CN115179622B - 基于木质纤维的慢回弹记忆棉及其制备方法 - Google Patents
基于木质纤维的慢回弹记忆棉及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于木质纤维的慢回弹记忆棉及其制备方法，该制备方法包括：步骤S1：提取α‑纤维素，根据α‑纤维素溶液粘度大小调整冷却水的流速；步骤S2：使用CS2对α‑纤维素进行磺化处理，根据磺化反应程度调整搅拌棒的叶片数量、叶片的自转速度、搅拌棒的振荡频率和搅拌棒的数量；步骤S3：获得慢回弹记忆内芯，检测慢回弹记忆内芯的回弹性，根据回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量；步骤S4：制得基于木质纤维的慢回弹记忆棉，检验慢回弹记忆棉的回弹性，根据回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量。本发明通过根据α‑纤维素溶液粘度、磺化反应程度和回弹性检测结果调整制备参数，提高了所制备的记忆棉的慢回弹性能。
Description
技术领域
本发明涉及记忆棉制造领域，尤其涉及一种基于木质纤维的慢回弹记忆棉及其制备方法。
背景技术
随着工业文明的发展，人们对生活品质的追求不断提高，为了使工作和生活实现对身体压力的缓解，各种泡沫制品得到广泛应用。
慢回弹泡沫在使用过程中能够顺应承载物的形状，使得接触面积最大化、应力梯度最小化，受力集中点能够得到缓解，故而广泛用作枕头、床垫、坐垫等。目前市场上的慢回弹泡沫大多数为聚氨酯泡沫，泡沫的回弹性与其相分离程度和玻璃化转变温度有关，泡沫的回弹速度与玻璃化转变温度玻璃化转变温度的高低有关，慢回弹泡沫的玻璃化转变温度通常在室温，因此把泡沫的玻璃化转变温度调整至与使用温度一致，同时降低泡沫的相分离程度，即可得到慢回弹泡沫。通常的工艺路线是把低羟值软泡聚醚和较高羟值的聚醚混合使用，提高泡沫的交联密度，从而既提高了泡沫的玻璃化转变温度，又降低了相分离程度。中国专利CN101392049B公开了一种全MDI聚氨酯慢回弹泡沫，该全MDI聚氨酯慢回弹泡沫在于应力-应变测试曲线中，应力基本不随应变的增加而增大，所述泡沫不仅具有慢回弹性，而且具有明显的应力松弛性，表现出慢回弹泡沫的零压力特征，但该发明使用传统化工原料，通过调整原料配比使泡沫呈现出慢回弹的效果，未能有效提高材料的慢回弹性能。
发明内容
为此，本发明提供一种基于木质纤维的慢回弹记忆棉和一种基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，通过以木质纤维中的α-纤维素为原料，制备慢回弹记忆棉，实现提高材料的慢回弹性能的有益效果，可以解决现有技术中材料的慢回弹性能低的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，包括：
步骤S1：对木浆进行碱泡处理和脱脂处理后获得α-纤维素，根据α-纤维素溶液粘度对α-纤维素的分子量进行判定，在α-纤维素溶液粘度不符合预设标准时，根据α-纤维素溶液粘度通过调节冷却水的流速对碱泡温度进行调整，至分子量大小符合预设标准；
步骤S2：使用CS2对α-纤维素进行磺化处理，并根据磺化反应体系中CS2的剩余含量判断磺化反应程度，在磺化反应程度不符合预设标准时，调整磺化反应体系的搅拌棒的叶片数量、叶片的自转速度、搅拌棒的振荡频率和搅拌棒的数量，至磺化反应程度符合预设标准；
步骤S3：使用交联剂对磺化α-纤维素进行交联处理，获得慢回弹记忆内芯，检测慢回弹记忆内芯的回弹性，当慢回弹记忆内芯的回弹性不符合预设标准时，根据回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，至慢回弹记忆内芯的回弹性符合预设标准；
步骤S4：将中间粘结层包裹在慢回弹记忆内芯的外表面，将外侧海绵层包裹在中间粘结层的外表面，制得基于木质纤维的慢回弹记忆棉，检验慢回弹记忆棉的回弹性，在慢回弹记忆棉的回弹性不符合预设标准时，根据记忆棉回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，以使慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准。
进一步地，以木浆为原料提取α-纤维素，根据α-纤维素溶液粘度的大小调节提取参数时，使用一定碱泡浓度的NaOH溶液在一定碱泡温度下对木浆进行一定碱泡时间的碱泡处理，根据获得α-纤维素溶液的粘度判定α-纤维素溶液中的α-纤维素的分子量是否符合标准，当α-纤维素溶液粘度不符合标准时，对碱泡处理时的冷却水流速进行调整。
