本发明涉及海绵领域，尤其涉及一种环境友好且具备优良力学性能的复合气凝胶海绵。
背景技术：
海绵是一种极为常见的多孔材料，具有良好的吸水性，部分具有良好的弹性、变形恢复性等等性能，能够用于清洁物品或用于生产一些舒适柔软的座垫。
人们常用的海绵由木纤维素纤维或发泡塑料聚合物制成。另外，也有由海绵动物制成的天然海绵，大多数天然海绵用于身体清洁或绘画。另外，还有三类其他材料制成的合成海绵，分别为低密度聚醚(不吸水海绵)、聚乙烯醇(高吸水材料，无明显气孔)和聚酯。
目前来说，市场上海绵的生成成本与海绵密度呈正相关，密度越高成本也越高，但低密度海绵的物理性能往往不如高密度海绵，特别是在作为座垫等方面的使用，因而寻求一种低密度却有良好力学性能能够符合国际上座垫海绵所需力学性能标准的低密度高弹性海绵是一大发展方向。同时目前海绵的制备过程中产生的污染较大，海绵多为人造高聚物难以降解，发泡剂在发泡过程中对人造成危害、对环境造成污染，也是一个亟待解决的问题。
中国专利局于2017年2月15日公布了一个一种低密度高承载海绵及制作工艺的发明专利申请文件，申请公布号为cn106397711a，该发明专利通过降低海绵的发泡密度，使得生产相同体积的海绵时所需的生产物料大幅减少，降低了生产成本，另一方面选用了聚醚多元醇和聚合物多元醇提高了海绵的硬度，避免了因密度过低而造成物理性能下降的问题。但其仍存在海绵的制备过程中产生的污染较大，人造高聚物难以降解，发泡剂在发泡过程中对人造成危害、对环境造成污染的问题。
技术实现要素：
为解决上述高密度海绵生产成本过高，低密度海绵力学性能较差无法符合座垫海绵标准，且目前海绵的制备过程中产生的污染较大，人造高聚物难以降解，发泡剂在发泡过程中对人造成危害、对环境造成污染的问题，本发明提供了一种环境友好且具备优良力学性能的复合气凝胶海绵。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合气凝胶海绵，所述复合气凝胶海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：细菌纤维素100重量份，聚乙烯醇4～8重量份，聚乙二醇3～6重量份，十二烷基硫酸钠3.5～5.5重量份，辅助发泡剂0.35～0.85重量份，改性剂1.25～1.75重量份和添加剂10～15重量份。
作为优选，所述复合气凝胶海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：细菌纤维素100重量份，聚乙烯醇4.5～6.2重量份，聚乙二醇3.75～5.1重量份，十二烷基硫酸钠4.75～5.15重量份，辅助发泡剂0.45～0.6重量份，改性剂1.35～1.55重量份和添加剂12～13.75重量份。
作为优选，所述复合气凝胶海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：细菌纤维素100重量份，聚乙烯醇5.75重量份，聚乙二醇4.15重量份，十二烷基硫酸钠4.75重量份，辅助发泡剂0.515重量份，改性剂1.5重量份和添加剂12.5重量份。
细菌纤维素以纯纤维素的形式存在，具有与植物或海藻产生的纤维素类似的结构，其具有致密的三维网络结构，纤维直径在30～100nm之间，是植物纤维素纤维的1/10～1/100之间，其化学结构分子式中含有丰富的羟基基团，分子内和分子间又存在大量的氢键，且其分子中吡喃葡萄糖的相邻六个碳原子呈稳定的椅式结构，稳定性极佳，同时具备极高的弹性性能。因此，细菌纤维素具有几个独特的物理化学性质：低密度、高纯度、高结晶度、超精细纳米网络结构、高持水能力、高弹性模量、良好的生物相容性和生物合成的可调控性。
因此以细菌纤维素水凝胶块为基体材料制备海绵体，可使得所制备的海绵体具有极为优秀的力学性能和极为稳定的化学性质，并且生物相容性极为优秀，相较于普通海绵体的人造成分，其对人体危害几乎为零，并且在自然条件下可进行讲解，对环境极为友好，是一种绿色环保的基体材料。
作为优选，所述改性剂为玉米醇溶蛋白乙醇溶液。
作为优选，所述玉米醇溶蛋白乙醇溶液的制备方法包括以下制备步骤：
