本发明属于教学工具技术领域，具体涉及一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦及其制备方法。
背景技术：
随着科技的进步和对教学环境要求的提高，教学活动的环境也需要改善。目前，我国学校所使用的黑板仍然是以传统黑板为主，这种黑板的擦拭方法是手持黑板擦，在黑板上反复擦拭。这种黑板擦在擦拭黑板时，会造成粉笔灰漫天飞舞，不仅会影响人的心情，同时被吸入体内更会影响健康。因为每天上课要写板书，擦黑板粉笔灰经常把老师弄的蓬头垢面，尽管粉笔灰对人体并无大害，然而我国数以百万计的教师，每天都要用粉笔做板书，每天都生活在擦拭黑板后的粉笔灰中，仍可引起鼻、烟、喉部的不适。
目前，海绵黑板擦可以很好的解决这一问题，但是现有的海绵黑板擦存在不易清洗、易有脏水被压出、使用前需要蘸水擦拭及其使用时挤出的水量过多会造成黑板大面积潮湿，导致黑板不能立即使用等缺点，并不能很好的满足现阶段的需求。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其特征在于，按重量份组分如下：聚己二酸丁二醇酯10-15份、二苯基甲烷二异氰酸酯8-12份、1，4-丁二醇4-6份、偶氮二甲酰胺5-8份、聚丙烯酸酯4-7份、聚醚多元醇3-5份、表面活性剂2-3份、去离子水35-45份、多孔短纤维10-15份、二甲基乙醇胺5-10份、过氧化二异丙苯3-5份、羧甲基纤维素4-6份、有机硅油15-18份、催化剂0.5-1份。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述聚醚多元醇由分子量为800-2000的丙二醇聚醚合分子量为400-4000的三羟甲基丙烷聚醚按照1-2:1的重量比混合制备而成的。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述多孔短纤维的制备方法如下：将聚酯加热至255-280℃，待其熔融后加入纳米碳纤维，在转速为50-80r/min下混合搅拌1-2h，然后移入密闭容器中，减压至10-20kpa，同时将超临界二氧化碳通过计量泵注入到容器中，注入量为聚酯重量的15-30%，注入压力为5-10mpa，然后经中空型喷丝板喷出后进行冷却纺丝，即可制得多孔短纤维，其中，所述聚酯和纳米碳纤维的重量比为4-7:1，所述冷却为吹风冷却，风速为2.5-3.0m/s。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂，选自脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、异构十三碳醇醚、辛醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述催化剂是由辛酸亚锡和二月硅酸二丁基锡按照2-2.5:1的重量比混合制备而成的。
一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦的制备方法，具体步骤如下：
1）将聚己二酸丁二醇酯放入80-85℃烘箱中进行预热，将二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇均放入60-67℃烘箱中进行预热，将经过预热的物料混合后在转速为1000-1500r/min下搅拌3-5min，然后迅速倒入反应器中加热至70-75℃，恒温反应2-2.5h，待反应结束后移至120-130℃烘箱中进行熟化2-3h，即可制得改性聚氨酯；
2）将改性聚氨酯、偶氮二甲酰胺、聚丙烯酸酯、聚醚多元醇、表面活性剂、催化剂和去离子水混合后加热至30-35℃，在转速为100-200r/min下搅拌40-70min，制得物料a；
3）将二甲基乙醇胺、过氧化二异丙苯、多孔短纤维、羧甲基纤维素、有机硅油混合后加热至27-32℃，在转速为50-100r/min下搅拌混合30-50min，制得物料b；
4）将物料a和物料b混合后进行高速搅拌，然后置于模具中进行发泡，最后将发泡体嵌入到板擦的壳体中即可制得。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦的制备方法，其中，步骤1）中，所述预热的时间均为2-3min。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1.本发明提供黑板擦，以改性聚氨酯为主原料，在发泡剂偶氮二甲酰胺、粘合剂树脂聚丙烯酸酯以及聚醚多元醇的作用下与多孔短纤维进行复配，在改性聚氨酯的骨架结构下将多孔短纤维进行连接，从而形成具有很强吸水性和储水性的柔软海绵，其中的多孔短纤维是由聚酯熔融后与纳米碳纤维进行混合，然后通过注入超临界二氧化碳进行造孔，经冷却纺丝后制备而成的，添加的纳米碳纤维可以提高多孔短纤维的柔软性和耐腐蚀性，从而提高板擦的柔软性和耐用性，通过对聚酯和纳米碳纤维的熔融体进行造孔，使得经纺丝后的纤维内部形成许多分布均匀的空隙，从而赋予纤维具有很强的吸水性，同时，多孔短纤维内的孔隙又可以为水分提供储存环境，使其具有很好的储水性；聚醚多元醇则可以使海绵产生良好的压陷硬度，从而赋予海绵具有良好的回弹性；通过聚醚多元醇和多孔短纤维的协同作用，最终使得海绵在具有很强的吸水性和储水性的同时还具有优异的回弹性，而且在受到外力作用时，储存的水分会释放出来湿润黑板上的字迹，从而达到减少粉尘飞扬的目的，并且，改性聚氨酯是由聚氨酯预聚体在扩链剂1,4-丁二醇的作用下进行改性，增加其硬段含量，使得聚氨酯的强度增强，从而提高海绵的拉伸强度，使得黑板擦在使用时由于所受外力较小，使其储存的水分释放量较少，从而避免出现黑板大面积潮湿的现象，最终达到黑板在擦拭后可以立即使用的目的。