进一步地，当判定对冷却水流速进行调整时，设置最小粘度值，当α-纤维素溶液粘度η<最小粘度值ηm时，对碱泡处理的冷却水流速进行调整，设置第一调整参数k1，用于将当前冷却水流速v调整为v’，v’=v×（1+k1），其中，k1=（ηm-η）/ηm，同时设置最大冷却水流速v0，当v’≤v0时，将冷却水流速设置为v’，当v’>v0时，将冷却水流速设置为v0并将木浆原料更换为软木木浆。
进一步地，根据磺化反应程度调整磺化反应参数时，使用具有一定数量叶片的搅拌棒对磺化反应体系进行搅拌，根据CS2的剩余含量判断磺化反应程度，设置标准剩余含量，当CS2的剩余含量Q>标准剩余含量Q0时，增加搅拌棒的叶片数量，增加叶片数量时，设置第二调整参数k2，用于将叶片数量n调整为n’，n’=n+（[1+k2]），其中，k2=（Q-Q0）/Q0，[1+k2]表示取（1+k2）的整数部分，设置最大叶片数量nm，当n’≤nm时，将叶片数量设置为n’，当n’>nm时,将叶片数量设置为nm并对叶片的自转速度进行调整。
进一步地，对叶片的自转速度进行调整时，设置第三调整参数k3，用于将叶片的自转速度V调整为V’，V’=V×（1+k3），其中，k3=（n’-nm）/n’，设置最大自转速度Vm，当V’≤Vm时，将自转速度设置为V’，当V’>Vm时，将自转速度设置为Vm并对搅拌棒的振荡频率进行调整。
进一步地，对搅拌棒的振荡频率进行调整时，设置第四调整参数k4，用于将振荡频率P调整为P’，P’=P×（1+k4），其中，k4=（V’-Vm）/V’，设置最大振荡频率Pm，当P’≤Pm时，将振荡频率设置为P’时，当P’>Pm时，将振荡频率设置为Pm并对搅拌棒数量进行调整。
进一步地，对搅拌棒数量进行调整时，设置第五调整参数k5，用于将搅拌棒数量N调整为N’，N’=N+（[1+k5]），其中，k5=（P’-Pm）/P’，[1+k5]表示取（1+k5）的整数部分，在反应体系中对搅拌棒数量进行调整时，使搅拌棒在反应体系中均匀设置。
进一步地，根据检测结果调整交联反应参数时，检测慢回弹记忆内芯的玻璃化转变温度，设置标准温度Tg0，将玻璃化转变温度Tg与标准温度进行比较，
当Tg≤Tg0时，测试慢回弹记忆内芯的回弹时间，并根据回弹时间对CS2的标准剩余含量进行调整；
当Tg>Tg0时，对CS2的标准剩余含量进行调整，对CS2的标准剩余含量进行调整时，设置第六调整参数k6，用于将标准剩余含量Q0调整为Q0’，Q0’=Q0×（1+k6），其中，k6=（Tg0-Tg）/Tg0。
进一步地，根据回弹时间t对CS2的标准剩余含量进行调整时，设置标准回弹时间区间[t1,t2]，
当t∈[t1,t2]时，认为慢回弹记忆内芯的回弹性符合预设标准；
当t<t1时，认为慢回弹记忆内芯的回弹性不符合预设标准，提高CS2的标准剩余含量，设置第七调整参数k7，用于将标准剩余含量Q0调整为Q1，Q1=Q0×（1+k7），其中，k7=（t1-t）/t1；
当t>t2时，认为慢回弹记忆内芯的回弹性不符合预设标准，降低CS2的标准剩余含量，设置第八调整参数k8，用于将标准剩余含量Q0调整为Q2，Q2=Q0×（1-k8），其中，k8=（t-t2）/t。
另一方面，本发明还提供一种基于木质纤维的慢回弹记忆棉，包括：
慢回弹记忆内芯，其为木质纤维，用于提供慢回弹性能；
中间粘结层，包裹在所述慢回弹记忆内芯的外表面且所述中间粘结层的内表面与慢回弹记忆内芯的外表面粘结，用于为慢回弹记忆内芯提供保护和粘结面；
外侧海绵层，包裹在所述中间粘结层的外表面且内表面与中间粘结层的外表面物理粘结，用于包裹在所述慢回弹记忆内芯和中间粘结层外侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过以木浆为原料提取α-纤维素，根据α-纤维素溶液粘度的大小调节提取参数，对α-纤维素进行磺化，根据磺化反应程度调整磺化反应参数，使用交联剂对α-纤维素胶粘液进行交联反应处理，制得慢回弹记忆内芯，检测慢回弹记忆内芯的回弹性，并根据回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，检验慢回弹记忆棉的回弹性，并根据回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
尤其，通过在根据α-纤维素溶液粘度的大小调节提取参数时，使用粘度法对α-纤维素溶液中的α-纤维素的分子量进行检测，根据α-纤维素溶液粘度对碱泡处理的冷却水流速进行调整，进而对碱泡处理的反应体系的温度进行控制，避免碱泡温度过高导致α-纤维素被分解，降低α-纤维素的分子量，进而保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
尤其，通过根据α-纤维素溶液粘度与最小粘度值设置第一调整参数，对冷却水流速进行调整，使冷却水流速的调整程度根据实际需要进行设置，避免因冷却水流速的调整程度过小，无法对反应体系进行有效降温，使α-纤维素在提取过程中被分解，或因冷却水流速的调整程度过大，导致反应体系的碱泡温度过低，降低α-纤维素的提取纯净度，导致慢回弹记忆内芯内存在杂质，降低慢回弹记忆内芯的回弹性，进而保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