a-1)将玉米醇溶蛋白粉溶于80wt％的乙醇溶液配制成7.5～9.5kg/l的玉米醇溶蛋白乙醇溶液，并向玉米醇溶蛋白乙醇溶液中加入山梨醇、半乳糖和油酸，配制成混合液，其中玉米醇溶蛋白、山梨醇、半乳糖和油酸的使用量质量比为1：(0.2～0.255)：(0.185～0.21)：(0.25～0.4)；
a-2)利用碳酸氢钠将步骤1)所得混合液ph调节为8.2～8.5，置于65～75℃条件下进行磁力搅拌，搅拌转速为450～600r/min，搅拌时间为15～25min，脱气消泡后得到玉米醇溶蛋白乙醇溶液。
玉米醇溶蛋白是玉米中主要储藏蛋白，易溶于60～95wt％的乙醇，其由大量的非极性氨基酸组成，由于细菌纤维素中含有大量的氢键，因此其与细菌纤维素具有较高的适配性和相容性，并且玉米醇溶蛋白的分子之间及其与细菌纤维素之间以疏水建、氢键和二硫键连接在一起，极易形成薄膜，具有隔绝氧气和防水防潮等优点。
作为优选，所述添加剂为凤梨麻超微粉悬液。
作为优选，所述凤梨麻超微粉悬液的制备方法包括以下制备步骤：
b-1)将凤梨麻置于超微粉碎机中进行超微粉碎，粉碎时间15～60min，得到凤梨麻超微粉；
b-2)将步骤b-1)所得凤梨麻超微粉中加入至酪蛋白溶液中，所使用的酪蛋白溶液重量为凤梨麻重量的75～80％，搅拌均匀得到混合物；
b-3)向步骤b-2)所得混合物加入适量水搅拌，配制成总固含量为9～11％的凤梨麻超微粉悬液。
凤梨麻是一种力学性能极为优异的天然植物纤维材料，具有抗菌防臭、良好的吸附性能、易降解等特点，是一种健康绿色环保的天然材料。
凤梨麻具有纵向裂纹，表面粗糙，有突起，突起上有大量的孔洞，形成一种极小尺寸的三维结构，大大增加了其比表面积，使其具有良好的毛细效应、吸附性和透气性。
但由于凤梨麻是一种天然植物纤维，在很多情况下由于凤梨种植者不知其用途而对其进行焚烧或填埋等处理，使其废弃，既污染了环境又浪费了资源，因而本发明对凤梨麻的利用也是一种对环境的保护和资源的回收利用。
在细菌纤维素水凝胶块内加入凤梨麻能够在一定程度上实现对资源的回收利用，同时大大强化了细菌纤维素基体的力学性能。由于凤梨麻微粒与细菌纤维素结合，由于凤梨麻的比表面积大，与细菌纤维素结合作用好，对细菌纤维素基体中的网络结构的支撑作用比较大，能够起到缓冲效果，提升了细菌纤维素基体的回弹性能，并且增强泡沫恢复原形的能力，降低了压缩永久变形值。
作为优选，步骤b-1)所得凤梨麻超微粉的目数大于300目。
作为优选，步骤b-2)所述酪蛋白溶液为10wt％浓度的酪蛋白溶液。
作为优选，所述辅助发泡剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
以脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基硫酸钠替代了传统的油酸钾、硫酸铵、甘油等易造成污染或对人体产生不良影响的发泡剂，更具环保价值。十二烷基硫酸钠是一种阴离子表面活性剂，属于表面活性剂类发泡剂，能够有效降低液体的表面张力并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡进而组成泡沫群，具有极强的发泡能力，并且生物降解性在90％以上，在回收时可大程度降解而避免污染；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠又名为乙氧基化烷基硫酸钠、脂肪醇醚硫酸钠，同样是一种阴离子表面活性剂，对人体十分温和，并且在50℃以上或在弱酸性条件下即可分解，即发生水解，产生无公害物质，因而在回收时也可极大程度地避免污染环境，且在辅助发泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的协同作用下，十二烷基硫酸钠的发泡效果更优，其产生的气泡更加细密，有利于提高材料的力学性能。
本发明的有益效果是：
1)所用基体材料及其中大量组分均为绿色环保可降解材料，所制得的产品也更加绿色环保；
2)具有良好的生物相容性，制备过程和使用过程对人体无危害；
3)具有良好的化学稳定性；
