CN116693792A - 一种凝胶记忆海绵及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种凝胶记忆海绵及其制备方法，通过调整聚醚多元醇混合物各组分的比例可以改变凝胶记忆海绵的回弹性、软硬度等物理性能，凝胶记忆海绵采用锡类催化剂促进海绵发泡时形成凝胶结构，同时添加的硅胶粉可以在海绵内部均匀分布有硅胶微粒，进一步提高凝胶记忆海绵的吸热、散热性能，采用该凝胶记忆海绵制作的家具用品具有良好的散热降温效果，并且凝胶记忆海绵添加有纳米银硅胶粉可以使其具有良好的抗菌性，避免凝胶记忆海绵因渗入汗液等液体而滋生细菌导致威胁使用者的健康。
Description
技术领域
本发明涉及记忆海绵制品技术领域，具体涉及一种凝胶记忆海绵及其制备方法。
背景技术
记忆海绵具有优良的支撑性、吸能缓冲性能以及独特的慢回弹记忆性能等特点，采用记忆海绵填充的家具用品具有较高的舒适性，虽然记忆海绵的导热、散热性能相较于普通海绵有所提高，但是在炎热的天气使用记忆海绵制作的家具仍然会感觉闷热，并且记忆海绵的多孔结构会因为渗入汗液等液体而容易滋生细菌，同时记忆海绵制作的家具不易于清洗，从而导致大多记忆海绵制作的家具表面干净，实则内部隐藏着威胁人体健康的隐患。
现有部分记忆海绵并没有解决上述问题，例如慢回弹记忆海绵及其制造方法（公开号：CN109929133A公开日：2019-06-25），公开了一种慢回弹记忆海绵，包括以下质量份的组份：慢回弹聚醚多元醇混合物55-85份、软泡聚醚多元醇10-30份、聚合物多元醇10-20份、珍珠粉5份、异氰酸酯30-55份、匀泡剂0.5-1.5份、胺类催化剂0.2-0.5份、锡类催化剂0.02-0.1份、水1-2.5份和开孔剂2-5。
上述慢回弹记忆海绵可用于制备床垫等家具用品，其添加的珍珠粉具有改善睡眠的作用，但是该记忆海绵仍存在导热、散热性能较差等缺点，在炎热的天气使用容易导致使用者感觉闷热而出汗，床垫内部的记忆海绵渗入汗液容易导致其内部滋生细菌而存在健康隐患，床垫作为人类接触最多的家具用品之一，床垫内部与表面的卫生状况对于人体同样重要，因此现有的记忆海绵仍有改进空间。
发明内容
针对背景技术中存在的技术缺陷，本发明提出一种凝胶记忆海绵及其制备方法，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：
一种凝胶记忆海绵，包括如下质量分数原料：聚醚多元醇混合物100份、异氰酸酯100份、硅胶粉8-10份、稳泡剂0.8份、催化剂0.8-1.2份、发泡剂0.8-1份，所述聚醚多元醇混合物分别含有45%-50%的慢回弹聚醚多元醇、20%-25%的高活性聚醚多元醇、25%-30%的聚合物多元醇。
作为本发明进一步的技术方案，所述异氰酸酯采用改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯。
作为本发明进一步的技术方案，所述硅胶粉采用添加有纳米银的纳米银硅胶粉，所述硅胶粉目数为500-1000目。
作为本发明进一步的技术方案，所述稳泡剂采用慢回弹硅油，所述催化剂采用辛酸亚锡。
作为本发明进一步的技术方案，所述发泡剂选自纯净水、去离子水中的其中一种。
作为本发明进一步的技术方案，所述慢回弹聚醚多元醇的羟值为290-320mgKOH/g，所述高活性聚醚多元醇的羟值为33-35mgKOH/g，所述聚合物多元醇的羟值为28-30mgKOH/g。
作为本发明进一步的技术方案，包括以下步骤：
S1将慢回弹聚醚多元醇、高活性聚醚多元醇、聚合物多元醇按比例在一容器中混合并搅拌均匀得到所述聚醚多元醇混合物；
S2将纳米银硅胶粉按比例添加至容器中并搅拌均匀得到中间混合物；
S3将改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯、慢回弹硅油、辛酸亚锡、去离子水按比例与中间混合物混合并快速搅拌均匀；