尤其，通过根据CS2的剩余含量和标准剩余含量设置第二调整参数，对搅拌棒的叶片数量进行调整，使叶片数量的增加程度符合实际的需求，避免因叶片数量的增加程度过大，造成不必要的功耗，或者因叶片数量的增加程度过小而无法使CS2在磺化反应体系中的扩散速度得到有效提高，进而提高磺化反应程度，使α-纤维素的可交联基团数量增多，保证后续交联反应中α-纤维素形成足够多的交联点，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
尤其，通过根据CS2的剩余含量和标准剩余含量设置第三调整参数，对叶片的自转速度进行调整，使自转速度的增加程度符合实际的需求，避免因自转速度的增加程度过大，造成不必要的功耗，或者因自转速度的增加程度过小而无法使CS2在磺化反应体系中的扩散速度得到有效提高，进而提高磺化反应程度，使α-纤维素的可交联基团数量增多，保证后续交联反应中α-纤维素形成足够多的交联点，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
尤其，通过根据CS2的剩余含量和标准剩余含量设置第四调整参数，对搅拌棒的振荡频率进行调整，使搅拌棒的振荡频率的增加程度符合实际的需求，避免因振荡频率的增加程度过大，造成不必要的功耗，或者因振荡频率的增加程度过小而无法使CS2在磺化反应体系中的扩散速度得到有效提高，进而提高磺化反应程度，使α-纤维素的可交联基团数量增多，保证后续交联反应中α-纤维素形成足够多的交联点，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
尤其，通过根据CS2的剩余含量和标准剩余含量设置第五调整参数，对搅拌棒数量进行调整，使搅拌棒数量的增加程度符合实际的需求，避免因搅拌棒数量的增加程度过大，造成不必要的功耗，或者因搅拌棒数量的增加程度过小而无法使CS2在磺化反应体系中的扩散速度得到有效提高，进而提高磺化反应程度，使α-纤维素的可交联基团数量增多，保证后续交联反应中α-纤维素形成足够多的交联点，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
尤其，通过以玻璃化转变温度为表征指标，判断慢回弹记忆内芯在预设使用温度下的力学状态，并在玻璃化转变温度不符合预设标准时，降低CS2的标准剩余含量，进而减少磺化α-纤维素中的可交联基团数量，进而减少交联点数量，降低慢回弹记忆内芯的玻璃化转变温度，使慢回弹记忆内芯在预设使用温度下呈现高弹态，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
尤其，通过在慢回弹记忆内芯具备回弹性能的基础上，根据回弹时间的长短判断慢回弹记忆内芯的慢回弹性能是否符合预设标准，当回弹时间过短，认为慢回弹记忆内芯的交联点数量过多，导致慢回弹记忆内芯发生形变的范围过小，回弹速度过快，不符合慢回弹性能的要求，故而通过将CS2的标准剩余含量提高，降低磺化反应程度，减少α-纤维素中的可交联基团数量，进而减少交联点数量，当回弹时间过长时，说明慢回弹记忆内芯的交联点数量过少，导致玻璃化转变温过低，受力后发生形变，应力消失后不能在预设时间内恢复原状，不符合回弹性能的要求，故而通过将CS2的标准剩余含量降低，提高磺化反应程度，增加α-纤维素中的可交联基团数量，进而增加交联点数量，进而保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
尤其，通过利用木质纤维具备天然的交联点、纤维分支之间形成不规则的扇形空隙、能够转移应力、自然调节松紧、具有一定的韧性、不易受力断裂的特点，以具有木质纤维的慢回弹记忆内芯作为慢回弹记忆棉的内芯提供慢回弹性能，设置中间粘结层和外侧海绵层对慢回弹记忆内芯进行保护，提高了记忆棉的慢回弹性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于木质纤维的慢回弹记忆棉的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法中的搅拌装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，本发明实施例提供的基于木质纤维的慢回弹记忆棉，包括：
慢回弹记忆内芯1，用于以木质纤维结构为慢回弹记忆棉提供慢回弹性能；
中间粘结层2，包裹在所述慢回弹记忆内芯的外表面且所述中间粘结层的内表面与慢回弹记忆内芯的外表面粘结，用于为慢回弹记忆内芯提供保护和粘结面；
