一种聚乳酸凝胶增韧海绵的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及面料辅料技术领域，具体涉及一种聚乳酸凝胶增韧海绵的制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前市面上的空气层面料主要包括以下三种：一是纺织辅料的一种，纯棉面料泡 在一种化学溶液中，浸泡之后的面料表面布满了无数根极细的毛，这些细毛能使面料表面 形成一层极薄的空气层;二是将两种不同面料缝合在一起，中间存在的间隙或者填充弹力 卷曲纤维;三是将海绵薄片的上下表面与羊毛、羊绒、棉质、丝质、化纤面料等通过胶粘剂粘 合，由于多孔的海绵具有良好的吸水性，质轻，可以起到如上述两种面料等同或相近的保暖 效果。
[0003] 但是，实际使用中发现，采用海绵制得的空气层面料在长时间折叠存放后，其面料 皱褶处回弹力不足，很难恢复折叠前的平整状态，且该种空气层面料经多次水洗和晾晒后， 海绵蓬松度有所下降的现象，进而缩短空气层面料的使用寿命。现有技术中主要在海绵生 产初期就对海绵进行增韧处理，如CN 103641996 A公开了一种抗压海绵，抗压海绵及其制 备方法，其组成原料为:三羟甲基丙烷聚醚95-105、3,4_二氯苯基异氰酸酯58-65、纳米 碳酸钙17-23、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1.0-2.0、三乙烯二胺0.8-1.2、碳 酸氢铵7.0-9.0、改性纳米硅溶胶2.5-3.5和水8.0-9.0;本发明以三羟甲基丙烷聚醚和3，4-二氯苯基异氰酸酯为主料，具有优良的性、弹性、吸水性、耐水性的特点，纳米碳酸钙具有增 韧补强的作用，提高海绵抗压强度和抗压弹性模量，采用纳米碳酸钙对三羟甲基丙烷聚醚 改性处理，提高了产品的性能，增强了海绵的抗压效果。但是，上述改性的海绵成本较高，而 且作为面料辅料，空气层面料所用的海绵大多为常规聚氨酯海绵，其使用量大。因此，有必 要对现有技术中空气层面料所用常规的聚氨酯海绵进行增韧改进。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种的用料环保、韧性好回 弹力强的聚乳酸凝胶增韧海绵的制备方法。
[0005] 为实现上述技术效果，本发明的技术方案为:一种聚乳酸凝胶增韧海绵的制备方 法，其特征在于，包括如下步骤： SI:将聚氨酯海绵置于碱预处理液中浸渍处理，升温预处理2~5h，用水清洗，烘干，将 聚氨酯海绵置于低温氧气中等离子处理，施加电压放电频率为13. 75MHz，功率为100~ 150W，处理时间为20~50s;; S2:配置聚乳酸整理液，聚乳酸整理液的主要组成为乙二胺改性聚乳酸、乳酸乙酯和碳 化二酰亚胺，聚乳酸整理液中乙二胺改性聚乳酸的重量百分比为3~7%，碳化二酰亚胺与乙 二胺改性聚乳酸的重量比为(〇. 03~0.1) : 1; S3:将聚氨酯海绵浸渍在聚乳酸整理液中浸乳处理至少两次，乳去多余溶液，将海绵升 温至60~70°C，保温反应20~40min; S4:用清洗液将S3所得海绵清洗，烘干，得高韧性聚氨酯海绵。
[0006] 低温等离子处理后的聚氨酯海绵网络表面被蚀刻粗糙度增加，表面接枝有含氧基 团如如羰基、羧基、醚键以及过氧基等;小分子的乳酸乙酯能扩散进入聚乳酸高分子间的空 隙中，降低高分子间的作用力，形成均一的分散液，有助于高分子的聚乳酸在聚氨酯海绵表 面的均匀分布。乙二胺改性聚乳酸表面的氨基和羧基与聚氨酯海绵网络等离子处理接枝的 羧基之间发生缩合反应，形成稳定的三维网络覆盖在海绵网络上，经烘干得到聚乳酸膜层， 该膜层有助于提高聚氨酯海绵受压时候的回弹速率，与处理前的聚氨酯海绵相比，海绵网 络表面的亲水基团增加，海绵的亲水性得到提高。另外，乳酸乙酯和聚乳酸均为生物环保材 料，生物相容性好，还具有一定的耐菌性和阻燃性能。聚碳化二亚胺可消耗聚乳酸水解过程 中不断产生的新的端羧基，提高聚乳酸膜的抗水解性能。
[0007] 优选的技术方案为，Sl中的碱预处理液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，碱预 处理液中溶质的重量百分比为8~15%。碱预处理液浓度过量会导致聚氨酯海绵表面损伤严 重，影响聚氨酯海绵的强力，进而影响其使用寿命，而碱液浓度过低则聚氨酯海绵表面的粗 糙度增加不明显，不利于后续的接枝和交联反应。
