一种新型环保防霉抗菌疏水型海绵床垫及其制备方法与流程

[0001]
本发明属于海绵制品技术领域，具体涉及一种新型环保防霉抗菌疏水型海绵床垫及其制备方法。


背景技术：

[0002]
目前的海绵床垫大部分还是以弹簧床垫为主，包括海绵层和弹簧层，弹簧床垫透气性差、散热慢，在夏天使用时，人的身体容易产生闷热、燥热，无法提供良好的睡眠环境。
[0003]
海绵是一种极为常见的多孔材料，具有良好的吸水性、弹性、变形恢复性等，能够用于清洁物品或用于生产一些舒适柔软的坐垫。
[0004]
人造海绵作为一种日常生活用品，已经存在了几十年的历史，现在市场上销售的海绵类用品，主要由聚氨酯和聚苯乙烯通过发泡工艺制备而成，不但其生产过程会污染环境，而且废弃后的海绵很难降解。人造海绵的原料主要来源于石油，随着石油资源的不断减少，原料来源也将是一个严重的问题，进入二十一世纪后，人们对环保有了进一步的认识，势必要有一种新的环保型海绵将其替代。
[0005]
明胶是非常重要的天然生物高分子材料之一，是胶原的部分水解产物，价廉易得，具有良好的生物相容性和可降解性，已被广泛应用于食品、医药及化工产业。
[0006]
壳聚糖作为一种天然高分子，其生物相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行业广泛关注，被应用于医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域。
[0007]
纺织工业的可持续发展吸引了越来越多的研究者从农业副产品中提取纺织用天然纤维。当前，全球的纺织纤维消费量已达到1亿吨，但是纤维供给的持续增长却面临着多方面的问题。首先，占纤维消费量67%的合成纤维来源于不可再生的石油资源，这些合成纤维在常规条件下很难降解；其次，由于大豆、玉米等作物的竞争，全球范围内棉花的种植面积和产量近年来呈逐渐下降的趋势，农作物秸秆的废弃物是世界上最重要的纤维素资源之一，其主要成分是木质纤维素，可用于提取天然纤维素纤维。世界范围内产量最大的农业废弃物主要有玉米、小麦、水稻、大麦、高粱和棉花的秸秆及椰子壳、香蕉叶和菠萝叶等。由于这些纤维的木质素含量较高，纤维粗且刚硬，用其制成的纺织及复合材料性能受限。
[0008]
与苎麻、亚麻等传统服用纤维相比，黄麻、剑麻、罗布麻等麻类纤维的木质素含量较高，纤维较粗，很难在传统的棉纺系统进行加工，因而在高附加值纺织面料上的应用较少，这些纤维目前多被用于制作麻绳、麻袋等低价值产品。
[0009]
细度对于富木质素纤维的纺织应用或复合材料产品开发是至关重要的。通常情况下，纤维越细，应用价值越高。以秸秆纤维或黄麻为代表的富木质素纤维是由若干纤维素单细胞依靠胶质彼此粘连在一起组成的。纤维变细的过程实质上是单细胞从纤维剥离的过程。采用高温定向脱胶方法制备的富木质素纤维，具有细度好、强度高等优点。
[0010]
上述物质虽然各具优点，但目前将富木质素纤维、明胶和壳聚糖等用于制备海绵鲜见报道。