4)具有极为优秀的弹性和抗氧化性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步清楚详细的描述说明。
实施例1
一种复合气凝胶海绵，所述复合气凝胶海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：
细菌纤维素100重量份，聚乙烯醇4重量份，聚乙二醇3重量份，十二烷基硫酸钠3.5重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.35重量份，改性剂1.25重量份和添加剂10重量份；
其中改性剂为玉米醇溶蛋白乙醇溶液，玉米醇溶蛋白乙醇溶液的制备方法包括以下制备步骤：
a-1)将玉米醇溶蛋白粉溶于80wt％的乙醇溶液配制成7.5kg/l的玉米醇溶蛋白乙醇溶液，并向玉米醇溶蛋白乙醇溶液中加入山梨醇、半乳糖和油酸，配制成混合液，其中玉米醇溶蛋白、山梨醇、半乳糖和油酸的使用量质量比为1：0.2：0.185：0.25；
a-2)利用碳酸氢钠将步骤1)所得混合液ph调节为8.2，置于65℃条件下进行磁力搅拌，搅拌转速为450r/min，搅拌时间为15min，脱气消泡后得到玉米醇溶蛋白乙醇溶液；
其中添加剂为凤梨麻超微粉悬液，凤梨麻超微粉悬液的制备方法包括以下制备步骤：
b-1)将凤梨麻置于超微粉碎机中进行超微粉碎，粉碎时间15min，得到300目的凤梨麻超微粉；
b-2)将步骤b-1)所得凤梨麻超微粉中加入至10wt％浓度的酪蛋白溶液中，所使用的酪蛋白溶液重量为凤梨麻重量的75％，搅拌均匀得到混合物；
b-3)向步骤b-2)所得混合物加入适量水搅拌，配制成总固含量为9％的凤梨麻超微粉悬液。
实施例2
一种复合气凝胶海绵，所述复合气凝胶海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：
细菌纤维素100重量份，聚乙烯醇8重量份，聚乙二醇6重量份，十二烷基硫酸钠5.5重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.85重量份，改性剂1.75重量份和添加剂15重量份；
其中改性剂为玉米醇溶蛋白乙醇溶液，玉米醇溶蛋白乙醇溶液的制备方法包括以下制备步骤：
a-1)将玉米醇溶蛋白粉溶于80wt％的乙醇溶液配制成9.5kg/l的玉米醇溶蛋白乙醇溶液，并向玉米醇溶蛋白乙醇溶液中加入山梨醇、半乳糖和油酸，配制成混合液，其中玉米醇溶蛋白、山梨醇、半乳糖和油酸的使用量质量比为1：0.255：0.21：0.4；
a-2)利用碳酸氢钠将步骤1)所得混合液ph调节为8.5，置于75℃条件下进行磁力搅拌，搅拌转速为600r/min，搅拌时间为25min，脱气消泡后得到玉米醇溶蛋白乙醇溶液；
其中添加剂为凤梨麻超微粉悬液，凤梨麻超微粉悬液的制备方法包括以下制备步骤：
b-1)将凤梨麻置于超微粉碎机中进行超微粉碎，粉碎时间60min，得到500目的凤梨麻超微粉；
b-2)将步骤b-1)所得凤梨麻超微粉中加入至10wt％浓度的酪蛋白溶液中，所使用的酪蛋白溶液重量为凤梨麻重量的80％，搅拌均匀得到混合物；
b-3)向步骤b-2)所得混合物加入适量水搅拌，配制成总固含量为11％的凤梨麻超微粉悬液。
实施例3
一种复合气凝胶海绵，所述复合气凝胶海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：
细菌纤维素100重量份，聚乙烯醇4.5重量份，聚乙二醇3.75重量份，十二烷基硫酸钠4.75重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.45重量份，改性剂1.35重量份和添加剂12重量份；
其中改性剂为玉米醇溶蛋白乙醇溶液，玉米醇溶蛋白乙醇溶液的制备方法包括以下制备步骤：
a-1)将玉米醇溶蛋白粉溶于80wt％的乙醇溶液配制成7.5kg/l的玉米醇溶蛋白乙醇溶液，并向玉米醇溶蛋白乙醇溶液中加入山梨醇、半乳糖和油酸，配制成混合液，其中玉米醇溶蛋白、山梨醇、半乳糖和油酸的使用量质量比为1：0.2：0.21：0.4；
