1.本发明属于功能乳胶制品技术领域，具体涉及一种艾草多中药多功能天然乳胶片材及其制备方法和应用。
背景技术：
2.天然乳胶制品是指从橡胶树上采集来的橡胶树汁，通过发泡、硫化等加工工艺生产出来的具有多种优良性能的产品。因其自然环保无污染，透气效果好，以及独特的柔软触觉和高弹性使其广泛应用于枕头、床垫、坐垫之类的生活用品。
3.随着人们生活水平的提高，对日用生活用品的功能要求也越来越多，除了需要具有原有的功能之外，对产品的健康保健功能也提出的新的要求。而目前对于天然乳胶片材的功能改性较少报道，主要原因在于乳胶片材的制备对于发泡工艺要求较高，功能添加剂(特别是无机功能添加剂)的加入会导致发泡性能的变化，造成发泡不均一，制品内部缺陷等问题，从而造成天然乳胶片材强度及耐用性的显著降低。
4.专利cn 106832455 a公开了一种能促进睡眠的乳胶发泡海绵。该乳胶发泡海绵，其原料按照质量份包含以下组分：100份天然胶乳、0.5～3.0份硫化剂、0.5～3.0份起泡剂和0.1～5.0份芳香植物精油微胶囊。该发明的乳胶发泡海绵制成的枕头或床垫，由于包含芳香植物精油微胶囊，能够缓释出芳香植物精油成分，从而能够促进舒缓神经、减轻压力、抚慰情绪以促进睡眠。该专利技术对乳胶发泡进行植物精油功能改性，但未对其发泡、强度及耐用性方面进行研究。专利cn 110435065 a公开了一种天然乳胶床垫的制造方法，针对现今天然乳胶床垫存在的抗氧化性差，防霉抗菌持久性不显著的问题，将纳米氧化锌水分散液与黄土石水分散液在超声波协助条件下进行研磨处理，在研磨的过程中，水分散液中的分散剂有效的吸附于纳米氧化性和黄土石粉末颗粒的表面和裂纹中，降低颗粒的表面能，平衡新生成表面和裂纹上的不饱和价键，阻止颗粒间氧键的形成，改善悬浮液流变性，促进裂纹的扩展，使研磨能够顺利进行，防止其在乳胶床垫制备中分散性差，发生团聚的现象。并采用壳聚糖与悬浮液中有效成分的相互结合，形成一种结构性能稳定的混合液，在发泡过程中可均匀的分散到天然乳胶中，可增强乳胶床垫的防霉抗菌性，并能有效的提高乳胶床垫的抗氧化、耐紫外老化性。然而该悬浮混合液制备方法复杂，产业化难度较高。专利cn 111138728 a公开了一种长效抗菌乳胶床垫的制备方法，通过将纳米银负载于纳米介孔tio2的孔内，并对纳米tio2进行季铵化，以制备抗菌效果优异且具有缓释效果的抗菌剂；并通过将制备的抗菌剂用于乳胶床垫的制备与后整理两个过程，从而制得具有长效抗菌作用的乳胶床垫。该专利同样未针对乳胶材料在发泡均匀性、强度及耐用性方面进行改进。
技术实现要素：
5.针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种艾草多中药多功能天然乳胶片材的制备方法。本发明制备方法通过加入艾草多中药提取液、无机功能纳米粒子赋予乳胶材料抗病毒、远红外、负离子、抗菌防霉、除醛除异味等健康保健
功效；通过加入阳离子改性硅橡胶增强粒子改善乳胶材料的力学性能和耐用性，同时协同阴离子表面活性剂达到良好的起泡性及稳泡性，提高发泡均匀性及稳定性，降低内部缺陷，提高产品质量。
6.本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的艾草多中药多功能天然乳胶片材。
7.本发明的再一目的在于提供上述艾草多中药多功能天然乳胶片材在枕头、床垫、床垫保护垫、坐垫等产品中的应用。
8.本发明目的通过以下技术方案实现：
9.一种艾草多中药多功能天然乳胶片材的制备方法，包括如下制备步骤：
10.(1)阳离子改性硅橡胶增强粒子的制备：
11.将羟基硅油溶解于有机溶剂中，然后加入气相二氧化硅搅拌分散均匀，在50～80℃温度下加入氨基三甲氧基硅烷进行交联反应，然后加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵进行阳离子化反应，产物经真空干燥脱除有机溶剂，得到阳离子改性硅橡胶增强粒子；
