一种抗菌型负离子软质聚氨酯泡沫及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多功能软质聚氨酯泡沫制备领域，具体涉及一种抗菌型负离子软质聚氨酯泡沫及其制备方法。
【背景技术】
[0002]软质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯软泡，是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料，由于其具有密度低、回弹性好、压缩残余形变小等优点，成为聚氨酯制品中用量最大的一类聚氨酯产品。聚氨酯软泡的主要用途包括以下几个方面:一是垫材，如座椅、沙发、床垫等，聚氨酯软泡是一种非常理想的垫材材料，垫材也是软泡用量最大的应用领域；二是吸音材料，开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能，可用作室内隔音材料；三是织物复合材料:垫肩、鞋垫、文胸海绵、化妆棉；玩具，等等。考虑到聚氨酯软质泡沫的应用大多与人体有关，因此，开发对人体有益的功能性聚氨酯软质泡沫成为行业的热点。
[0003]负离子粉是多种元素混合而成的矿物质，其具有热电性和压电性，温度和压力的微小变化，就会引起负离子粉成分之间的电势差，从而使空气中的分子发生电离产生电子，电子附着于其它未电离的分子上即产生负离子。负离子可以净化空气、消除空气中的异味和有害气体；可以刺激人体的大脑皮层，消除疲劳，促进人体的新陈代谢。因此，有效利用天然负离子粉体，开发对人体有益的聚氨酯软质泡沫产品具有重要的意义和经济价值。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种具有广谱抗菌和负离子保健双重功能的抗菌型负离子软质聚氨酯泡沫及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种抗菌型负离子软质聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤:
1)在惰性气体保护下，采用含乙烯基表面改性剂对天然负离子粉进行表面修饰，从而在负离子粉表面引入可参与自由基聚合反应的乙烯基，并保证负离子粉颗粒的稳定分散，得到表面含乙烯基天然负离子粉，所述含乙烯基表面改性剂的重量为天然负离子粉重量的5-100%，反应温度 25-100°C ；
2)在惰性气体保护下，采用常规的自由基聚合技术，在自由基引发剂存在下，引发叔胺单体-酰胺单体混合物在步骤I)得到的表面含乙烯基天然负离子粉表面共聚合，得到叔胺化负离子粉，所述叔胺单体-酰胺单体混合物中叔胺单体与酰胺单体的重量比为1-15:1，所述叔胺单体-酰胺单体混合物重量为天然负离子粉重量的50-1500%，所述自由基引发剂重量为叔胺单体-酰胺单体混合物重量的1-10 %，反应温度50-100°C ；
3)在惰性气体保护下，将步骤2)得到的叔胺化负离子粉与季铵盐化试剂反应，所述叔胺化负离子粉与季铵盐化试剂的重量比为1:3-10，反应温度25-100°C，所得产物经洗涤、干燥，得到季铵盐化负离子粉；
4)在反应釜中加入黄油聚醚(黄油PPG)以及上述季铵盐化负离子粉，在转速500-5000r/min下搅拌20_70min，然后在反应釜中依序加入水、开孔剂、液态氨、硅油和催化剂，在转速500-5000r/min下搅拌15-60 s ;然后在反应釜中继续加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI )，在转速500-5000r/min下搅拌15-60 s ;最后将反应釜中的物料倒入发泡模具中(具有一定容量和形状的不锈钢模具)；其中，反应釜中加入的物料的重量份数比如下:季铵盐化负离子粉 10份；
黄油聚醚10-35份；
水1.0-3.5 份；
开孔剂2.0-5.5份；
液态氨1.0-2.0份；
硅油35-80份；
催化剂0.25-0.5份；
二苯基甲烷二异氰酸酯50-100份；
6)将上述发泡模具在室温环境中自然陈化放置1.5-2.5小时后，得到抗菌型负离子软质聚氨酯泡沫。
[0006]所述步骤I)、2)、3)中的惰性气体为氮气、氩气或氦气。
[0007]所述步骤I)中，所述含乙烯基表面改性剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三叔丁基过氧硅烷或乙烯基三乙酰氧基硅烷。
[0008]所述步骤I)中，所述负离子粉为电气石粉、六环石粉、蛋白石粉、奇冰石粉或奇才石粉。
[0009]所述步骤2)中，所述自由基引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化二苯甲酰。
[0010]所述步骤2)中，所述叔胺单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或4-乙烯基吡啶。
