CN116478369B - 一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海绵技术领域，具体公开了一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵及其制备方法，其中，抗菌、防螨、防霉弹性海绵按重量份计包括：100份的PPG、3‑4份的水、0.1‑0.3份的A33、0.1‑0.2份的T9、0.5‑1.5份的抗菌剂、30‑40份的TDI80,以及10‑15份的TDI65。本发明为了提升海绵的抗菌、防螨、防霉性能，在配方中加入了足够量的抗菌剂，且为了防止因加入抗菌剂而导致的海绵闭孔问题，本发明选择TDI80和TDI65混合使用，所述TDI65的反应活性相对TDI80的反应活性较低，其可通过降低体系链增长的速度来解决海绵的闭孔问题，从而使制得的海绵既具有弹性又能保证其较佳的抗菌、防螨防霉性能。
Description
技术领域
本发明涉及海绵制备技术领域，特别涉及一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵及其制备方法。
背景技术
海绵是人们家居生活的常用品，广泛应用在枕头、床垫等卧具中，而这些卧具在使用一段时间后往往由于透气性和散湿性较差，容易发生霉变或滋生细菌和其它微生物，对人体健康构成了威胁。有研究发现，枕头和床垫材料中含有大量的曲霉菌和其它细菌甚至螨虫，而曲霉菌非常有可能引发疾病，导致感冒交叉感染、曲霉菌肺炎、哮喘病恶化等。
目前市面上的抗菌剂主要成分为金属盐，通过在海绵中添加金属盐类抗菌剂后能够赋予海绵一定的抗菌防霉特性。但是现有海绵中若抗菌剂添加量过少则不能满足其抗菌、防螨、防霉性能，抗菌剂添加量过多则容易导致海绵闭孔，不能形成合格有弹性的海绵，这严重影响了抗菌类海绵的应用与推广。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵及其制备方法，旨在解决现有弹性海绵抗菌、防螨、防霉性能较差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其中，按重量份计包括：100份的PPG、3-4份的水、0.1-0.3份的A33、0.1-0.2份的T9、0.5-1.5份的抗菌剂、30-40份的TDI80,以及10-15份的TDI65。
所述的抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其中，按重量份计包括：100份的PPG、3.5份的水、0.2份的A33、0.15份的T9、1.0份的抗菌剂、35份的TDI80，以及12份的TDI65。
所述的抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其中，按重量份计包括：100份的PPG、3份的水、0.1份的A33、0.1份的T9、0.5份的抗菌剂、30份的TDI80,以及10份的TDI65。
所述的抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其中，按重量份计包括：100份的PPG、4份的水、0.3份的A33、0.2份的T9、1.5份的抗菌剂、40份的TDI80,以及15份的TDI65。
所述的抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其中，所述抗菌、防螨、防霉弹性海绵按重量份计还包括0-6份的二氯甲烷。
所述的抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其中，所述TDI80和TDI65均包括2,4-TDI和2,6-TDI这两种异构体，所述TDI80中的2,4-TDI和2,6-TDI质量比为80:20，所述TDI65中的2,4-TDI和2,6-TDI质量比为65:35。
所述的抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其中，所述抗菌剂为含有吡啶硫酮锌和噻菌灵的混合物。
所述的抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其中，所述抗菌剂为Ultra-Fresh DW-30。
一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵的制备方法，其中，包括步骤：
按照预定重量份数将PPG、水、A33、T9和抗菌剂混合后再加入TDI80和TDI65进行搅拌，得到混合物料；
将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得所述抗菌、防螨、防霉弹性海绵。
