CN114098354A - 一种复合记忆缓冲3d弹性体材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，包括表面编织层和内弹性层；所述表面编织层设置有至少两层，所述内弹性层设置有相邻表面编织层中间，所述内弹性层包括若干纵向设置的弹性条。在具有良好透气性的同时，还具有良好的回弹力；而现有技术中，记忆棉的回弹力和记忆棉自身结构是有关的，记忆棉结构越致密则回弹力越好，但是越致密，则透气性越差，而本申请则很好的解决了这个问题。在受到外力作用时，外力先作用在表面编织层上，再作用在内弹性层上的每一根弹性条上，积攒的作用力是这两部分的结合，所以每一个点位处的回弹力都不同，这样设置的好处在于在记忆回弹过程中，使用者的感受更舒服。

Description

一种复合记忆缓冲3D弹性体材料

技术领域

本发明涉及一种弹性材料，特别涉及一种复合记忆缓冲3D弹性体材料。

背景技术

记忆缓冲，又称慢回弹技术，是指一些具有慢变形的能力，外力使其变形后，会缓慢地回复原先形状的聚合材料；该材料具有显著的黏弹特性，体现很柔软的材料特性，并有很强的冲击能吸收能力，其中一种是是人们常说的记忆绵(Memory Foam)，是一种具有开放式单元结构(Open-cell)的聚氨酯高分子聚合物，这种材料分子对温度很敏感，所以又称为温感记忆绵，即材料具有一种兼具黏性和弹性的特性，吸收冲击动能，并能反复使用且不至于永久变形。

这种材料的(Open-Cell)分子在受到外力压迫时会发生“流动”(Flow)而移位变形，并以贴合施压物的接触面轮廓，并受分子间范德华力限制而反弹力弱，从而将压力均匀分散至整个接触面，当压力消除时会慢慢恢复到原来的形状，所以这种材料最初时也被称为“Slow Spring Back Foam”(即慢回弹泡绵)。NASA的Ames Research Centre将这种材料全面应用于其新的飞机座椅设计，不但能在意外事故时对乘坐人员提供良好的冲击力保护，而且可以改善增加乘坐人员长时间飞行中的舒适性体验。

记忆绵材料的优异性能表现，均源于其材料特殊的黏弹特性，即材料在受到压力冲击时，既发生了满足胡克定律的弹性形变(蓄能性形变)，也同时发生不可恢复的塑性变形(耗能性形变)，也就是说，记忆绵的变形是这两种变形的有机组合。塑性变形会消耗掉大部分(特别的配方下，可以吸收90％以上)的冲击能，而弹性变形部分所蓄积的部分能量，能在外力撤除后让记忆绵材料慢慢恢复到受压前的形状(之所以需要慢慢的恢复，是因为弹性变形存积的那部分能量，需要将移位的部分分子拉回原位)。

但是记忆棉材料也因其透气性较差，因此在夏季或梅雨季时，使用这种记忆棉材质的产品则体验感较差，例如这种记忆棉材料制成的床垫，夏季使用时则会感觉到闷热，另外长期贴身使用，还容易使螨虫等皮屑细菌堆积在其中，久之造成皮肤疾病。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合记忆缓冲3D弹性体材料。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，其特征在于：包括表面编织层和内弹性层；所述表面编织层设置有至少两层，所述内弹性层设置有相邻表面编织层中间，所述内弹性层包括若干纵向设置的弹性条。

通过采用上述技术方案，弹性条设置有若干但每一根又是单独设置，因此不管是在纵向还是横向上都具有良好的透气性，又因为弹性条自身性质的原因，其自身具有一定的回弹力，从而使整体结构具有记忆回弹的效果；另外在受到外力作用时，外力先作用在表面编织层上，再作用在内弹性层上的每一根弹性条上，积攒的作用力是这两部分的结合，所以每一个点位处的回弹力都不同，这样设置的好处在于在记忆回弹过程中，使用者的感受更舒服。

作为优选，所述弹性条为嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物，所述嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物包括第一聚合物、第二聚合物、第三聚合物和助剂，所述第一聚合物包括聚氨酯橡胶，所述第二聚合物包括乙烯-醋酸乙烯、三元乙丙橡胶、α-聚烯烃嵌段共聚物，所述第三聚合物包括胶体二氧化硅、聚乙烯醇、甲基纤维素、丙烯酸酯和蜂胶。