S4将搅拌均匀的混合物快速倒入模具中发泡，冷却熟化后得到凝胶记忆海绵。
作为本发明进一步的技术方案，所述聚醚多元醇混合物与所述硅胶粉混合搅拌时需要恒温20-25℃。
作为本发明进一步的技术方案，所述改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯与中间混合物混合搅拌前需置于另一容器中并恒温20-25℃。
作为本发明进一步的技术方案，步骤S1、S2中搅拌速度为1000-2000r/min，步骤S3中搅拌速度为3800-5500r/min。
本发明具有的有益效果在于：
1.本发明的凝胶记忆海绵采用锡类催化剂促进海绵发泡时形成凝胶结构，并且添加的硅胶粉可以在海绵内部均匀分布有硅胶微粒，进一步提高凝胶记忆海绵的吸热、散热性能，使采用该凝胶记忆海绵制作的家具用品具有良好的散热降温效果；
2.本发明采用纳米银硅胶粉可以使凝胶记忆海绵具有良好的抗菌性，避免凝胶记忆海绵因渗入汗液等液体而滋生细菌导致威胁使用者的健康。
具体实施方式
下面结合相关实施例对本发明的实施方式进行说明，本发明的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本发明涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。
实施例1
本实施例公开了一种凝胶记忆海绵的其制备方法，包括以下步骤：
S1将50g慢回弹聚醚多元醇、25g高活性聚醚多元醇、25g聚合物多元醇在一容器中混合，并通过搅拌机采用1000-2000r/min的转速搅拌均匀得到100g所述聚醚多元醇混合物，若操作间内气温较低需要在20-25℃恒温水浴条件中进行搅拌；
S2将10g纳米银硅胶粉添加至容器中并通过搅拌机采用1000-2000r/min的转速搅拌均匀得到中间混合物；
S3将100g改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯、0.8g慢回弹硅油、1g辛酸亚锡、0.9g去离子水与中间混合物混合并通过搅拌机采用3800-5500r/min的转速搅拌均匀；
S4将搅拌均匀的混合物快速倒入模具中发泡，冷却熟化后得到凝胶记忆海绵。
实施例2
本实施例公开了一种凝胶记忆海绵的其制备方法，包括以下步骤：
S1将50g慢回弹聚醚多元醇、23g高活性聚醚多元醇、27g聚合物多元醇在一容器中混合，并通过搅拌机采用1000-2000r/min的转速搅拌均匀得到100g所述聚醚多元醇混合物，若操作间内气温较低需要在20-25℃恒温水浴条件中进行搅拌；
S2将10g纳米银硅胶粉添加至容器中并通过搅拌机采用1000-2000r/min的转速搅拌均匀得到中间混合物；
S3将100g改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯、0.8g慢回弹硅油、1g辛酸亚锡、0.9g去离子水与中间混合物混合并通过搅拌机采用3800-5500r/min的转速搅拌均匀；
S4将搅拌均匀的混合物快速倒入模具中发泡，冷却熟化后得到凝胶记忆海绵。
实施例3
本实施例公开了一种凝胶记忆海绵的其制备方法，包括以下步骤：
S1将50g慢回弹聚醚多元醇、20g高活性聚醚多元醇、30g聚合物多元醇在一容器中混合，并通过搅拌机采用1000-2000r/min的转速搅拌均匀得到100g所述聚醚多元醇混合物，若操作间内气温较低需要在20-25℃恒温水浴条件中进行搅拌；
S2将10g纳米银硅胶粉添加至容器中并通过搅拌机采用1000-2000r/min的转速搅拌均匀得到中间混合物；
S3将100g改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯、0.8g慢回弹硅油、1g辛酸亚锡、0.9g去离子水与中间混合物混合并通过搅拌机采用3800-5500r/min的转速搅拌均匀；