2.本发明提供的黑板擦，通过各组分之间的协同作用，使得制备的黑板擦易于清洗，具有很强的吸水性、储水性以及优异的回弹性，并且由于黑板擦具有很好的拉伸强度，使其在使用时释放的水分较少，从而达到速干的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其特征在于，按重量份组分如下：聚己二酸丁二醇酯10份、二苯基甲烷二异氰酸酯8份、1，4-丁二醇4份、偶氮二甲酰胺5份、聚丙烯酸酯4份、聚醚多元醇3份、表面活性剂2份、去离子水35份、多孔短纤维10份、二甲基乙醇胺5份、过氧化二异丙苯3份、羧甲基纤维素4份、有机硅油15份、催化剂0.5份。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述聚醚多元醇由分子量为800-2000的丙二醇聚醚合分子量为400-4000的三羟甲基丙烷聚醚按照1:1的重量比混合制备而成的。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述多孔短纤维的制备方法如下：将聚酯加热至255℃，待其熔融后加入纳米碳纤维，在转速为50r/min下混合搅拌2h，然后移入密闭容器中，减压至10kpa，同时将超临界二氧化碳通过计量泵注入到容器中，注入量为聚酯重量的15%，注入压力为5mpa，然后经中空型喷丝板喷出后进行冷却纺丝，即可制得多孔短纤维，其中，所述聚酯和纳米碳纤维的重量比为4:1，所述冷却为吹风冷却，风速为2.5m/s。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂，选自脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、异构十三碳醇醚、辛醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述催化剂是由辛酸亚锡和二月硅酸二丁基锡按照2:1的重量比混合制备而成的。
一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦的制备方法，具体步骤如下：
1）将聚己二酸丁二醇酯放入80℃烘箱中进行预热，将二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇均放入60℃烘箱中进行预热，将经过预热的物料混合后在转速为1000r/min下搅拌5min，然后迅速倒入反应器中加热至70℃，恒温反应2.5h，待反应结束后移至120℃烘箱中进行熟化3h，即可制得改性聚氨酯；
2）将改性聚氨酯、偶氮二甲酰胺、聚丙烯酸酯、聚醚多元醇、表面活性剂、催化剂和去离子水混合后加热至30℃，在转速为100r/min下搅拌70min，制得物料a；
3）将二甲基乙醇胺、过氧化二异丙苯、多孔短纤维、羧甲基纤维素、有机硅油混合后加热至27℃，在转速为50r/min下搅拌混合50min，制得物料b；
4）将物料a和物料b混合后进行高速搅拌，然后置于模具中进行发泡，最后将发泡体嵌入到板擦的壳体中即可制得。
作为优选，其中，步骤1）中，所述预热的时间均为2min。
实施例2
一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其特征在于，按重量份组分如下：聚己二酸丁二醇酯12份、二苯基甲烷二异氰酸酯10份、1，4-丁二醇5份、偶氮二甲酰胺7份、聚丙烯酸酯5份、聚醚多元醇4份、表面活性剂2份、去离子水40份、多孔短纤维12份、二甲基乙醇胺7份、过氧化二异丙苯4份、羧甲基纤维素5份、有机硅油17份、催化剂0.7份。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述聚醚多元醇由分子量为800-2000的丙二醇聚醚合分子量为400-4000的三羟甲基丙烷聚醚按照1.5:1的重量比混合制备而成的。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述多孔短纤维的制备方法如下：将聚酯加热至270℃，待其熔融后加入纳米碳纤维，在转速为70r/min下混合搅拌1.5h，然后移入密闭容器中，减压至15kpa，同时将超临界二氧化碳通过计量泵注入到容器中，注入量为聚酯重量的23%，注入压力为7mpa，然后经中空型喷丝板喷出后进行冷却纺丝，即可制得多孔短纤维，其中，所述聚酯和纳米碳纤维的重量比为5:1，所述冷却为吹风冷却，风速为2.7m/s。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂，选自脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、异构十三碳醇醚、辛醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述催化剂是由辛酸亚锡和二月硅酸二丁基锡按照2.3:1的重量比混合制备而成的。