外侧海绵层3，包裹在所述中间粘结层的外表面且内表面与中间粘结层的外表面物理粘结，用于包裹在所述慢回弹记忆内芯和中间粘结层外侧。
慢回弹记忆内芯具有木质纤维结构，木质纤维具备天然的交联点，且纤维分支之间形成不规则的扇形空隙，能够转移应力，自然调节松紧，木质纤维具有一定的韧性，不易受力断裂，因此以木质纤维为原料的慢回弹记忆内芯具有良好的回弹性，但木质纤维吸湿性强，易吸收环境中的水分，与其多糖结构结合易滋养细菌，因此需要设置中间粘结层包裹在慢回弹记忆内芯的外表面上为，为慢回弹记忆内芯提供保护，为使慢回弹记忆棉的外表柔软，在中间粘结层外层包裹一层聚酯泡沫作为外侧海绵层，在提供柔软亲肤的外表面的同时为慢回弹记忆内芯增加防护，另外中间粘结层与外侧海绵层之间物理粘结，使外侧海绵层可以进行更换。
通过利用木质纤维具备天然的交联点、纤维分支之间形成不规则的扇形空隙、能够转移应力、自然调节松紧、具有一定的韧性、不易受力断裂的特点，以具有木质纤维的慢回弹记忆内芯作为慢回弹记忆棉的内芯提供慢回弹性能，设置中间粘结层和外侧海绵层对慢回弹记忆内芯进行保护，提高了记忆棉的慢回弹性能。
请参阅如图2所述，本发明实施例提供的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，包括：
步骤S1：对木浆进行碱泡处理和脱脂处理后获得α-纤维素，使用粘度法测α-纤维素的分子量大小，在α-纤维素溶液粘度大小不符合预设标准时，根据分子量大小通过调整冷却水的流速对碱泡温度进行调整，至分子量大小符合预设标准；
步骤S2：使用CS2对α-纤维素进行磺化处理，并根据磺化反应体系中CS2的剩余含量判断磺化反应程度，在磺化反应程度不符合预设标准时，调整磺化反应体系的搅拌棒的叶片数量、叶片的自转速度、搅拌棒的振荡频率和搅拌棒的数量，至磺化反应程度符合预设标准；
步骤S3：使用交联剂对磺化α-纤维素进行交联处理，获得慢回弹记忆内芯，检测慢回弹记忆内芯的回弹性，在慢回弹记忆内芯的回弹性不符合预设标准时，根据回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，至慢回弹记忆内芯的回弹性符合预设标准；
步骤S4：将中间粘结层包裹在慢回弹记忆内芯的外表面，将外侧海绵层包裹在中间粘结层的外表面，制得基于木质纤维的慢回弹记忆棉，检验慢回弹记忆棉的回弹性，在慢回弹记忆棉的回弹性不符合预设标准时，根据记忆棉回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，至慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准。
α-纤维素为木质纤维中柔性较好的纤维素，因此选用α-纤维素作为慢回弹记忆内芯的主要原料，但α-纤维素作为多糖聚合物，其分子量的大小在一定程度上体现的分子结构的复杂性，当α-纤维素的分子量足够大时，认为α-纤维素分子的结构具有足够多的天然交联点和扇形空隙，能够提供足够的回弹性能。从木浆中提取α-纤维素，并将α-纤维素磺化处理，为增加交联点以提高慢回弹记忆内芯的回弹性，加入交联剂使磺化α-纤维素发生交联，所述交联剂可以为三亚乙基四胺、3-二甲基氨基丙胺或3-二乙氨基丙胺中的一种，在实际应用过程中，可根据内芯的预期性能在磺化α-纤维素进行其他化学反应使磺酸基置换为其他功能基团。由于磺化反应程度表征了α-纤维素中可能提供的交联点的数量，而交联点数量影响慢回弹记忆内芯的玻璃化转变温度和回填时间，故而以调节磺化反应参数作为调节慢回弹记忆内芯的回弹性的方式。
通过以木浆为原料提取α-纤维素，根据α-纤维素溶液粘度的大小调节提取参数，对α-纤维素进行磺化，根据磺化反应程度调整磺化反应参数，使用交联剂对α-纤维素胶粘液进行交联反应处理，制得慢回弹记忆内芯，检测慢回弹记忆内芯的回弹性，并根据回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，检验慢回弹记忆棉的回弹性，并根据回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
具体而言，以木浆为原料提取α-纤维素，根据α-纤维素溶液粘度的大小调节提取参数时，使用一定碱泡浓度的NaOH溶液在一定碱泡温度下对木浆进行一定碱泡时间的碱泡处理，获得α-纤维素溶液，使用粘度法对α-纤维素溶液中的α-纤维素的分子量进行检测，根据α-纤维素溶液粘度对碱泡处理的冷却水流速进行调整。
α-纤维素作为多糖聚合物，其分子量的大小能够通过测量α-纤维素溶液的特性粘数[η]=KMa进行判断，特性粘数通过粘度法测得，M为α-纤维素的粘均分子量，a为与温度、溶剂及α-纤维素本性相关的参数，可以通过查阅资料获得。在木浆为原料提取α-纤维素过程中，需要对木浆进行碱泡处理，将α-纤维素从木浆中分离出来，但在此过程中，碱溶液会使α-纤维素从中间断裂，导致α-纤维素的分子量降低，且此反应过程在温度较高时发生，因此需要通过调整冷却水的流速对反应体系的温度进行控制。