通过采用上述技术方案，这种嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物中主要链段为聚氨酯，聚氨酯本身是一种较好的缓冲材料，而将第二聚合物和第三聚合物与第一聚合物混合；从一种角度来说，增强了分子链之间的距离，使分子链不能致密排列，从而具有良好的透气性；且这种嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物的整体结构韧性较强，但手感为果冻状，具有极好的弹力与回弹力，还有具有良好的透气性，这个透气性不光来源于结构，还来源于其中的材料，比如蜂胶；蜂胶还可以抗击一些微生物、真菌、细菌、螨虫等。

作为优选，所述助剂包括助剂A和偶联剂，所述助剂A包括关联助剂、发泡助剂、活性剂、抗氧化剂、稳定剂。

作为优选，所述助剂A中各组分含量如下所示：

作为优选，所述嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物中各物质组分含量如下所示：

作为优选，所述第三聚合物包括以下制作步骤：

Stp1：称取足量的聚乙烯醇和丙烯酸酯均匀混合后，加入偶联剂；

Stp2：随后向Stp1中的混合物中加入称好量的甲基纤维素后均匀搅拌；

Stp3：再将胶体二氧化硅、蜂胶与上述混合物均匀混合；

所述第二聚合物包括以下制作步骤：

Stp1：称重足量的乙烯-醋酸乙烯后，再称取足量的三元乙丙橡胶和聚烯烃嵌段共聚物后熔融后混炼；

Stp2：向Stp1中的共混物中添加助剂A，继续混炼，得到第二聚合物；

所述嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物包括以下制备步骤：

Stp1：将第二聚合物与热塑性聚氨酯熔融共炼后，加入助剂A，连续多次抽真空后冲入氮气；

Stp2：保持温度稳定在90-110℃，将第一聚合物投入其中后均匀搅拌，再次抽真空后冲入氮气。

通过采用上述技术方案，在上述制备过程中，对制备好的半成品进行抽真空冲氮气动作，这个步骤可以降低物质的致密度，增强透气性，并使制备好的物质更弹。

作为优选，所述表面编织层包括支撑布以及设置在支撑布上下两面的透气网眼布以及无纺布层，所述透气网眼布设置有若干层，所述支撑布采用海绵。

通过采用上述技术方案，在具有良好透气性的同时，还具有良好的回弹力；而现有技术中，记忆棉的回弹力和记忆棉自身结构是有关的，记忆棉结构越致密则回弹力越好，但是越致密，则透气性越差，而本申请则很好的解决了这个问题。

作为优选，包括以下制备步骤：

步骤1：将表面编织层分别绕设在上、下两个从动辊上，所述上、下从动辊之间形成连接缝；

步骤2：所述嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物通过挤出机挤出成型，挤出机的挤出头成Y型，Y型挤出头便挤出便旋转，连接缝的距离恰好与Y型挤出头的高度相同；

步骤3：嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物通过Y型挤出成型后，与表面编织层形成一个弹性单元。

通过采用上述技术方案，在挤出成型时，使用Y型挤出头，且Y型挤出头边挤出边旋转，挤出后的弹性条斜向设置，从整体上来看，弹性条为螺旋设置的，这样设置可以进一步增强整体的弹力。

作为优选，应用于床垫，每个床垫包括至少一组弹性单元，当包括多组弹性单元时，在高度方向上累计。

通过采用上述技术方案，且因为其具有良好的透气性，所以即便在夏季或梅雨季节使用时，也可减少使用者的闷热感，减少使用者的出汗率，另外这种透气性的设置还可以减少螨虫细菌等堆积，另外每使用一段时候后，可以放在太阳下暴晒以起到清除螨虫的作用效果，而这种设置，可以使阳光穿过，紫外线消毒更为彻底。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本申请请求保护一种复合记忆缓冲3D弹性材料，在具有良好透气性的同时，还具有良好的回弹力；而现有技术中，记忆棉的回弹力和记忆棉自身结构是有关的，记忆棉结构越致密则回弹力越好，但是越致密，则透气性越差，而本申请则很好的解决了这个问题；

2、另外，因为其具有良好的透气性，所以即便在夏季或梅雨季节使用时，也可减少使用者的闷热感，减少使用者的出汗率，另外这种透气性的设置还可以减少螨虫细菌等堆积，另外每使用一段时候后，可以放在太阳下暴晒以起到清除螨虫的作用效果，而这种设置，可以使阳光穿过，紫外线消毒更为彻底，特别适用于婴儿床垫或敏感人群床垫等，敏感人群包括鼻炎敏感者、皮肤敏感者；