一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦的制备方法，具体步骤如下：
1）将聚己二酸丁二醇酯放入82℃烘箱中进行预热，将二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇均放入64℃烘箱中进行预热，将经过预热的物料混合后在转速为1200r/min下搅拌4min，然后迅速倒入反应器中加热至73℃，恒温反应2.3h，待反应结束后移至125℃烘箱中进行熟化2.5h，即可制得改性聚氨酯；
2）将改性聚氨酯、偶氮二甲酰胺、聚丙烯酸酯、聚醚多元醇、表面活性剂、催化剂和去离子水混合后加热至32℃，在转速为150r/min下搅拌50min，制得物料a；
3）将二甲基乙醇胺、过氧化二异丙苯、多孔短纤维、羧甲基纤维素、有机硅油混合后加热至30℃，在转速为70r/min下搅拌混合40min，制得物料b；
4）将物料a和物料b混合后进行高速搅拌，然后置于模具中进行发泡，最后将发泡体嵌入到板擦的壳体中即可制得。
作为优选，其中，步骤1）中，所述预热的时间均为2min。
实施例3
一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其特征在于，按重量份组分如下：聚己二酸丁二醇酯15份、二苯基甲烷二异氰酸酯12份、1，4-丁二醇6份、偶氮二甲酰胺8份、聚丙烯酸酯7份、聚醚多元醇5份、表面活性剂3份、去离子水45份、多孔短纤维15份、二甲基乙醇胺10份、过氧化二异丙苯5份、羧甲基纤维素6份、有机硅油18份、催化剂1份。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述聚醚多元醇由分子量为800-2000的丙二醇聚醚合分子量为400-4000的三羟甲基丙烷聚醚按照2:1的重量比混合制备而成的。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述多孔短纤维的制备方法如下：将聚酯加热至280℃，待其熔融后加入纳米碳纤维，在转速为80r/min下混合搅拌1h，然后移入密闭容器中，减压至20kpa，同时将超临界二氧化碳通过计量泵注入到容器中，注入量为聚酯重量的30%，注入压力为10mpa，然后经中空型喷丝板喷出后进行冷却纺丝，即可制得多孔短纤维，其中，所述聚酯和纳米碳纤维的重量比为7:1，所述冷却为吹风冷却，风速为3.0m/s。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂，选自脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、异构十三碳醇醚、辛醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。
优选地，一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦，其中，所述催化剂是由辛酸亚锡和二月硅酸二丁基锡按照2.5:1的重量比混合制备而成的。
一种可减少粉尘污染的速干型海绵黑板擦的制备方法，具体步骤如下：
1）将聚己二酸丁二醇酯放入85℃烘箱中进行预热，将二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇均放入67℃烘箱中进行预热，将经过预热的物料混合后在转速为1500r/min下搅拌3min，然后迅速倒入反应器中加热至75℃，恒温反应2h，待反应结束后移至130℃烘箱中进行熟化2h，即可制得改性聚氨酯；
2）将改性聚氨酯、偶氮二甲酰胺、聚丙烯酸酯、聚醚多元醇、表面活性剂、催化剂和去离子水混合后加热至35℃，在转速为200r/min下搅拌40min，制得物料a；
3）将二甲基乙醇胺、过氧化二异丙苯、多孔短纤维、羧甲基纤维素、有机硅油混合后加热至32℃，在转速为100r/min下搅拌混合30min，制得物料b；
4）将物料a和物料b混合后进行高速搅拌，然后置于模具中进行发泡，最后将发泡体嵌入到板擦的壳体中即可制得。
作为优选，其中，步骤1）中，所述预热的时间均为3min。
对比例1：去除步骤1）中的1,4-丁二醇，其余与实施例1相同。
对比例2：去除步骤2）中的聚醚多元醇，其余与实施例1相同。
对比例3：去除步骤3）中的多孔短纤维，其余与实施例1相同。
试验例：分别使用实施例1-3和对比例1-3提供的黑板擦擦拭黑板，对照组选用普通的海绵黑板擦，擦拭后观察黑板水渍及其清洁情况，结果如表一所示：
表一
注：清洁度为黑板擦擦拭黑板一遍，黑板的干净情况；
黑板擦擦拭一块黑板并使其干净，使用次数记为1。
从表一可以看出，本发明提供的黑板擦擦拭黑板，只需擦拭一遍就可以使黑板干净，并且擦拭后黑板上未出现水滴，具有快干的效果，并且可以多次连续使用，减少清洗的次数。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。