通过在根据α-纤维素溶液粘度的大小调节提取参数时，使用粘度法对α-纤维素溶液中的α-纤维素的分子量进行检测，根据α-纤维素溶液粘度对碱泡处理的冷却水流速进行调整，进而对碱泡处理的反应体系的温度进行控制，避免碱泡温度过高导致α-纤维素被分解，降低α-纤维素的分子量，进而保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
具体而言，根据α-纤维素溶液粘度对冷却水流速进行调整时，设置最小分子量，当α-纤维素溶液粘度η<最小粘度值ηm时，对碱泡处理的冷却水流速进行调整，设置第一调整参数k1，用于将当前冷却水流速v调整为v’，v’=v×（1+k1），其中，k1=（ηm-η）/ηm，同时设置最大冷却水流速v0，当v’≤v0时，将冷却水流速设置为v’，当v’>v0时，将冷却水流速设置为v0并将木浆原料跟换为软木木浆。
通过根据α-纤维素溶液粘度与最小粘度值设置第一调整参数，对冷却水流速进行调整，使冷却水流速的调整程度根据实际需要进行设置，避免因冷却水流速的调整程度过小，无法对反应体系进行有效降温，使α-纤维素在提取过程中被分解，或因冷却水流速的调整程度过大，导致反应体系的碱泡温度过低，降低α-纤维素的提取纯净度，导致慢回弹记忆内芯内存在杂质，降低慢回弹记忆内芯的回弹性，进而保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
请参阅如图3所示，本发明实施例中的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法中的搅拌装置结构示意图，其中，搅拌装置结构4包括升降电机41和搅拌棒42，搅拌棒上设置一定数量的叶片43，各叶片通过转动装置44与搅拌棒杆连接，当需要调整搅拌棒的叶片数量时，升降电机调整搅拌棒的高度，进而调整进入反应釜5中的磺化反应体系内的叶片的数量；当需要调整叶片的自转速度时，搅拌棒调整转动装置的速度，进而调整磺化反应体系内的叶片的自转速度；当需要调整搅拌棒的振荡频率时，升降电机带动搅拌棒发生上下移动，改变磺化反应体系内的搅拌棒的长度并调整搅拌棒的高度变化的频率。
具体而言，根据磺化反应程度调整磺化反应参数时，使用具有一定数量叶片的搅拌棒对磺化反应体系进行搅拌，根据CS2的剩余含量判断磺化反应程度，设置标准剩余含量，当CS2的剩余含量Q>标准剩余含量Q0时，增加搅拌棒的叶片数量，增加叶片数量时，设置第二调整参数k2，用于将叶片数量n调整为n’，n’=n+（[1+k2]），其中，k2=（Q-Q0）/Q0，[1+k2]表示取（1+k2）的整数部分，设置最大叶片数量nm，当n’≤nm时，将叶片数量设置为n’，当n’>nm时,将叶片数量设置为nm并对叶片的自转速度进行调整。
搅拌棒的叶片均匀分布在搅拌棒杆上，在增加叶片数量时，调整搅拌棒的叶片数量时，升降电机调整搅拌棒的高度，进而调整进入磺化反应体系内的叶片的数量，叶片将磺化反应体系由上至下划分为若干个搅拌区域并对各个搅拌区域进行搅拌，加快CS2在磺化反应体系中的扩散速度，进而提高磺化反应程度，使α-纤维素的可交联基团数量增多，保证后续交联反应中α-纤维素形成足够多的交联点，进而保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
通过根据CS2的剩余含量和标准剩余含量设置第二调整参数，对搅拌棒的叶片数量进行调整，使叶片数量的增加程度符合实际的需求，避免因叶片数量的增加程度过大，造成不必要的功耗，或者因叶片数量的增加程度过小而无法使CS2在磺化反应体系中的扩散速度得到有效提高，进而提高磺化反应程度，使α-纤维素的可交联基团数量增多，保证后续交联反应中α-纤维素形成足够多的交联点，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
具体而言，对叶片的自转速度进行调整时，设置第三调整参数k3，用于将叶片的自转速度V调整为V’，V’=V×（1+k3），其中，k3=（n’-nm）/n’，设置最大自转速度Vm，当V’≤Vm时，将自转速度设置为V’，当V’>Vm时，将自转速度设置为Vm并对搅拌棒的振荡频率进行调整。
叶片的自传为叶片以叶片本体的的中心轴为轴进行转动，叶片的自转速度则为叶片在一定时间内以叶片本体的的中心轴为轴进行转动的周数。
通过根据CS2的剩余含量和标准剩余含量设置第三调整参数，对叶片的自转速度进行调整，使自转速度的增加程度符合实际的需求，避免因自转速度的增加程度过大，造成不必要的功耗，或者因自转速度的增加程度过小而无法使CS2在磺化反应体系中的扩散速度得到有效提高，进而提高磺化反应程度，使α-纤维素的可交联基团数量增多，保证后续交联反应中α-纤维素形成足够多的交联点，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