a-2)利用碳酸氢钠将步骤1)所得混合液ph调节为8.5，置于65℃条件下进行磁力搅拌，搅拌转速为450r/min，搅拌时间为25min，脱气消泡后得到玉米醇溶蛋白乙醇溶液；
其中添加剂为凤梨麻超微粉悬液，凤梨麻超微粉悬液的制备方法包括以下制备步骤：
b-1)将凤梨麻置于超微粉碎机中进行超微粉碎，粉碎时间35min，得到600目的凤梨麻超微粉；
b-2)将步骤b-1)所得凤梨麻超微粉中加入至10wt％浓度的酪蛋白溶液中，所使用的酪蛋白溶液重量为凤梨麻重量的75％，搅拌均匀得到混合物；
b-3)向步骤b-2)所得混合物加入适量水搅拌，配制成总固含量为9％的凤梨麻超微粉悬液。
实施例4
一种复合气凝胶海绵，所述复合气凝胶海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：
细菌纤维素100重量份，聚乙烯醇6.2重量份，聚乙二醇5.1重量份，十二烷基硫酸钠5.15重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.6重量份，改性剂1.55重量份和添加剂13.75重量份；其中改性剂为玉米醇溶蛋白乙醇溶液，玉米醇溶蛋白乙醇溶液的制备方法包括以下制备步骤：
a-1)将玉米醇溶蛋白粉溶于80wt％的乙醇溶液配制成8.5kg/l的玉米醇溶蛋白乙醇溶液，并向玉米醇溶蛋白乙醇溶液中加入山梨醇、半乳糖和油酸，配制成混合液，其中玉米醇溶蛋白、山梨醇、半乳糖和油酸的使用量质量比为1：0.255：0.21：0.25；
a-2)利用碳酸氢钠将步骤1)所得混合液ph调节为8.2，置于75℃条件下进行磁力搅拌，搅拌转速为550r/min，搅拌时间为25min，脱气消泡后得到玉米醇溶蛋白乙醇溶液；
其中添加剂为凤梨麻超微粉悬液，凤梨麻超微粉悬液的制备方法包括以下制备步骤：
b-1)将凤梨麻置于超微粉碎机中进行超微粉碎，粉碎时间40min，得到300目的凤梨麻超微粉；
b-2)将步骤b-1)所得凤梨麻超微粉中加入至10wt％浓度的酪蛋白溶液中，所使用的酪蛋白溶液重量为凤梨麻重量的75％，搅拌均匀得到混合物；
b-3)向步骤b-2)所得混合物加入适量水搅拌，配制成总固含量为10％的凤梨麻超微粉悬液。
实施例5
一种复合气凝胶海绵，所述复合气凝胶海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：
细菌纤维素100重量份，聚乙烯醇5.75重量份，聚乙二醇4.15重量份，十二烷基硫酸钠4.75重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.515重量份，改性剂1.5重量份和添加剂12.5重量份；其中改性剂为玉米醇溶蛋白乙醇溶液，玉米醇溶蛋白乙醇溶液的制备方法包括以下制备步骤：
a-1)将玉米醇溶蛋白粉溶于80wt％的乙醇溶液配制成9kg/l的玉米醇溶蛋白乙醇溶液，并向玉米醇溶蛋白乙醇溶液中加入山梨醇、半乳糖和油酸，配制成混合液，其中玉米醇溶蛋白、山梨醇、半乳糖和油酸的使用量质量比为1：0.215：0.195：0.35；
a-2)利用碳酸氢钠将步骤1)所得混合液ph调节为8.2，置于75℃条件下进行磁力搅拌，搅拌转速为600r/min，搅拌时间为25min，脱气消泡后得到玉米醇溶蛋白乙醇溶液；
其中添加剂为凤梨麻超微粉悬液，凤梨麻超微粉悬液的制备方法包括以下制备步骤：
b-1)将凤梨麻置于超微粉碎机中进行超微粉碎，粉碎时间60min，得到300目的凤梨麻超微粉；
b-2)将步骤b-1)所得凤梨麻超微粉中加入至10wt％浓度的酪蛋白溶液中，所使用的酪蛋白溶液重量为凤梨麻重量的80％，搅拌均匀得到混合物；
b-3)向步骤b-2)所得混合物加入适量水搅拌，配制成总固含量为11％的凤梨麻超微粉悬液。
对实施例1～5产品进行检测，其部分检测结果如下：
1)抗氧化性检测：经检测实施例1～5复合气凝胶海绵在95℃条件下氧化48h后质量变化率≤0.5％；
2)回弹性能检测：经检测实施例1～5复合气凝胶海绵在经50mpa压力挤压后可完全复原；
3)弹性模量检测：经检测实施例1～5复合气凝胶海绵的弹性模量≥16mpa；
4)断裂伸长率检测：经检测实施例1～5复合气凝胶海绵的断裂伸长率≥380％。