所述抗菌、防螨、防霉弹性海绵的制备方法，其中，将所述混合物料倒入模具中进行发泡的步骤中，发泡温度控制在23-25℃。
有益效果：本发明为了提升海绵的抗菌、防螨、防霉性能，在配方中加入了足够量的抗菌剂，且为了防止因加入抗菌剂而导致的海绵闭孔问题，本发明选择TDI80和TDI65混合使用，所述TDI65的反应活性相对TDI80的反应活性较低，其可通过降低体系链增长的速度来解决海绵的闭孔问题，从而使制得的海绵既具有弹性又能保证其较佳的抗菌、防螨防霉性能。
附图说明
图1为本发明一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵的制备方法流程图。
图2为本发明实施例1制备的抗菌、防螨、防霉弹性海绵产品结构图。
图3为本发明对比例1制备的海绵产品结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其按重量份计包括：100份的PPG、3-4份的水、0.1-0.3份的A33、0.1-0.2份的T9、0.5-1.5份的抗菌剂、30-40份的TDI80,以及10-15份的TDI65。
在本发明中，所述PPG为多元醇聚醚，所述A33(胺催化剂)为发泡催化剂、T9(锡盐)为凝胶催化剂，TDI为甲苯二异氰酸酯，有2,4-TDI和2,6-TDI两种异构体，所述TDI80和TDI65均包括2,4-TDI和2,6-TDI这两种异构体，其中TDI80中的2,4-TDI和2,6-TDI质量比为80:20，所述TDI65中的2,4-TDI和2,6-TDI质量比为65:35。
海绵的合成包括两个主要反应：一是多元醇聚醚(PPG)与甲苯二异氰酸酯中的异氰酸酯发生聚合反应，形成由许多-NHCOO-基团构成的高分子化合物，此反应又称为链增长反应或凝胶反应；另一个是水与甲苯二异氰酸酯中的异氰酸酯反应，由此产生的二氧化碳，是形成海绵的泡孔气体的来源，所以称之为发泡反应，同时由于二氧化碳无毒无害，基本不会影响周围环境空气质量，也不会污染环境。在本发明中，所述T9(锡盐)的主要作用是促进多元醇聚醚与甲苯二异氰酸酯反应使链增长，所述有机锡催化剂可以为辛酸亚锡或二丁基锡，但不限于此；所述A33(胺催化剂)的主要作用是促进水与甲苯二异氰酸酯反应释放出二氧化碳，所述胺催化剂可以为三乙烯二胺、三乙胺等，但不限于此。
本发明在研发过程发现，所述金属盐类抗菌剂除了具有抗菌特性之外，其本身还具有促进凝胶的作用，在发泡过程中，所述金属盐类抗菌剂具有催化凝胶的作用，其加速了多元醇聚醚与甲苯二异氰酸酯形成凝胶的速度，其反应体系的粘度上升速度较快，使得海绵气孔壁强度较大，此时由水和甲苯二异氰酸酯反应产生的二氧化碳不能冲破气孔壁，从而使得海绵在发泡过程中出现闭孔现象，导致不能形成合格的弹性海绵产品；并且由于该海绵产品在发泡过程中存在明显闭孔现象，导致最终的海绵产品透气性较差，其抗菌、防螨、防霉性能也较差。
本发明基于研发过程中发现的上述问题，对海绵配方进行了相应的改进，本发明发现当选择10-15份的TDI65和30-40份的TDI80复配使用时，即使添加了0.5-1.5份的抗菌剂，在海绵发泡的过程中基本上不会出现闭孔现象，制得的海绵产品既具有弹性又能保证其较佳的抗菌、防螨、防霉性能。在本发明中，虽然TDI80和TDI65均包括 这两种异构体，但是这两种异构体在各自产品中所占质量比例不同，由于2,4-TDI相对2,6-TDI具有更高的活性，因此2,4-TDI含量越高其对应产品的活性相应越高，也就是说TDI80的活性相对TDI65的活性较高。本发明通过实验发现，由于在海绵原料中加入了反应活性相对TDI80较弱的TDI65，这在一定程度上降低了多元醇聚醚与甲苯二异氰酸酯形成凝胶的速度，其反应体系的粘度上升速度也得到了缓解，使得海绵气孔壁强度较适中，此时由水和甲苯二异氰酸酯反应产生的二氧化碳能够冲破所述气孔壁，从而使得海绵在发泡过程中进行开孔，形成合格的弹性海绵产品。
在本发明中，若全部使用TDI65来替代TDI80，则多元醇聚醚与TDI65形成凝胶的速度过慢，其反应过程中会导致海绵内爆，不能生成合格的弹性海绵。
在一些实施方式中，所述抗菌剂为含有吡啶硫酮锌和噻菌灵的混合物，这种抗菌剂是一款高效的广谱抗菌剂，它能够通过阻断细胞分裂以及与微生物外膜中的蛋白质来发挥作用并产生反应，防止营养物质转移到细胞中，从而达到杀死细菌的目的。
在一些具体的实施方式中，所述抗菌剂为Ultra-Fresh DW-30，其按重量百分比计包括15％的吡啶硫酮锌和15％的噻菌灵，其是一款非水性分散体，可以使用于家具、床上用品、地毯垫、汽车、船舶等应用的聚氨酯泡棉以抵抗真菌、细菌和藻类等微生物的生长，可作为光谱抗菌剂。
在一些实施方式中，所述抗菌、防螨、防霉弹性海绵按重量份计还包括0-6份的二氯甲烷。在本实施例中，所述二氯甲烷具有促进发泡并调节海绵密度的作用。