S4将搅拌均匀的混合物快速倒入模具中发泡，冷却熟化后得到凝胶记忆海绵。
实施例4
本实施例公开了一种凝胶记忆海绵的其制备方法，包括以下步骤：
S1将45g慢回弹聚醚多元醇、25g高活性聚醚多元醇、30g聚合物多元醇在一容器中混合，并通过搅拌机采用1000-2000r/min的转速搅拌均匀得到100g所述聚醚多元醇混合物，若操作间内气温较低需要在20-25℃恒温水浴条件中进行搅拌；
S2将10g纳米银硅胶粉添加至容器中并通过搅拌机采用1000-2000r/min的转速搅拌均匀得到中间混合物；
S3将100g改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯、0.8g慢回弹硅油、1g辛酸亚锡、0.9g去离子水与中间混合物混合并通过搅拌机采用3800-5500r/min的转速搅拌均匀；
S4将搅拌均匀的混合物快速倒入模具中发泡，冷却熟化后得到凝胶记忆海绵。
本发明采用的慢回弹聚醚多元醇可以使海绵具有粘性形变和弹性形变两种特点，从而使海绵具有慢回弹的特性，高活性聚醚多元醇可以使海绵具有更好的柔软度，从而使海绵制品拥有更高的舒适度，聚合物多元醇可以使海绵具有较高的承载能力和回弹性能，用于提高海绵的机械性能。
将上述四个实施例制得的凝胶记忆海绵均切割为形状相同的海绵块，并对每一海绵块进行一下测试：
回弹性能测试：采用压板对每一海绵块完全压陷后抬起压板，随后记录压板抬起后海绵块完全复原所需的时间；
压陷硬度测试：通过海绵压陷硬度测试仪测试每一海绵块的压陷硬度。
上述两项测试均进行若干次并去掉无效值后取平均值得到测试数据，测试数据记录如表1。
表1凝胶记忆海绵回弹性能和压陷硬度测试数据
根据表1凝胶记忆海绵回弹性能和压陷硬度测试数据可以看出，凝胶记忆海绵的回弹时间随慢回弹聚醚多元醇与聚合物多元醇的相对添加比例的降低而降低，凝胶记忆海绵的弹性随凝胶记忆海绵的回弹时间随慢回弹聚醚多元醇与聚合物多元醇的相对添加比例的降低而增强，因此通过调整慢回弹聚醚多元醇与聚合物多元醇的相对添加比例可以调整其回弹性能。
根据表1的测试结果可以看出，凝胶记忆海绵的压陷硬度随高活性聚醚多元醇与聚合物多元醇的相对添加比例的降低而提高，因此通过调整高活性聚醚多元醇与聚合物多元醇的相对添加比例可以调整其软硬度、承载能力等机械性能。
为检验凝胶记忆海绵抗菌性，现设置以下对比例：
对比例1
与实施例1的区别为10g纳米银硅胶跟替换为5g纳米银硅胶粉和5g不含纳米银的普通硅胶粉，其余成分与实施例1的相同。
对比例2
与实施例1的区别为纳米银硅胶粉替换为不含纳米银的普通硅胶粉，其余成分与实施例1的相同。
将实施例1、对比例1、对比例2制得的凝胶记忆海绵切割为形状相同的海绵块，并参照GB/T20944.3的方法对实施例1、对比例1、对比例2的每一海绵块进行抑菌率检测，检测数据记录如表2。
表2凝胶记忆海绵的抑菌性检测数据
根据表2凝胶记忆海绵的抑菌性检测数据可以看出，实施例1与对比例1均添加有纳米银硅胶粉，但是实施例1的纳米银硅胶粉添加量比对比例1的添加量高，因此实施例1的抑菌率比对比例1抑菌率高，而添加10g纳米银硅胶粉可以让凝胶记忆海绵具有优秀的抗菌性，对比例2没有添加纳米银硅胶粉，因此对比例2的抑菌率远低于实施例1与对比例1的抑菌率，因为凝胶记忆海绵结构的特殊性而具有一定的抗菌性，但是实际使用中并不足以起到较好的抑菌效果，因此本发明的凝胶记忆海绵添加有纳米银硅胶粉而具有良好的抗菌性，从而保护该凝胶记忆海绵及其制品的使用者的健康。
作为本发明的优选实施例之一，所述异氰酸酯采用改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯。