技术实现要素：

[0011]
本发明要解决的技术问题是提供一种新型环保防霉抗菌疏水型海绵床垫及其制备方法，通过采用疏水改性的富木质素纤维作为原料，具有强透水性，疏水性能好；通过加入防霉剂、抗菌剂，防霉抗菌效果好。
[0012]
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种新型环保防霉抗菌疏水型海绵床垫，包括海绵垫和纺织外套，所述纺织外套套装于海绵垫的外侧，所述海绵垫的制备原料包括以下重量份数的物质：脱胶富木质素纤维50-70份，壳聚糖3-5份，明胶1-3份，硅胶10-20份，抗菌剂1-5份，防霉剂1-5份，发泡剂3-8份和适量水。
[0013]
其中，所述海绵垫的制备原料包括以下重量份数的物质：脱胶富木质素纤维55-65份，壳聚糖2-3份，明胶1-2份，硅胶14-20份，抗菌剂2-4份，防霉剂1-3份，发泡剂5-8份和适量水。
[0014]
所述防霉剂选用天然生物防霉剂。
[0015]
其中，所述脱胶富木质素纤维的制备包括如下步骤：（1）配置脱胶试剂：将一定量的碱加入到沸点高于170℃、20℃下粘度大于200 mpa
·
s的醇中，配置成质量百分比浓度为2~10%的碱溶液，先升温至碱完全溶解后，冷却至室温备用；（2）富木质素纤维浸入碱溶液：室温下将细度>40 dtex的富木质素纤维在步骤（1）配制的碱溶液中浸渍0.2~2min后迅速取出；（3）离心控制带液量：将步骤（2）中浸过碱溶液的富木质素纤维在500~1200 r/min的转速下离心0.1~10 min，控制富木质素纤维上的残留碱溶液质量与富木质素纤维干重之比为0.1:1~3:1；（4）微波加热：将离心后的富木质素纤维在微波发生器中加热，功率200~500w，脱胶时间为20s~3min，保持富木质素纤维在130~170℃范围内进行脱胶；（5）清洗：将步骤（4）脱胶后的富木质素纤维先在室温下的4%碱性水溶液中清洗5~20 s，然后在清水中彻底清洗干净；（6）将清洗干净后的富木质素纤维在室温下干燥；（7）梳理：将干燥后的富木质素纤维在罗拉式梳理机上开松、梳理，得到细度小于24 dtex、强度高于3.0 cn/dtex的脱胶富木质素纤维。
[0016]
优选的，步骤（2）中的富木质素纤维为木质素含量高于10%的纤维原料，包括麻类韧皮纤维、农业废弃物中的纤维。
[0017]
进一步，所述麻类韧皮纤维包括黄麻、剑麻、罗布麻；所述农业废弃物包括棉秸秆皮、椰壳、香蕉叶、菠萝叶。
[0018]
其中，步骤（1）中所用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇钠和叔丁醇钠中的一种或多种组合。
[0019]
本发明还提供一种新型环保防霉抗菌疏水型海绵床垫的制备方法，包括海绵垫的制备和纺织外套的制备，其中，所述海绵垫的制备包括如下步骤：（a）将明胶和纯水以质量百分比1:9的比例配置10%明胶溶液；（b）按照配方，将脱胶富木质素纤维，壳聚糖，硅胶，抗菌剂和防霉剂加入明胶溶液内，并用适量水定容后搅拌1-2h，得到混合溶液；
（c）向步骤（b）得到的混合溶液内加入发泡剂，搅拌发泡3-5小时，得到发泡液；（d）将步骤（c）中得到的发泡液导入模具中，自然冷却10-20h后得到环保防霉抗菌疏水型的海绵垫。
[0020]
其中，所述纺织外套包括外套面层、外套侧围和外套底层，所述外套面层为三明治结构纺织面料，所述外套底层选用纺织布，所述外套底层的底面上设有防滑凸钉。
[0021]
本发明的上述技术方案的有益效果如下：1、本发明选用的脱胶富木质素纤维是经过定向脱胶方法得到的，具有较高的拉伸强度和弯曲强度，壳聚糖是一种天然高分子材料，具有生物相容性、安全性、微生物降解性等优良性能，富木质素纤维和壳聚糖均对人体无害，满足环保要求，且疏水性好。
[0022]
2、本发明在制备海绵垫时加入了抗菌剂和防霉剂，具有良好的防霉抗菌性能。
附图说明
[0023]
图1为本发明的结构示意图。
[0024]
附图标记说明：1、海绵垫；2、纺织外套；21、外套面层；22、外套侧围；23、外套底层。
具体实施方式
[0025]
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0026]
本发明提供一种新型环保防霉抗菌疏水型海绵床垫，包括海绵垫1和纺织外套2，所述纺织外套2套装于海绵垫1的外侧，所述纺织外套2包括外套面层21、外套侧围22和外套底层23，所述外套面层21为三明治结构纺织面料，所述外套底层23选用纺织布，所述外套底层23的底面上设有防滑凸钉24。
[0027]
实施例1所述海绵垫的制备原料包括以下重量份数的物质：脱胶富木质素纤维60份，壳聚糖4份，明胶3份，硅胶20份，抗菌剂3份，防霉剂3份，发泡剂8份和适量水。