在一些实施方式中，还提供一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其按重量份计包括：100份的PPG、3.5份的水、0.2份的A33、0.15份的T9、1.0份的抗菌剂、35份的TDI80，以及12份的TDI65。
在一些实施方式中，还提供一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其按重量份计包括：100份的PPG、3份的水、0.1份的A33、0.1份的T9、0.5份的抗菌剂、30份的TDI80,以及10份的TDI65。
在一些实施方式中，还提供一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其按重量份计包括：100份的PPG、4份的水、0.3份的A33、0.2份的T9、1.5份的抗菌剂、40份的TDI80,以及15份的TDI65。
在一些实施方式中，爱好提供一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵的制备方法，如图1所示，其包括步骤：
S10、按照预定重量份数将PPG、水、A33、T9和抗菌剂混合后再加入TDI80和TDI65进行搅拌，得到混合物料；
S20、将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得所述抗菌、防螨、防霉弹性海绵。
具体来讲，在A料缸中依次加入相应量的PPG、水、A33、T9和抗菌剂，B料缸中加入TDI80和TDI65，控温至23-25℃，催化剂催化活性不高，温度低不乳白(发泡初始阶段)，温度高不易控制；然后将B料缸中的材料迅速倒入A料缸搅拌4-5s；倒入磨具发泡。记录实验参数，熟化后测试海绵物性乳白时间；在25摄氏度的条件下熟化24小时。本发明将发泡温度控制在23-25℃，若是温度过低会造成反应不充分，对海绵的物理性能有影响，若是过高会造成反应过程不稳定，海绵性能无法精确控制。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的解释说明：
实施例1
一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其中，按重量份计包括：100份的PPG、3.5份的水、0.2份的A33、0.15份的T9、1.0份的抗菌剂、35份的TDI80，以及12份的TDI65。
本实施例抗菌、防螨、防霉弹性海绵的制备方法由以下步骤组成：
按照预定重量份数将PPG、水、A33、T9和抗菌剂混合后再加入TDI80和TDI65进行搅拌4s，得到混合物料；
将所述混合物料倒入模具中进行发泡，发泡温度控制在24℃，制得如图2所示的抗菌、防螨、防霉弹性海绵。
实施例2
一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其中，按重量份计包括：100份的PPG、3份的水、0.1份的A33、0.1份的T9、0.5份的抗菌剂、30份的TDI80,以及10份的TDI65。
本实施例抗菌、防螨、防霉弹性海绵的制备方法由以下步骤组成：
按照预定重量份数将PPG、水、A33、T9和抗菌剂混合后再加入TDI80和TDI65进行搅拌5s，得到混合物料；
将所述混合物料倒入模具中进行发泡，发泡温度控制在25℃，制得所述抗菌、防螨、防霉弹性海绵。
实施例3
一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其中，按重量份计包括：100份的PPG、4份的水、0.3份的A33、0.2份的T9、1.5份的抗菌剂、40份的TDI80,以及15份的TDI65。
本实施例抗菌、防螨、防霉弹性海绵的制备方法由以下步骤组成：
按照预定重量份数将PPG、水、A33、T9和抗菌剂混合后再加入TDI80和TDI65进行搅拌4s，得到混合物料；
将所述混合物料倒入模具中进行发泡，发泡温度控制在25℃，制得所述抗菌、防螨、防霉弹性海绵。
对比例1
一种海绵，其中，按重量份计包括：100份的PPG、3.5份的水、0.2份的A33、0.15份的T9、1.0份的抗菌剂、35份的TDI80。
对比例1中海绵的制备方法与实施例1相同，制得的海绵如图3所示，从图3可以看出，该海绵内部出现严重的闭孔现象，其弹性较差。
对比例2
一种海绵，其中，按重量份计包括：100份的PPG、3.5份的水、0.2份的A33、0.15份的T9、35份的TDI80以及12份的TDI65。
对比例2中海绵的制备方法与实施例1相同。