本发明采用改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯为原材料，二苯基甲烷二异氰酸酯比目前市面上大部分记忆海绵原材料采用的甲苯二异氰酸酯的毒性低，对生产车间的操作工人的潜在健康威胁较低，而采用二苯基甲烷二异氰酸酯为原材料制作的海绵泡孔结构更细腻，而改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯比传统固体的二苯基甲烷二异氰酸酯更易储存。
作为本发明的优选实施例之一，所述硅胶粉采用添加有纳米银的纳米银硅胶粉，所述硅胶粉目数为500-1000目。
本发明的所述硅胶粉可以提高海绵的吸热、散热性能，从而使所述凝胶记忆海绵具有良好吸热、散热性能，而采用所述凝胶记忆海绵制作的家具用品具有良好的吸热、散热性能，并且使用该家具用品的过程中也能感觉到比传统记忆海绵更好的清凉感。
进一步地，所述硅胶粉采用添加有纳米银的纳米银硅胶粉可以使所述凝胶记忆海绵具有良好的抗菌性，并且硅胶粉吸水后形成硅胶颗粒可以将纳米银微粒包裹住，避免所述凝胶记忆海绵使用过程中使纳米银微粒脱落，从而使采用所述凝胶记忆海绵制作的家具用品具有良好的抗菌性，避免家具用品因渗入汗液等液体而滋生细菌导致威胁使用者的健康。
进一步地，所述硅胶粉采用500-1000目的细度可以在所述凝胶记忆海绵内部更均匀地分布，从而在所述凝胶记忆海绵内部均匀分布有硅胶微粒，进一步提高所述凝胶记忆海绵的吸热、散热性能，让热量可以在所述凝胶记忆海绵内部均匀分散，起到良好的散热降温效果。
作为本发明的优选实施例之一，所述稳泡剂采用慢回弹硅油，所述催化剂采用辛酸亚锡。
本发明采用的慢回弹硅油因其低效作用可以在记忆海绵发泡过程中稳定泡孔结构，让记忆海绵内部泡孔开孔程度与透气程度达到平衡，从而让记忆海绵具有良好的慢回弹性能，并且所述催化剂采用辛酸亚锡可以起到稳定泡孔的作用，避免记忆海绵发泡的过程中泡孔开裂导致发泡失败。
进一步地，所述催化剂采用辛酸亚锡是因为其具有较强的催化凝胶作用，从而让记忆海绵内部形成凝胶结构，并配合所述硅胶粉让所述凝胶记忆海绵具有更良好的吸能、散热性能。
作为本发明的优选实施例之一，所述发泡剂选自纯净水、去离子水中的其中一种。
本发明的所述凝胶记忆海绵制作原材料中的水分采用去离子水，去离子水已去除各种杂质离子，可以避免杂质离子影响所述凝胶记忆海绵的发泡过程，同时可以避免杂质离子影响所述凝胶记忆海绵的性能，并且去离子水的制备成本比纯净水低，因此去离子水为本发明的优选原材料。
作为本发明的优选实施例之一，所述慢回弹聚醚多元醇的羟值为290-320mgKOH/g，所述高活性聚醚多元醇的羟值为33-35mgKOH/g，所述聚合物多元醇的羟值为28-30mgKOH/g。
本发明采用的慢回弹聚醚多元醇可以使海绵具有粘性形变和弹性形变两种特点，从而使海绵具有慢回弹的特性，慢回弹聚醚多元醇的羟值为290-320mgKOH/g，因此其分子量较低且分子中存在较多的短支链结构，其发泡的泡孔拉伸强度较弱，因此需要添加羟值为28-30mgKOH/g的聚合物多元醇进行互补，聚合物多元醇可以使记忆海绵具有较高的承载能力和回弹性能，提高记忆海绵的机械性能和承载能力，并且羟值为28-30mgKOH/g的高活性聚醚多元醇可以使海绵具有更好的柔软度，从而使海绵制品拥有更高的舒适度。
作为本发明的优选实施例之一，所述聚醚多元醇混合物与所述硅胶粉混合搅拌时需要恒温20-25℃。
本发明的所述聚醚多元醇混合物与所述硅胶粉在发泡前通过搅拌机预先混合均匀，可以让发泡后的所述凝胶记忆海绵内部硅胶分布更均匀，避免硅胶在所述凝胶记忆海绵内分布不均匀而导致其整体软硬不一致，而20-25℃是原材料的优选发泡温度，温度过高会使海绵发泡过快而导致其内部局部排气不畅，从而导致海绵内部密度分布不均匀，而温度过低会是海绵发泡时间过长而导致发泡料粘度大、流动性差，从而导致海绵产生结块、脆皮分层等现象。
