外添加剂、15份丁腈橡胶、15份油酸混合3min，然后于温度80℃烘焙10min；接着于温度120℃烘焙5min；水洗，80℃烘干，成品；
其中：所述第二混合物的粒径在5至10μm；
3、将第一混合物与第二混合物混合，并注入模具，于120℃真空烘箱中蒸发干燥，从烘箱中取出模具，经脱模后冷却至室温，即制备出抗菌改性聚氨酯记忆棉。
实施例4
为进一步验证本发明制备的抗菌改性聚氨酯记忆棉的抗菌性能，采用抑菌圈法定性测试抗菌改性聚氨酯记忆棉的杀菌性能，以枯草芽孢杆菌为杀菌对象，以抗菌改性聚氨酯记忆棉为抗菌剂原料，将配制好的牛肉膏蛋白胨固体培养基，数据结果如表1所示：
表1
实施例1 实施例2 实施例3
抑菌圈直径(cm) 3.0 3.5 3.2
综上所述：
(1)本发明制备的抗菌改性聚氨酯记忆棉中的Ag颗粒，对致病微生物有强烈的抑制和杀灭作用。抗菌机理为：纳米银颗粒作用在细胞膜蛋白质上，可直接破坏细菌细胞膜，导致细胞内物质渗出，致使细胞死亡，抑制其生长。银表面的电荷作用破坏细菌的正负电荷平衡，导致细菌灭亡。
(2)远红外线对人体的生命活动有着极其重要的作用，能够促进和改善局部与全身的血液循环，激活生物大分子的活性，增强新陈代谢功能，提高免疫力。
(3)通过纳米银颗粒与远红外线的协同作用，提高了本发明制备的抗菌改性聚氨酯记忆棉的抗菌效果。
从前述中可以理解，尽管为了示例性说明的目的描述了本公开的具体实施方案，但是在不偏离本公开的精神和范围的条件下，本领域所述技术人员可以作出各种变形或改进、这些变形或修改都应落入本公开所附权利要求的范围。

Claims (10)

1.抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其包括：
将聚醚多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、稳定剂及银分散液混合，制得第一混合物；
将二氧化硅溶胶整理液及远红外添加剂混合，制得第二混合物；以及
将所述第一混合物与所述第二混合物混合，注入模具。
2.如权利要求1所述的抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其中按重量份数计，所述第一混合物由40至60份聚醚多元醇、10至15份异氰酸酯、5至10份发泡剂、1至5份催化剂、稳定剂及10至20份银分散液制得。
3.如权利要求2所述的抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其中：所述聚醚多元醇为环氧丙烷聚醚多元醇；所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯或其混合物，优选为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯或其混合物；所述发泡剂选自十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、二氯甲烷、二氯乙烷、戊烷或其混合物，优选为二氯甲烷、二氯乙烷、戊烷或其混合物；所述催化剂选自锡盐催化剂、有机铋化合物、氯化钠或其混合物；所述稳定剂选自有机硅类表面活性剂。
4.如权利要求3所述的抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其中：
将银粉、分散液、表面活性剂混合，制备银分散液，优选所述分散液选自醇类、酮类、醛类、有机酸、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、氯苯、二氯苯或其混合物，更优选为醇类、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或其混合物；优选所述表面活性剂选自表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基溴化铵、聚氧乙烯月桂醚类、吐温类、曲拉通类或其混合物，更优选为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠或其混合物。
5.如权利要求4所述的抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其中：所述表面活性剂在所述银分散液中的质量百分比为5％-10％，所述银粉在所述银分散液中的质量百分比为10％-20％。
6.如权利要求1所述的抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其中所述第二混合物由60至80份二氧化硅溶胶整理液、10至30份远红外添加剂、10至15份粘合剂及10至15份助剂制得。
7.如权利要求6所述的抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其中：
将TEOS、EtOH、H2O及HNO3搅拌1至3h，制得第三混合物；以及
将所述第三混合物加入蒸馏水进行稀释，制得二氧化硅溶胶整理液。
8.如权利要求7所述的抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其中所述红外添加剂选自远红外陶瓷粉，所述远红外陶瓷粉选自Al2O3、MgO、TiO2、SiC、ZrC、BN、AlN、Si3N4、ZrN、碳粉、石墨或其混合物，优选为Al2O3、MgO、SiC或其混合物。
9.如权利要求8所述的抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法，其中：
将二氧化硅溶胶整理液、红外添加剂、粘合剂、助剂混合，制得所述第二混合物，优选所述粘合剂选自聚氨酯、聚丙烯酸酯、丁腈橡胶或其混合物，优选所述助剂选自硅油、脂肪酸酰胺、油酸或其混合物。
10.由权利要求1至9中任一权利要求所述的抗菌改性聚氨酯记忆棉的制备方法而制备出的抗菌改性聚氨酯记忆棉。
CN202010477019.0A 2020-05-29 2020-05-29 抗菌改性聚氨酯记忆棉及制备方法 Pending CN111440283A (zh)

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