本发明中将实施例1-3以及对比例1-2制备的海绵送去广州检验检测认证集团有限公司进行抗菌、防螨和防霉等性能测试，其中，防螨性能(驱避率)按GB/T 24253-2009《纺织品防螨性能的评价》检测；抗菌效果按GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》检测和判定。
本发明中的防螨性能测试方法为驱避法，测试螨虫为：粉尘螨；试样预处理：65℃干燥10min，评价标准如下：若趋避率≥95％，则样品具有极强的防螨效果，若趋避率≥80％，则样品具有较强的防螨效果，若趋避率≥60％，则样品具有防螨效果。
本发明中的抗菌性能测试方法中，样品灭菌方法：高压蒸汽灭菌；样品与菌液接触培养时间为：18h；对照样品：100％纯棉织布。菌液浓度包括：金黄色葡萄球菌ATCC 6538：4.0*105CFU/mL；大肠杆菌8099：3.0*105CFU/mL；白色念珠菌ATCC 10231：3.0*105CFU/mL。
其中，实施例1-3以及对比例1-2中海绵的防螨性能测试结果如表1所示：
表1防螨性能测试结果：
| 检验检测结果 | 判定 | |
| 实施例1 | 趋避率：80.59％ | 样品具有较强的防螨效果 |
| 实施例2 | 趋避率：73.47％ | 样品具有防螨效果 |
| 实施例3 | 趋避率：85.32％ | 样品具有较强的防螨效果 |
| 对比例1 | 趋避率：70.67％ | 样品具有防螨效果 |
| 对比例2 | 趋避率：20.32％ | 样品不具有防螨效果 |
其中，实施例1-3以及对比例1-2中海绵的抗菌性能测试结果如表2所示：
表2抗菌性能测试结果：
实施例1-3以及对比例1-2中海绵的防霉性能测试结果如表3所示，防霉性能按检测标准B/T2591-2003来检测：
表3防霉性能测试结果
| 配方 | 防霉等级 |
| 实施例1 | I级 |
| 实施例2 | I级 |
| 实施例3 | I级 |
| 对比例1 | II级 |
| 对比例2 | II级 |
其中，实施例1-3以及对比例1-2中海绵的弹性及透气率性能测试结果如表4所示：
表4弹性及透气率性能测试结果
| 配方 | 回弹 | 透气率 |
| 实施例1 | 45％ | 97％ |
| 实施例2 | 40％ | 98％ |
| 实施例3 | 50％ | 97％ |
| 对比例1 | 20％ | 50％ |
| 对比例2 | 43％ | 92％ |
由上述表1-3结果可知，实施例1-3制备得到的海绵既具有弹性又能保证其较佳的抗菌、防螨防霉性能，能有有效扩大抗菌类海绵的应用于推广。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其特征在于，按重量份计包括：100份的PPG、3-4份的水、0.1-0.3份的A33、0.1-0.2份的T9、0.5-1.5份的抗菌剂、30-40份的TDI80,以及10-15份的TDI65，还包括0-6份的二氯甲烷；所述TDI80和TDI65均包括2,4-TDI和2,6-TDI这两种异构体，所述TDI80中的2,4-TDI和2,6-TDI质量比为80:20，所述TDI65中的2,4-TDI和2,6-TDI质量比为65:35；所述抗菌剂为Ultra-Fresh DW-30，其按重量百分比计包括15％的吡啶硫酮锌和15％的噻菌灵。
2.根据权利要求1所述的抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其特征在于，按重量份计包括：100份的PPG、3.5份的水、0.2份的A33、0.15份的T9、1.0份的抗菌剂、35份的TDI80，以及12份的TDI65。
3.根据权利要求1所述的抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其特征在于，按重量份计包括：100份的PPG、3份的水、0.1份的A33、0.1份的T9、0.5份的抗菌剂、30份的TDI80,以及10份的TDI65。
4.根据权利要求1所述的抗菌、防螨、防霉弹性海绵，其特征在于，按重量份计包括：100份的PPG、4份的水、0.3份的A33、0.2份的T9、1.5份的抗菌剂、40份的TDI80,以及15份的TDI65。
5.一种如权利要求1-4任一所述抗菌、防螨、防霉弹性海绵的制备方法，其特征在于，包括步骤：
按照预定重量份数将PPG、水、A33、T9和抗菌剂混合后再加入TDI80和TDI65进行搅拌，得到混合物料；
将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得所述抗菌、防螨、防霉弹性海绵。
6.根据权利要求5所述抗菌、防螨、防霉弹性海绵的制备方法，其特征在于，将所述混合物料倒入模具中进行发泡的步骤中，发泡温度控制在23-25℃。
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