进一步地，当操作间内气温较低时，所述聚醚多元醇混合物与所述硅胶粉混合搅拌时可采用恒温水浴设备使其保持20-25℃的优选发泡温度。
作为本发明的优选实施例之一，所述改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯与中间混合物混合搅拌前需置于另一容器中并恒温20-25℃。
本发明的所述异氰酸酯也可采用恒温水浴设备使其温度保持在20-25℃，当所有原材料混合时可以更好地保持在优选发泡温度中进行发泡，从而保证所有原材料正常泡发为所述凝胶记忆海绵，提高本发明制备工艺的良品率。
作为本发明的优选实施例之一，实施例1至4任一项中步骤S1、S2中搅拌速度均为1000-2000r/min，实施例1至4任一项中步骤S3中搅拌速度为3800-5500r/min。
本发明的制备方法所有的搅拌步骤均采用搅拌机进行搅拌，所述聚醚多元醇混合物发泡前混合搅拌均匀可以保证后续发泡过程保持稳定且高效，所述聚醚多元醇混合物与所述硅胶粉在发泡前搅拌混合均匀可以让发泡后的所述凝胶记忆海绵内部硅胶分布更均匀，搅拌的过程采用较慢的搅拌转速可以保证原材料相互混合均匀的同时不会产生过多气泡，所有原材料混合后采用较高的搅拌转速是为了让所有原材料快速混合并进行发泡。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种凝胶记忆海绵，其特征在于：包括如下质量分数原料：聚醚多元醇混合物100份、异氰酸酯100份、硅胶粉8-10份、稳泡剂0.8份、催化剂0.8-1.2份、发泡剂0.8-1份，所述聚醚多元醇混合物分别含有45%-50%的慢回弹聚醚多元醇、20%-25%的高活性聚醚多元醇、25%-30%的聚合物多元醇。
2.根据权利要求1所述的凝胶记忆海绵，其特征在于：所述异氰酸酯采用改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的凝胶记忆海绵，其特征在于：所述硅胶粉采用添加有纳米银的纳米银硅胶粉，所述硅胶粉目数为500-1000目。
4.根据权利要求1所述的凝胶记忆海绵，其特征在于：所述稳泡剂采用慢回弹硅油，所述催化剂采用辛酸亚锡。
5.根据权利要求1所述的凝胶记忆海绵，其特征在于：所述发泡剂选自纯净水、去离子水中的其中一种。
6.根据权利要求1所述的凝胶记忆海绵，其特征在于：所述慢回弹聚醚多元醇的羟值为290-320mgKOH/g，所述高活性聚醚多元醇的羟值为33-35mgKOH/g，所述聚合物多元醇的羟值为28-30mgKOH/g。
7.根据权利要求1-6任一项所述的凝胶记忆海绵的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1将慢回弹聚醚多元醇、高活性聚醚多元醇、聚合物多元醇按比例在一容器中混合并搅拌均匀得到所述聚醚多元醇混合物；
S2将纳米银硅胶粉按比例添加至容器中并搅拌均匀得到中间混合物；
S3将改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯、慢回弹硅油、辛酸亚锡、去离子水按比例与中间混合物混合并快速搅拌均匀；
S4将搅拌均匀的混合物快速倒入模具中发泡，冷却熟化后得到凝胶记忆海绵。
8.根据权利要求7所述的凝胶记忆海绵的制备方法，其特征在于：所述聚醚多元醇混合物与所述硅胶粉混合搅拌时需要恒温20-25℃。
9.根据权利要求7所述的凝胶记忆海绵的制备方法，其特征在于：所述改性液化二苯基甲烷二异氰酸酯与中间混合物混合搅拌前需置于另一容器中并恒温20-25℃。
10.根据权利要求7所述的凝胶记忆海绵的制备方法，其特征在于：步骤S1、S2中搅拌速度为1000-2000r/min，步骤S3中搅拌速度为3800-5500r/min。
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