3、在挤出成型时，使用Y型挤出头，且Y型挤出头边挤出边旋转，挤出后的弹性条斜向设置，从整体上来看，弹性条为螺旋设置的，这样设置可以进一步增强整体的弹力。

附图说明

图1是实施例中整体结构剖视图。

图中，1、表面编织层；11、支撑布；12、透气网眼布；13、无纺布层；2、内弹性层；21、弹性条。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例：

一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，如图1所示，包括表面编织层1和内弹性层2；表面编织层1设置有至少两层，内弹性层2设置有相邻表面编织层1中间，内弹性层2包括若干纵向设置的弹性条21。

其中，表面编织层1作为主要的封面层和装饰层，也作为弹性条21的支撑层，主要包括支撑布11以及设置在支撑布上下两面的透气网眼布12以及无纺布层13，透气网眼布设置有若干层，支撑布采用海绵，这样的设置使其具有良好的透气性、回弹力等；另外，弹性条21设置有若干但每一根又是单独设置，因此不管是在纵向还是横向上都具有良好的透气性，又因为弹性条21自身性质的原因，其自身具有一定的回弹力，从而使整体结构具有记忆回弹的效果；另外在受到外力作用时，外力先作用在表面编织层上，再作用在内弹性层上的每一根弹性条上，积攒的作用力是这两部分的结合，所以每一个点位处的回弹力都不同，这样设置的好处在于在记忆回弹过程中，使用者的感受更舒服，无纺布层13可以设置一整个，将整体材料包裹起来。

这种复合记忆弹性缓冲3D弹性体材料，可以应用于床垫、座垫等，每个床垫床垫包括至少一组弹性单元，当包括多组弹性单元时，在高度方向上累计，累计弹性弹性单元越多时，整体弹性性能越好；且因为其具有良好的透气性，所以即便在夏季或梅雨季节使用时，也可减少使用者的闷热感，减少使用者的出汗率，另外这种透气性的设置还可以减少螨虫细菌等堆积，另外每使用一段时候后，可以放在太阳下暴晒以起到清除螨虫的作用效果，而这种设置，可以使阳光穿过，紫外线消毒更为彻底。

弹性条为嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物，嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物包括第一聚合物、第二聚合物、第三聚合物和助剂，所述第一聚合物包括聚氨酯橡胶，所述第二聚合物包括乙烯-醋酸乙烯、三元乙丙橡胶、α-聚烯烃嵌段共聚物，所述第三聚合物包括胶体二氧化硅、聚乙烯醇、甲基纤维素和丙烯酸酯。

助剂包括助剂A和偶联剂，所述助剂A包括关联助剂、发泡助剂、活性剂、抗氧化剂、稳定剂。

助剂A中各组分含量如下所示：

嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物中各物质组分含量如下所示：

第三聚合物包括以下制作步骤：

Stp1：称取足量的聚乙烯醇和丙烯酸酯均匀混合后，加入偶联剂，偶联剂的含量占聚乙烯醇和丙烯酸酯总含量的3％-8％；

Stp2：随后向Stp1中的混合物中加入称好量的甲基纤维素后均匀搅拌；

Stp3：再将胶体二氧化硅、蜂胶与上述混合物均匀混合；

所述第二聚合物包括以下制作步骤：

Stp1：称重足量的乙烯-醋酸乙烯后，再称取足量的三元乙丙橡胶和聚烯烃嵌段共聚物后熔融后混炼；

Stp2：向Stp1中的共混物中添加助剂A，继续混炼，得到第二聚合物，助剂A的含量占总含量的0.5％-3％；

所述嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物包括以下制备步骤：

Stp1：将第二聚合物与热塑性聚氨酯熔融共炼后，加入助剂A，连续多次抽真空后冲入氮气；

Stp2：保持温度稳定在90-110℃，将第一聚合物投入其中后均匀搅拌，再次抽真空后冲入氮气。

这种复合记忆缓冲3D弹性材料的整体制备步骤如下所示：

步骤1：将表面编织层分别绕设在上、下两个从动辊上，上、下从动辊之间形成连接缝；

步骤2：嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物通过挤出机挤出成型，挤出机的挤出头成Y型，Y型挤出头便挤出便旋转，连接缝的距离恰好与Y型挤出头的高度相同；

步骤3：嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物通过Y型挤出成型后，与表面编织层形成一个弹性单元。