12.(2)艾草多中药多功能天然乳胶片材的制备：
13.将天然乳胶液与艾草多中药提取液、无机功能纳米粒子、硫化剂、阴离子表面活性剂和阳离子改性硅橡胶增强粒子搅拌混合均匀，然后通过机械搅拌起泡，得到发泡胶料；将发泡胶料注入到模具中加热硫化，冷却定型，切片，得到艾草多中药多功能天然乳胶片材。
14.进一步地，步骤(1)中所述羟基硅油为粘度(25℃)为50～500cst的低分子量羟基硅油；所述有机溶剂为异丙醇、苯或甲苯。羟基硅油分子量过高会导致交联密度不够，硅橡胶增强粒子之间产生黏连，无法得到分散性能良好的增强粒子。
15.进一步地，步骤(1)中所述气相二氧化硅的加入量为羟基硅油质量的5％～20％。本发明加入气相二氧化硅起到增强及成核的作用，并控制硅橡胶增强粒子的粒径，使其方便添加至乳胶体系中并达到增强效果。
16.进一步地，步骤(1)中所述氨基三甲氧基硅烷选自氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；氨基三甲氧基硅烷的加入量为羟基硅油质量的3％～12％。氨基三甲氧基硅烷的加入量过低会导致交联程度不够，硅橡胶增强粒子之间产生黏连，无法得到分散性能良好的增强粒子；氨基三甲氧基硅烷的加入量过高会导致成本增加。
17.进一步地，步骤(1)中所述2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的加入量为氨基三甲氧基硅烷摩尔量的0.5～1倍。本发明利用氨基三甲氧基硅烷的氨基与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的开环反应进行阳离子化，2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的加入量过高会导致过量单体难以除去，加入量过低会导致阳离子化程度不够，所得硅橡胶增强粒子的分散性及与阴离子表面活性剂协同作用的起泡性及稳泡性能降低。
18.进一步地，步骤(2)中所述艾草多中药提取液包括艾草及板蓝根、蒲公英、金银花、野菊花、大青叶、穿心莲、黄芩、黄连、黄柏、柴胡、贯众、连翘、虎杖、射干、大黄、鱼腥草、香薷、佩兰、侧柏叶、黄精、五味子、牛蒡子、防风、紫苏、马鞭草、冬凌草、苦参、玄参、白英、地肤子、蛇莓、牛黄、紫草、广陈皮、霍香、薄荷中至少一种中药成分的提取液；所述无机功能纳米粒子包括石墨烯，负离子粉(如电气石负离子粉、天然蛋白石矿粉等)，远红外粉(如蛭石原矿石粉、麦饭石原矿石粉、远红外陶瓷粉等)，抗菌防螨粉(银、铜、锌离子或氧化物粉等)，除
甲醛粉(纳米矿晶、二氧化钛等)、无机纳米除异味粉(氧化锌、二氧化钛、硅藻土等)中的至少一种。
19.进一步优选地，所述艾草多中药提取液的加入量为天然乳胶液质量的2％～10％；所述无机功能纳米粒子的加入量为天然乳胶液质量的0.5％～5％。
20.进一步地，步骤(2)中所述硫化剂由硫黄、活性剂氧化锌和促进剂px(乙基苯基二硫代氨基甲酸锌)组成。
21.进一步优选地，所述硫化剂的用量为天然乳胶液质量的0.8％～4％。
22.进一步地，步骤(2)中所述阴离子表面活性剂优选为脂肪酸盐(如月桂酸钠)、脂肪醇硫酸盐(如十二烷基硫酸钠)或烷基苯磺酸盐(如十二烷基苯磺酸钠)阴离子表面活性剂。
23.进一步优选地，所述阴离子表面活性剂的用量为天然乳胶液质量的0.5％～2％。
24.进一步地，步骤(2)中所述阳离子改性硅橡胶增强粒子的加入量为天然乳胶液质量的2％～8％。
25.进一步地，步骤(2)中所述机械搅拌起泡是指在150～350r/min转速及氮气保护条件下搅拌起泡5～30min。
26.进一步地，步骤(2)中所述加热硫化是指先在60～70℃预硫化1～2h，然后送入100～120℃蒸汽室中深度硫化1～4h。
27.一种艾草多中药多功能天然乳胶片材，通过上述方法制备得到。