具体而言，对搅拌棒的振荡频率进行调整时，设置第四调整参数k4，用于将振荡频率P调整为P’，P’=P×（1+k4），其中，k4=（V’-Vm）/V’，设置最大振荡频率Pm，当P’≤Pm时，将振荡频率设置为P’时，当P’>Pm时，将振荡频率设置为Pm并对搅拌棒数量进行调整。
搅拌棒的振荡是指搅拌棒杆进行上下移动，使处于磺化反应体系内的搅拌棒的长度发生变化，进而使α-纤维素分子和CS2分子在各个搅拌区域中流动，增加α-纤维素分子和CS2分子的接触几率，从而提高磺化反应程度，避免因磺化反应体系的各个搅拌区间之间的分子扩散范围受阻，搅拌棒的振荡频率是指在一定时间内搅拌棒完成上下移动周期的次数。对搅拌棒的振荡频率进行调整时，升降电机带动搅拌棒发生上下移动，改变磺化反应体系内的搅拌棒的长度并调整搅拌棒的高度变化的频率。
通过根据CS2的剩余含量和标准剩余含量设置第四调整参数，对搅拌棒的振荡频率进行调整，使搅拌棒的振荡频率的增加程度符合实际的需求，避免因振荡频率的增加程度过大，造成不必要的功耗，或者因振荡频率的增加程度过小而无法使CS2在磺化反应体系中的扩散速度得到有效提高，进而提高磺化反应程度，使α-纤维素的可交联基团数量增多，保证后续交联反应中α-纤维素形成足够多的交联点，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
具体而言，对搅拌棒数量进行调整时，设置第五调整参数k5，用于将搅拌棒数量N调整为N’，N’=N+（[1+k5]），其中，k5=（P’-Pm）/P’，[1+k5]表示取（1+k5）的整数部分，在反应体系中对搅拌棒数量进行调整时，使搅拌棒在反应体系中均匀设置。
通过根据CS2的剩余含量和标准剩余含量设置第五调整参数，对搅拌棒数量进行调整，使搅拌棒数量的增加程度符合实际的需求，避免因搅拌棒数量的增加程度过大，造成不必要的功耗，或者因搅拌棒数量的增加程度过小而无法使CS2在磺化反应体系中的扩散速度得到有效提高，进而提高磺化反应程度，使α-纤维素的可交联基团数量增多，保证后续交联反应中α-纤维素形成足够多的交联点，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
具体而言，根据检测结果调整交联反应参数时，检测慢回弹记忆内芯的玻璃化转变温度，设置标准温度Tg0，将玻璃化转变温度Tg与标准温度进行比较，
当Tg≤Tg0时，测试慢回弹记忆内芯的回弹时间，并根据回弹时间对CS2的标准剩余含量进行调整；
当Tg>Tg0时，对CS2的标准剩余含量进行调整，对CS2的标准剩余含量进行调整时，设置第六调整参数k6，用于将标准剩余含量Q0调整为Q0’，Q0’=Q0×（1+k6），其中，k6=（Tg0-Tg）/Tg0。
Tg0的数值设置需要考虑使用环境，通常使用环境为室温下，建议设置为20-25℃之间。玻璃化转变温度为高分子材料由玻璃态转变为高弹态的温度，当使用温度<玻璃化转变温度时，高分子材料表现为玻璃态，当使用温度>玻璃化转变温度时，高分子材料表现为高弹态。当慢回弹记忆内芯的玻璃化转变温度<室温时，在室温环境下慢回弹记忆内芯体现其高弹态，受力时发生形变，应力消失恢复原状。
通过以玻璃化转变温度为表征指标，判断慢回弹记忆内芯在预设使用温度下的力学状态，并在玻璃化转变温度不符合预设标准时，降低CS2的标准剩余含量，进而减少磺化α-纤维素中的可交联基团数量，进而减少交联点数量，降低慢回弹记忆内芯的玻璃化转变温度，使慢回弹记忆内芯在预设使用温度下呈现高弹态，保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
具体而言，根据回弹时间t对CS2的标准剩余含量进行调整时，设置标准回弹时间区间[t1,t2]，
当t∈[t1,t2]时，认为慢回弹记忆内芯的回弹性符合预设标准；
当t<t1时，认为慢回弹记忆内芯的回弹性不符合预设标准，提高CS2的标准剩余含量，设置第七调整参数k7，用于将标准剩余含量Q0调整为Q1，Q1=Q0×（1+k7），其中，k7=（t1-t）/t1；
当t>t2时，认为慢回弹记忆内芯的回弹性不符合预设标准，降低CS2的标准剩余含量，设置第八调整参数k8，用于将标准剩余含量Q0调整为Q2，Q2=Q0×（1-k8），其中，k8=（t-t2）/t。
慢回弹记忆内芯在室温下呈现高弹态只实现了慢回弹性能中的回弹性能，只有在应力消失后恢复原状的回弹时间符合预设标准时，才能符合慢回弹性能的要求，当回弹时间过短，说明慢回弹记忆内芯的交联点数量过多，导致慢回弹记忆内芯发生形变的范围过小，回弹速度过快，不符合慢回弹性能的要求，当回弹时间过长时，说明慢回弹记忆内芯的交联点数量过少，导致玻璃化转变温过低，受力后发生形变，应力消失后不能在预设时间内恢复原状，不符合回弹性能的要求，因此需要根据回弹时间调整CS2的标准剩余含量，进而控制磺化α-纤维素中的可交联基团数量，进而控制交联点数量。