[0008] 优选的技术方案为，所述Sl中聚氨酯海绵预处理温度为55~65°C。温度过高会增 加聚乳酸膜层的脆性，影响海绵手感。
[0009] 优选的技术方案为，聚乳酸整理液中包含增塑剂，所述增塑剂与乙二胺改性聚乳 酸的重量之比为(0.01~0.02): 1。增塑剂的氢键与乙二胺改性聚乳酸的活性氨基发生氢键 作用，替代了原有的聚乳酸分子链之间的极性连接，降低膜内刚性连接点的数量，从而使薄 膜更柔软疏松，不致对海绵原先的柔软性产生影响。
[0010] 优选的技术方案为，所述增塑剂为选自聚乙二醇、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁 酯和葵二酸丁二酯中的至少一种。上述增溶剂与聚乳酸相容，插入聚乳酸分子链之间，将一 部分聚乳酸分子链的作用力中心屏蔽，增加相邻分子链的移动性，从而增加聚乳酸的塑性。 优选的技术方案为分子量为6000-10000的聚乙二醇，上述分子量的聚乙二醇与聚乳酸的相 容性好，还可达到增韧聚氨酯海绵网络表面聚乳酸覆膜的韧性。
[0011] 为了增加聚氨酯海绵网络表面聚乳酸的交联度，改善聚乳酸在聚氨酯海绵网络表 面的流变性能，便于形成稳定的交联三维结构，优选的技术方案为，所述聚乳酸整理液还包 括聚乳酸交联剂，所述聚乳酸交联剂与乙二胺改性聚乳酸的重量之比为(0.01~0.02): 1。
[0012] 优选的技术方案为，所述聚乳酸交联剂为戊二醛和乙二醛中的混合物，乳酸交联 剂中乙二醛的重量百分比为60~90%。戊二醛和乙二醛还可与乙二胺改性聚乳酸分子中的 接枝氨基发生反应，破坏聚乳酸的有序排列，使成膜表面的亲水基团进一步增加，从而提升 海绵的透湿性能。
[0013] 优选的技术方案为，所述S4中的烘干温度为50~60°C。烘干温度过高，会使聚氨酯 海绵网络表面的聚乳酸覆膜硬度增加，不利于保持海绵的柔软手感。
[0014] 优选的技术方案为，所述聚乳酸整理液中包含离子液体，所述离子液体占聚乳酸 整理液的重量百分比为0.5~2%。离子液体的极性较强，与聚乳酸的之间相互作用，进一步 削弱聚乳酸分子间的作用力，是聚乳酸分子链之间的缠结减少，促进大分子之间的相互移 动，达到进一步增塑的效果。
[0015] 优选的技术方案为，所述离子液体为选自1-异丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子 液体、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体 中的至少一种。上述离子液体电离出的四氟硼酸根可促进聚乳酸的结晶，且上述离子液体 的分解温度高于聚乳酸，有助于提高聚氨酯海绵网络表面聚乳酸覆膜的热稳定性。
[0016] 本发明的优点和有益效果在于： 本发明的的聚氨酯海绵片经预处理和等离子处理，破坏聚氨酯海绵网络的微观表面， 并在表面接枝含氧活性基团羧基等，这些基团与乙二胺改性聚乳酸大分子表面的氨基之间 发生反应实现交联，经烘干在聚氨酯海绵片网络结构表面得到聚乳酸膜层，该膜层有助于 提高聚氨酯海绵受压之后的回弹速率，与处理前的聚氨酯海绵相比，海绵网络表面的亲水 基团增加，海绵的亲水性得到提高； 本发明所得海绵还具有一定的抗菌性和阻燃性。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更 加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0018] 实施例1: 实施例1的聚乳酸凝胶增韧海绵的制备方法，包括步骤： Sl:将聚氨酯海绵置于碱预处理液中浸渍处理，升温预处理2h，用水清洗，烘干，将聚氨 酯海绵置于低温氧气中等离子处理，施加电压放电频率为13. 75MHz，功率为100W，处理时 间为20s; S2:配置聚乳酸整理液，聚乳酸整理液的主要组成为乙二胺改性聚乳酸、乳酸乙酯和碳 化二酰亚胺，聚乳酸整理液中乙二胺改性聚乳酸的重量百分比为3%，碳化二酰亚胺与乙二 胺改性聚乳酸的重量比为〇. 03:1; S3:将聚氨酯海绵浸渍在聚乳酸整理液中浸乳处理至少两次，乳去多余溶液，将海绵升 温至60°C，保温反应20min; S4:用清洗液将S3所得海绵清洗，烘干，得高韧性聚氨酯海绵。
[0019] Sl中的碱预处理液为氢氧化钠溶