[0011]所述步骤2)中，所述酰胺单体为丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、N, N-亚甲基双丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺。
[0012]所述步骤3)中，所述季铵盐化试剂为苄基溴、碘甲烷、溴乙烷、溴代正丁烷、溴代十二烷或硫酸二甲酯。
[0013]所述步骤4)中，所述开孔剂为韩国SK开孔剂，所述催化剂为有机胺催化剂。
[0014]本发明采用以上技术方案，首先采用乙烯基表面改性剂对天然负离子粉进行表面处理，得到表面含乙烯基天然负离子粉；再引发叔胺单体-酰胺单体混合物在所述表面含乙烯基负离子粉表面共聚合，得到叔胺化负离子粉；然后将叔胺化负离子粉与季铵盐化试剂反应，经处理得到季铵盐化负离子粉；最后将季铵盐化负离子粉加入含有黄油PPG的反应釜中，再加入各辅料及MDI，高速搅拌后倒入反应槽中，自然放置陈化得到抗菌型负离子软质聚氨酯泡沫。本发明采用集防广谱抗菌性能(季铵盐)和负离子保健性能于一体的添加剂填充改性软质聚氨酯泡沫，使制备的软质聚氨酯泡沫产品具有广谱抗菌和负离子保健双重功能。
[0015]本发明提出抗菌型负离子软质聚氨酯泡沫的设计方法，天然负离子粉表面共聚接枝季铵盐聚合物，将其用于改性软质聚氨酯泡沫，具有以下有益效果:(I)采用季铵盐聚合物对负离子粉进行表面改性，一方面可以提高负离子粉在聚合物基体中的分散及相容性，有效发挥负离子的性能，另一方面可以赋予负离子粉抗菌性能，从而使得改性软质聚氨酯泡沫具有广谱抗菌功能；(2)在负离子粉表面接枝聚合物分子链中引入聚丙烯酰胺链段，表面的氨基可以参与聚氨酯泡沫的聚合反应，从而使得负离子功能粉体和聚氨酯软质泡沫之间紧密相连，不容易脱落；(3)在软质聚氨酯泡沫中引入天然负离子粉，可以赋予软质聚氨酯泡沫负离子保健功能。
【具体实施方式】
[0016]一种抗菌型负离子软质聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤:
1)在惰性气体保护下，采用含乙烯基表面改性剂对天然负离子粉进行表面修饰，从而在负离子粉表面引入可参与自由基聚合反应的乙烯基，并保证负离子粉颗粒的稳定分散，得到表面含乙烯基天然负离子粉，所述含乙烯基表面改性剂的重量为天然负离子粉重量的5-100%，反应温度 25-100°C ；
2)在惰性气体保护下，采用常规的自由基聚合技术，在自由基引发剂存在下，引发叔胺单体-酰胺单体混合物在步骤I)得到的表面含乙烯基天然负离子粉表面共聚合，得到叔胺化负离子粉，所述叔胺单体-酰胺单体混合物中叔胺单体与酰胺单体的重量比为1-15:1，所述叔胺单体-酰胺单体混合物重量为天然负离子粉重量的50-1500%，所述自由基引发剂重量为叔胺单体-酰胺单体混合物重量的1-10 %，反应温度50-100°C ；
3)在惰性气体保护下，将步骤2)得到的叔胺化负离子粉与季铵盐化试剂反应，所述叔胺化负离子粉与季铵盐化试剂的重量比为1:3-10，反应温度25-100°C，所得产物经洗涤、干燥，得到季铵盐化负离子粉；
4)在反应釜中加入黄油PPG以及上述季铵盐化负离子粉，在转速500-5000r/min下搅拌20-70min，然后在反应釜中依序加入水、开孔剂、液态氨、硅油和催化剂，在转速500-5000r/min下搅拌15-60 s ;然后在反应釜中继续加入MDI，在转速500-5000r/min下搅拌15-60 s ;最后将反应釜中的物料倒入发泡模具中；其中，反应釜中加入的物料的重量份数比如下:
季铵盐化负离子粉 10份；
黄油PPG10-35份；
水1.0-3.5 份；
开孔剂2.0-5.5份；
液态氨1.0-2.0份；
硅油35-80份；
催化剂0.25-0.5份；
MDI50-100 份；
6)将上述发泡模具在室温环境中自然陈化放置1.5-2.5小时后，得到抗菌型负离子软质聚氨酯泡沫。
[0017]所述步骤I)、2)、3)中的惰性气体为氮气、氩气或氦气。
[0018]所述步骤I)中，所述含乙烯基表面改性剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三叔丁基过氧硅烷或乙烯基三乙酰氧基硅烷。
[0019]所述步骤I)中，所述负离子粉为电气石粉、六环石粉、蛋白石粉、奇冰石粉或奇才石粉。
[0020]所述步骤2)中，所述自由基引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化二苯甲酰。
[0021]所述步骤2)中，所述叔胺单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或4-乙烯基吡啶。
[0022]所述步骤2)中，所述酰胺单体为丙烯酰胺、2-甲基丙烯