通过在慢回弹记忆内芯具备回弹性能的基础上，根据回弹时间的长短判断慢回弹记忆内芯的慢回弹性能是否符合预设标准，当回弹时间过短，认为慢回弹记忆内芯的交联点数量过多，导致慢回弹记忆内芯发生形变的范围过小，回弹速度过快，不符合慢回弹性能的要求，故而通过将CS2的标准剩余含量提高，降低磺化反应程度，减少α-纤维素中的可交联基团数量，进而减少交联点数量，当回弹时间过长时，说明慢回弹记忆内芯的交联点数量过少，导致玻璃化转变温过低，受力后发生形变，应力消失后不能在预设时间内恢复原状，不符合回弹性能的要求，故而通过将CS2的标准剩余含量降低，提高磺化反应程度，增加α-纤维素中的可交联基团数量，进而增加交联点数量，进而保证慢回弹记忆内芯和慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准，从而提高了记忆棉的慢回弹性能。
在实际生产制作过程中，本发明实施例提供的基于木质纤维的慢回弹记忆棉及其制备方法的实际应用过程如下：
步骤S1：使用浓度为40%-50%的NaOH溶液对木浆进行碱泡处理30-50min，预设碱泡温度为35-40℃，对浸泡物进行脱脂处理后获得α-纤维素，使用粘度法测α-纤维素的分子量大小，在α-纤维素溶液粘度不符合预设标准时，根据α-纤维素溶液粘度通过调整冷却水的流速对碱泡温度进行调整，至分子量大小符合预设标准；
步骤S2：使用CS2对α-纤维素进行磺化处理，并根据磺化反应体系中CS2的剩余含量判断磺化反应程度，在磺化反应程度不符合预设标准时，调整磺化反应体系的搅拌棒的叶片数量、叶片的自转速度、搅拌棒的振荡频率和搅拌棒的数量，至磺化反应程度符合预设标准；
步骤S3：使用交联剂对磺化α-纤维素进行交联处理，获得慢回弹记忆内芯，检测慢回弹记忆内芯的回弹性，在慢回弹记忆内芯的回弹性不符合预设标准时，根据回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，至慢回弹记忆内芯的回弹性符合预设标准；
步骤S4：在慢回弹记忆内芯外表面粘贴中间粘结层，在中间粘结层外侧粘贴外侧海绵层，制得基于木质纤维的慢回弹记忆棉，检验慢回弹记忆棉的回弹性，在慢回弹记忆棉的回弹性不符合预设标准时，根据记忆棉回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，当慢回弹记忆棉的回弹时间大于最大回弹时间，降低CS2的标准剩余含量，提高磺化反应程度，增加交联点数量，提高慢回弹记忆棉的回弹性，或在慢回弹记忆棉的回弹时间小于最小回弹时间时，提高CS2的标准剩余含量，降低磺化反应程度，减少交联点数量，降低慢回弹记忆棉的弹性和硬度，直至慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，其特征在于，包括：
步骤S1：对木浆进行碱泡处理和脱脂处理后获得α-纤维素，根据α-纤维素溶液粘度对α-纤维素的分子量进行判定，在α-纤维素溶液粘度不符合预设标准时，根据α-纤维素溶液粘度通过调节冷却水的流速对碱泡温度进行调整，至分子量大小符合预设标准；
步骤S2：使用CS2对α-纤维素进行磺化处理，并根据磺化反应体系中CS2的剩余含量判断磺化反应程度，在磺化反应程度不符合预设标准时，调整磺化反应体系的搅拌棒的叶片数量、叶片的自转速度、搅拌棒的振荡频率和搅拌棒的数量，至磺化反应程度符合预设标准；
步骤S3：使用交联剂对磺化α-纤维素进行交联处理，获得慢回弹记忆内芯，检测慢回弹记忆内芯的回弹性，当慢回弹记忆内芯的回弹性不符合预设标准时，根据回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，至慢回弹记忆内芯的回弹性符合预设标准；
步骤S4：将中间粘结层包裹在慢回弹记忆内芯的外表面，将外侧海绵层包裹在中间粘结层的外表面，制得基于木质纤维的慢回弹记忆棉，检验慢回弹记忆棉的回弹性，在慢回弹记忆棉的回弹性不符合预设标准时，根据记忆棉回弹性检测结果调整CS2的标准剩余含量，以使慢回弹记忆棉的回弹性符合预设标准。
2.根据权利要求1所述的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，其特征在于，以木浆为原料提取α-纤维素，根据α-纤维素溶液粘度调节提取参数时，使用一定碱泡浓度的NaOH溶液在一定碱泡温度下对木浆进行一定碱泡时间的碱泡处理，根据获得α-纤维素溶液的粘度判定α-纤维素溶液中的α-纤维素的分子量是否符合标准，当α-纤维素溶液粘度不符合标准时，对碱泡处理时的冷却水流速进行调整。