28.上述艾草多中药多功能天然乳胶片材在枕头、床垫、床垫保护垫、坐垫等产品中的应用。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
30.(1)本发明将具有健康保健功能的艾草多中药提取液、无机功能纳米粒子加入到天然乳胶液中，通过特殊的发泡及硫化工艺，能够赋予天然乳胶片材远红外、负离子、抗菌防霉、抗病毒、除醛除异味等健康保健功效。
31.(2)本发明采用特定的阳离子改性硅橡胶增强粒子对乳胶发泡材料进行增强，可以显著改善乳胶材料的力学性能和耐用性；同时协同阴离子表面活性剂达到良好的起泡性及稳泡性，提高发泡均匀性及稳定性，降低内部缺陷，提高产品质量。
具体实施方式
32.下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
33.实施例1
34.本实施例的一种石墨烯负离子艾草多中药多功能天然乳胶片材的制备方法，包括如下制备步骤：
35.(1)阳离子改性硅橡胶增强粒子的制备：
36.按重量份计，将100份粘度(25℃)为120cst的羟基硅油溶解于异丙醇中，然后加入10份气相二氧化硅搅拌分散均匀，将体系加热至65～75℃，加入6份氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷进行交联反应1.5h，然后加入氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷摩尔量0.8倍的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵进行阳离子化反应3h，反应完成后将产物经真空干燥脱除溶剂，得到阳离子改性硅橡胶增强粒子。
37.(2)艾草多中药多功能天然乳胶片材的制备：
38.按重量份计，将100份天然乳胶液与5份艾草多中药提取液(艾草、板蓝根、蒲公英、金银花、野菊花、大青叶的水煎提取液)、3份无机功能纳米粒子(1份石墨烯及2份电气石负离子粉)、2份硫化剂(由1份硫黄、0.4份活性剂氧化锌和0.6份促进剂px组成)、1.5份阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和不同重量份步骤(1)所得阳离子改性硅橡胶增强粒子搅拌混合均匀，然后在200r/min转速及氮气保护条件下搅拌起泡20min，得到发泡胶料；将发泡胶料注入到模具中，先在60～70℃预硫化1h，然后送入105～110℃蒸汽室中深度硫化2h，冷却定型后切片，得到石墨烯负离子艾草多中药多功能天然乳胶片材。
39.1)为研究不同硅橡胶增强粒子加入量情况下对天然乳胶片材的影响，分别调整硅橡胶增强粒子的加入量为0重量份、1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份。测试所得天然乳胶发泡材料的泡孔均匀性(显微镜观察测试切片在一定范围内的泡孔完整性(以完整泡孔占所有泡孔的百分比)及均匀性(目测泡孔的大小均匀度，以优、良、差三个等级标准))、拉伸强度和断裂伸长率(gb/t 528-1998)，测试结果如下表1所示。
40.表1
41.增强粒子加入量泡孔完整性泡孔均匀性拉伸强度断裂伸长率054％差0.11mpa132％1％73％良0.17mpa176％2％88％优0.21mpa208％3％91％优0.24mpa225％4％94％优0.27mpa251％5％95％优0.29mpa260％6％95％优0.29mpa268％7％94％优0.30mpa259％8％93％优0.29mpa251％
42.由表1结果可知，通过在天然乳胶片材中加入阳离子改性硅橡胶增强粒子，可显著增强乳胶材料的力学强度。且可以看出，本发明加入阳离子改性硅橡胶增强粒子对乳胶的发泡性能影响显著，相比不加入阳离子改性硅橡胶增强粒子的情况下，本发明天然乳胶发泡材料的泡孔完整性及泡孔均匀性均明显改善，在阳离子改性硅橡胶增强粒子的加入量为天然乳胶液质量的2％～8％情况下，所得天然乳胶发泡材料的各项性能均达到较优水平。说明本发明的阳离子改性的硅橡胶增强粒子与阴离子表面活性剂协同作用，通过相反离子的缔合作用和疏水部分的相互作用，能够提高表面活性，达到良好的起泡性及稳泡性，从而显著提高产品质量。