在挤出成型时，使用Y型挤出头，且Y型挤出头边挤出边旋转，挤出后的弹性条斜向设置，从整体上来看，弹性条为螺旋设置的，这样设置可以进一步增强整体的弹力。

实施例1-实施例6中结构相同，制备步骤相同，但是嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物中各物质组分含量不同，具体含量见下表1所示：

表1：

实施例7-实施例10中嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物中各物质含量相同，助剂A中各物质含量不同，详见下表2所示：

表2：

将实施例1-实施例11中的复合记忆缓冲3D弹性体材料制成300mm×300mm×100mm的样品，并对其性能进行测试，测试结果如下所示：

压缩强度：在室温下降样块压缩至原高度的50％，采用万能材料电子拉力试验机测试压缩强度；

形变回复率和形变复原时间：保持50％压缩量并维持10min后，撤去外力，测试样品达到最终高度的时间，即为形变复原时间；样品的最终高度预初始高度之比记为形变回复率(最终高度为10s内再无高度变化，即为最终高度)。

综上所述：

本申请中制备得到的复合记忆缓冲3D弹性体材料，具有良好的透气性时，还具有良好的回弹力，说明这透气性并不影响其弹力和回弹力，且这种材料具有良好的使用寿命，在反复压缩两百次仍然具有良好的回弹力，已经远远高于市面上的普通的记忆棉材料了。

Claims (9)

1.一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，其特征在于：包括表面编织层和内弹性层；所述表面编织层设置有至少两层，所述内弹性层设置有相邻表面编织层中间，所述内弹性层包括若干纵向设置的弹性条。

2.根据权利要求1所述一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，其特征在于：所述弹性条为嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物，所述嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物包括第一聚合物、第二聚合物、第三聚合物和助剂，所述第一聚合物包括聚氨酯橡胶，所述第二聚合物包括乙烯-醋酸乙烯、三元乙丙橡胶、α-聚烯烃嵌段共聚物，所述第三聚合物包括胶体二氧化硅、聚乙烯醇、甲基纤维素、丙烯酸酯和蜂胶。

3.根据权利要求2所述一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，其特征在于：所述助剂包括助剂A和偶联剂，所述助剂A包括关联助剂、发泡助剂、活性剂、抗氧化剂、稳定剂。

4.根据权利要求3所述一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，其特征在于，所述助剂A中各组分含量如下所示：

5.根据权利要求3所述一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，其特征在于，所述嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物中各物质组分含量如下所示：

6.根据权利要求3所述一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，其特征在于，所述第三聚合物包括以下制作步骤：

Stp1：称取足量的聚乙烯醇和丙烯酸酯均匀混合后，加入偶联剂；

Stp2：随后向Stp1中的混合物中加入称好量的甲基纤维素后均匀搅拌；

Stp3：再将胶体二氧化硅、蜂胶与上述混合物均匀混合；

所述第二聚合物包括以下制作步骤：

Stp1：称重足量的乙烯-醋酸乙烯后，再称取足量的三元乙丙橡胶和聚烯烃嵌段共聚物后熔融后混炼；

Stp2：向Stp1中的共混物中添加助剂A，继续混炼，得到第二聚合物；

所述嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物包括以下制备步骤：

Stp1：将第二聚合物与热塑性聚氨酯熔融共炼后，加入助剂A，连续多次抽真空后冲入氮气；

Stp2：保持温度稳定在90-110℃，将第一聚合物投入其中后均匀搅拌，再次抽真空后冲入氮气。

7.根据权利要求4所述一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，其特征在于：所述表面编织层包括支撑布以及设置在支撑布上下两面的透气网眼布以及无纺布层，所述透气网眼布设置有若干层，所述支撑布采用海绵。

8.根据权利要求5所述一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，其特征在于，包括以下制备步骤：

步骤1：将表面编织层分别绕设在上、下两个从动辊上，所述上、下从动辊之间形成连接缝；

步骤2：所述嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物通过挤出机挤出成型，挤出机的挤出头成Y型，Y型挤出头便挤出便旋转，连接缝的距离恰好与Y型挤出头的高度相同；

步骤3：嵌段聚氨酯胶状接枝共聚物通过Y型挤出成型后，与表面编织层形成一个弹性单元。

9.根据权利要求6所述一种复合记忆缓冲3D弹性体材料，其特征在于：应用于床垫，每个床垫包括至少一组弹性单元，当包括多组弹性单元时，在高度方向上累计。

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