3.根据权利要求2所述的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，其特征在于，当判定对冷却水流速进行调整时，设置最小粘度值，当α-纤维素的粘度η<最小粘度值ηm时，对碱泡处理的冷却水流速进行调整，设置第一调整参数k1，用于将当前冷却水流速v调整为v’，v’=v×（1+k1），其中，k1=（ηm-η）/ηm，同时设置最大冷却水流速v0，当v’≤v0时，将冷却水流速设置为v’，当v’>v0时，将冷却水流速设置为v0并将木浆原料更换为软木木浆。
4.根据权利要求3所述的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，其特征在于，根据磺化反应程度调整磺化反应参数时，使用具有一定数量叶片的搅拌棒对磺化反应体系进行搅拌，根据CS2的剩余含量判断磺化反应程度，设置标准剩余含量，当CS2的剩余含量Q>标准剩余含量Q0时，增加搅拌棒的叶片数量，增加叶片数量时，设置第二调整参数k2，用于将叶片数量n调整为n’，n’=n+（[1+k2]），其中，k2=（Q-Q0）/Q0，[1+k2]表示取（1+k2）的整数部分，设置最大叶片数量nm，当n’≤nm时，将叶片数量设置为n’，当n’>nm时,将叶片数量设置为nm并对叶片的自转速度进行调整。
5.根据权利要求4所述的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，其特征在于，对叶片的自转速度进行调整时，设置第三调整参数k3，用于将叶片的自转速度V调整为V’，V’=V×（1+k3），其中，k3=（n’-nm）/n’，设置最大自转速度Vm，当V’≤Vm时，将自转速度设置为V’，当V’>Vm时，将自转速度设置为Vm并对搅拌棒的振荡频率进行调整。
6.根据权利要求5所述的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，其特征在于，对搅拌棒的振荡频率进行调整时，设置第四调整参数k4，用于将振荡频率P调整为P’，P’=P×（1+k4），其中，k4=（V’-Vm）/V’，设置最大振荡频率Pm，当P’≤Pm时，将振荡频率设置为P’时，当P’>Pm时，将振荡频率设置为Pm并对搅拌棒数量进行调整。
7.根据权利要求6所述的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，其特征在于，对搅拌棒数量进行调整时，设置第五调整参数k5，用于将搅拌棒数量N调整为N’，N’=N+（[1+k5]），其中，k5=（P’-Pm）/P’，[1+k5]表示取（1+k5）的整数部分，在反应体系中对搅拌棒数量进行调整时，使搅拌棒在反应体系中均匀设置。
8.根据权利要求7所述的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，其特征在于，根据检测结果调整交联反应参数时，检测慢回弹记忆内芯的玻璃化转变温度，设置标准温度Tg0，将玻璃化转变温度Tg与标准温度进行比较，
当Tg≤Tg0时，测试慢回弹记忆内芯的回弹时间，并根据回弹时间对CS2的标准剩余含量进行调整；
当Tg>Tg0时，对CS2的标准剩余含量进行调整，对CS2的标准剩余含量进行调整时，设置第六调整参数k6，用于将标准剩余含量Q0调整为Q0’，Q0’=Q0×（1+k6），其中，k6=（Tg0-Tg）/Tg0。
9.根据权利要求8所述的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，其特征在于，根据回弹时间t对CS2的标准剩余含量进行调整时，设置标准回弹时间区间[t1,t2]，
当t∈[t1,t2]时，认为慢回弹记忆内芯的回弹性符合预设标准；
当t<t1时，认为慢回弹记忆内芯的回弹性不符合预设标准，提高CS2的标准剩余含量，设置第七调整参数k7，用于将标准剩余含量Q0调整为Q1，Q1=Q0×（1+k7），其中，k7=（t1-t）/t1；
当t>t2时，认为慢回弹记忆内芯的回弹性不符合预设标准，降低CS2的标准剩余含量，设置第八调整参数k8，用于将标准剩余含量Q0调整为Q2，Q2=Q0×（1-k8），其中，k8=（t-t2）/t。
10.一种基于木质纤维的慢回弹记忆棉，其制备方法根据权利要求1-9任一项 所述的基于木质纤维的慢回弹记忆棉制备方法，其特征在于，包括：
慢回弹记忆内芯，其为木质纤维，用于提供慢回弹性能；
中间粘结层，包裹在所述慢回弹记忆内芯的外表面且所述中间粘结层的内表面与慢回弹记忆内芯的外表面粘结，用于为慢回弹记忆内芯提供保护和粘结面；
外侧海绵层，包裹在所述中间粘结层的外表面且内表面与中间粘结层的外表面物理粘结，用于包裹在所述慢回弹记忆内芯和中间粘结层外侧。
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