[0028]
所述脱胶富木质素纤维的制备包括如下步骤：（1）配置脱胶试剂：将一定量的碱加入到沸点高于170℃、20℃下粘度大于200 mpa
·
s的醇中，配置成质量百分比浓度为2~10%的碱溶液，先升温至碱完全溶解后，冷却至室温备用；其中，本步骤中所用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇钠和叔丁醇钠中的一种或多种组合。
[0029]
（2）富木质素纤维浸入碱溶液：室温下将细度>40 dtex的富木质素纤维在步骤（1）配制的碱溶液中浸渍2min后迅速取出；其中，富木质素纤维为木质素含量高于10%的纤维原料，包括麻类韧皮纤维、农业废弃物中的纤维。所述麻类韧皮纤维包括黄麻、剑麻、罗布麻；所述农业废弃物包括棉秸秆皮、椰壳、香蕉叶、菠萝叶。
[0030]
（3）离心控制带液量：将步骤（2）中浸过碱溶液的富木质素纤维在800 r/min的转速下离心5 min，控制富木质素纤维上的残留碱溶液质量与富木质素纤维干重之比为0.9:
1；（4）微波加热：将离心后的富木质素纤维在微波发生器中加热，功率300w，脱胶时间为1.5min，保持富木质素纤维在150℃范围内进行脱胶；（5）清洗：将步骤（4）脱胶后的富木质素纤维先在室温下的4%碱性水溶液中清洗20s，然后在清水中彻底清洗干净；（6）将清洗干净后的富木质素纤维在室温下干燥；（7）梳理：将干燥后的富木质素纤维在罗拉式梳理机上开松、梳理，得到细度小于24 dtex、强度高于3.0 cn/dtex的脱胶富木质素纤维。
[0031]
本发明还提供一种新型环保防霉抗菌疏水型海绵床垫的制备方法，包括海绵垫的制备和纺织外套的制备，其中，所述海绵垫的制备包括如下步骤：（a）将明胶和纯水以质量百分比1:9的比例配置10%明胶溶液；（b）按照配方，将脱胶富木质素纤维，壳聚糖，硅胶，抗菌剂和防霉剂加入明胶溶液内，并用适量水定容后搅拌2h，得到混合溶液；（c）向步骤（b）得到的混合溶液内加入发泡剂，搅拌发泡5小时，得到发泡液；（d）将步骤（c）中得到的发泡液导入模具中，自然冷却20h后得到环保防霉抗菌疏水型的海绵垫。
[0032]
（e）海绵垫制备完成后，将纺织外套套装在海绵垫的外侧，制得环保防霉抗菌疏水型海绵床垫。
[0033]
实施例2所述海绵垫的制备原料包括以下重量份数的物质：脱胶富木质素纤维65份，壳聚糖3份，明胶2份，硅胶15份，抗菌剂4份，防霉剂3份，发泡剂8份和适量水。
[0034]
所述海绵垫的制备包括如下步骤：（a）将明胶和纯水以质量百分比1:9的比例配置10%明胶溶液；（b）按照配方，将脱胶富木质素纤维，壳聚糖，硅胶，抗菌剂和防霉剂加入明胶溶液内，并用适量水定容后搅拌2h，得到混合溶液；（c）向步骤（b）得到的混合溶液内加入发泡剂，搅拌发泡5小时，得到发泡液；（d）将步骤（c）中得到的发泡液导入模具中，自然冷却20h后得到环保防霉抗菌疏水型的海绵垫。
[0035]
（e）海绵垫制备完成后，将纺织外套套装在海绵垫的外侧，制得环保防霉抗菌疏水型海绵床垫。
[0036]
实施例3所述海绵垫的制备原料包括以下重量份数的物质：脱胶富木质素纤维55份，壳聚糖3份，明胶2份，硅胶20份，抗菌剂4份，防霉剂3份，发泡剂5份和适量水。
[0037]
所述海绵垫的制备包括如下步骤：（a）将明胶和纯水以质量百分比1:9的比例配置10%明胶溶液；（b）按照配方，将脱胶富木质素纤维，壳聚糖，硅胶，抗菌剂和防霉剂加入明胶溶液内，并用适量水定容后搅拌2h，得到混合溶液；（c）向步骤（b）得到的混合溶液内加入发泡剂，搅拌发泡5小时，得到发泡液；（d）将步骤（c）中得到的发泡液导入模具中，自然冷却20h后得到环保防霉抗菌疏水型
的海绵垫。
[0038]
（e）海绵垫制备完成后，将纺织外套套装在海绵垫的外侧，制得环保防霉抗菌疏水型海绵床垫。
[0039]
制得的环保防霉抗菌疏水型海绵床垫的性能测试结果如表1所示：表1 实施例1实施例2实施例3吸水率（%）201019502030防霉率（%）969897海绵表面与水的接触角150
°-
170
°
155
°-
185
°
150
°-
170
°
拉伸断裂强度（mpa）737670弯曲强度（mpa）152158146大肠杆菌抑菌率（%）989998金黄色葡萄球菌抑菌率（%）999998
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以上所述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来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。