43.2)为研究不同分子量(粘度)羟基硅油对所得硅橡胶增强粒子的影响，分别采用粘度(25℃)为50cst、100cst、200cst、500cst、1000cst的羟基硅油制备阳离子改性硅橡胶增强粒子，测试所得硅橡胶增强粒子的形态及粒径，并测试在5％加入量条件下对天然乳胶发泡材料增强效果的影响，结果如下表2所示。
44.表2
45.羟基硅油粘度50cst100cst200cst500cst1000cst形态及粒径50～400nm50～400nm100～500nm100～1000nm黏连结团
拉伸强度0.30mpa0.29mpa0.28mpa0.25mpa
‑‑‑‑
断裂伸长率273％270％256％244％
‑‑‑‑
46.由表2结果可见，羟基硅油的分子量过高会导致交联密度不够，硅橡胶增强粒子之间产生黏连结团，无法得到分散性能良好的增强粒子。
47.3)为研究不同交联剂加入量对所得硅橡胶增强粒子的影响，分别调整氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的加入量为1重量份、3重量份、5重量份、8重量份、10重量份、12重量份。测试所得硅橡胶增强粒子的形态及粒径，并测试在5％加入量条件下对天然乳胶片材增强效果的影响，结果如下表3所示。
48.表3
49.交联剂加入量1％3％5％8％10％12％形态及粒径黏连结团100～800nm100～500nm50～200nm10～100nm10～100nm拉伸强度
‑‑‑‑
0.26mpa0.27mpa0.29mpa0.30mpa0.31mpa断裂伸长率
‑‑‑‑
217％238％267％272％278％
50.由表3结果可见，交联剂加入量过低会导致交联程度不够，硅橡胶增强粒子之间产生黏连结团，分散性能降低，随着交联剂加入量的增加，所得硅橡胶增强粒子的粒径呈现降低的趋势，其在天然乳胶液中的分散性能更优，从而达到更好的增强力学性能的效果。
51.4)为研究不同阳离子化程度对所得硅橡胶增强粒子及天然乳胶片材性能的影响，分别调整2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的加入量为氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷摩尔量的0倍、0.3倍、0.5倍、0.6倍、0.7倍、0.9倍、1.0倍，测试所得硅橡胶增强粒子的粒径，并测试在5％加入量条件下对天然乳胶发泡材料增强效果的影响，结果如下表4所示。
52.表4
53.阳离子加入量00.3倍0.5倍0.6倍0.7倍0.9倍1.0倍粒径100～900nm50～800nm40～500nm40～200nm20～200nm10～100nm10～100nm泡孔完整性61％82％89％90％93％95％95％泡孔均匀性差良优优优优优拉伸强度0.24mpa0.25mpa0.27mpa0.28mpa0.28mpa0.29mpa0.29mpa断裂伸长率211％226％247％255％259％262％266％
54.由表4结果可知，阳离子化程度对所得硅橡胶增强粒子的粒径影响显著，其原因可能在于阳离子化程度越高，硅橡胶增强粒子在制备成核过程中的静电斥力越大，粒子间的黏连结团程度降低，从而使得粒径降低；同时其阳离子化程度越高，与阴离子表面活性剂的缔合作用越强，显著促进胶束在硅橡胶增强粒子表面形成，产生更高的表面活性，并最终改善其在天然乳胶液中的分散性能和达到更好的增强力学性能的效果。另外由发泡性能结果可知，发泡均匀性及稳定性的提高主要在于阳离子化，相比未阳离子化的硅橡胶增强粒子，本发明所得天然乳胶发泡材料的发泡均匀性及稳定性显著改善，且随着阳离子化程度的提高，这种改善效果越显著，说明本发明阳离子改性的硅橡胶增强粒子在阴离子表面活性剂作为发泡剂的情况下，通过相反离子的缔合作用和疏水部分的相互作用，能够提高表面活性，具有显著提高发泡均匀性及稳定性的技术效果。
55.实施例2
56.本实施例的一种抗菌远红外艾草多中药多功能天然乳胶片材的制备方法，包括如下制备步骤：
57.(1)阳离子改性硅橡胶增强粒子的制备：
58.按重量份计，将100份粘度(25℃)为350cst的羟基硅油溶解于异丙醇中，然后加入15份气相二氧化硅搅拌分散均匀，将体系加热至65～75℃，加入10份氨丙基三甲氧基硅烷进行交联反应2h，然后加入氨丙基三甲氧基硅烷摩尔量0.6倍的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵进行阳离子化反应3h，反应完成后将产物经真空干燥脱除溶剂，得到阳离子改性硅橡胶增强粒子。
59.(2)艾草多中药多功能天然乳胶片材的制备：
60.按重量份计，将100份天然乳胶液与5份艾草多中药提取液(艾草、板蓝根、蒲公英、金银花、野菊花、大青叶的水煎提取液)、2份无机功能纳米粒子(1份纳米氧化银抗菌粒子及1份远红外陶瓷粉)、3份硫化剂(由1.6份硫黄、0.6份活性剂氧化锌和0.8份促进剂px组成)、1.5份阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和5份步骤(1)所得阳离子改性硅橡胶增强粒子搅拌混合均匀，然后在300r/min转速及氮气保护条件下搅拌起泡15min，得到发泡胶料；将发泡胶料注入到模具中，先在60～70℃预硫化1h，然后送入95～100℃蒸汽室中深度硫化2h，冷却定型后切片，得到抗菌抗病毒艾草多中药多功能天然乳胶片材。
61.本实施例所得天然乳胶片材经测定泡孔完整性为94％，泡孔均匀性优，拉伸强度为0.28mpa，断裂伸长率为275％。
62.实施例3
63.本实施例的一种远红外抗菌防螨除异味艾草多中药多功能天然乳胶片材的制备方法，包括如下制备步骤：
64.(1)阳离子改性硅橡胶增强粒子的制备：
65.按重量份计，将100份粘度(25℃)为200cst的羟基硅油溶解于异丙醇中，然后加入5份气相二氧化硅搅拌分散均匀，将体系加热至65～75℃，加入4份二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷进行交联反应2h，然后加入氨丙基三甲氧基硅烷摩尔量0.9倍的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵进行阳离子化反应3h，反应完成后将产物经真空干燥脱除溶剂，得到阳离子改性硅橡胶增强粒子。
66.(2)艾草多中药多功能天然乳胶片材的制备：
67.按重量份计，将100份天然乳胶液与5份艾草多中药提取液(艾草、板蓝根、蒲公英、金银花、野菊花、大青叶的水煎提取液)、4份无机功能纳米粒子(2份远红外陶瓷粉及1份氧化锌抗菌防螨纳米粒子、1份硅藻土除异味粉)、2份硫化剂(由1份硫黄、0.2份活性剂氧化锌和0.8份促进剂px组成)、2份阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和5份步骤(1)所得阳离子改性硅橡胶增强粒子搅拌混合均匀，然后在300r/min转速及氮气保护条件下搅拌起泡15min，得到发泡胶料；将发泡胶料注入到模具中，先在60～70℃预硫化1h，然后送入110～115℃蒸汽室中深度硫化2h，冷却定型后切片，得到抗菌抗病毒艾草多中药多功能天然乳胶片材。
68.本实施例所得天然乳胶片材经测定泡孔完整性为95％，泡孔均匀性优，拉伸强度为0.29mpa，断裂伸长率为255％。
69.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。