本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料及其制备工艺。
背景技术：
聚氨酯发泡材料已广泛地应用于人的日常家居生活中，如床垫、沙发、抱枕、汽车坐垫、枕头及软装等，大多是利用其多孔、富有弹性的特性给人以柔软舒适感而为之，但是现有的聚氨酯发泡材料虽能吸收水分却不易散发水分，因此极易纳污发臭繁殖病菌和滋生螨虫，不利于卫生，给人们的健康带来安全隐患。目前普遍采用太阳直晒的方式对聚氨酯发泡材料进行杀螨除菌，杀螨除菌效率低，且其效果维持的时间很短，无法从根本上杀菌和除螨。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，以缓解了现有聚氨酯发泡材料普遍采用太阳直晒的方式进行杀螨除菌，杀螨除菌效率低，且其效果维持的时间很短，无法从根本上杀菌和除螨的技术问题。
本发明提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料，主要由按质量份数计的如下原料制备而成：聚醚多元醇80-100份，异氰酸酯45-65份，扩链剂2-10份，水2-7份，硅油1-8份，锡催化剂0.1-0.5份，胺催化剂0.3-0.8份，活性炭3-10份，氧化锌5-10份，伊维菌素1-5份。
进一步的，所述杀螨除菌聚氨酯发泡材料，主要由按质量份数计的如下原料制备而成：聚醚多元醇90-100份，异氰酸酯50-60份，扩链剂4-8份，水4-5份，硅油3-6份，锡催化剂0.2-0.3份，胺催化剂0.3-0.8份，活性炭5-8份，氧化锌5-10份，伊维菌素1-5份。
进一步的，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、乙二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、四甲基苯二甲苯二异氰酸酯中的至少一种，优选为甲苯二异氰酸酯。
进一步的，所述锡催化剂选自二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、草酸亚锡、二烷基二马来酸锡、二(十二烷基硫)二丁基锡或二醋酸二丁基锡中的至少一种，优选为辛酸亚锡。
进一步的，所述扩链剂选自二乙醇胺、三乙醇胺、n-甲基二乙醇胺、n-乙基二乙醇胺、n-丙基二乙醇胺、n-丁基二乙醇胺、二甲基乙醇胺中的至少一种，优选为二乙醇胺。
进一步的，所述胺催化剂选自二甲基乙醇胺、n,n-二甲基甲酰胺、三乙烯二胺、二烷基哌嗪、烷基咪唑和五甲基二乙烯三胺中的至少一种，优选为五甲基二乙烯三胺。
所述活性炭的粒径为200-300目，所述氧化锌的粒径为300-1000目，所述伊维菌素的粒径为500-800目。
本发明的目的之二在于提供上述杀螨除菌聚氨酯发泡材料的制备工艺，以缓解了现有聚氨酯发泡材料普遍采用太阳直晒的方式进行杀螨除菌，杀螨除菌效率低，且其效果维持的时间很短，无法从根本上杀菌和除螨的技术问题。
本发明提供的杀螨除均聚氨酯发泡材料的制备工艺，包括如下步骤：
(a)将聚醚多元醇、异氰酸酯、活性炭、氧化锌和伊维菌素混合均匀，发生聚合反应，生成杀螨除菌聚氨酯预聚物；
(b)将杀螨除菌聚氨酯预聚物与水及余量的异氰酸酯混合均匀，进行发泡反应，生成杀螨除菌聚氨酯发泡预聚物；
(c)将杀螨除菌聚氨酯发泡预聚物、余量的杀螨除菌聚氨酯预聚物、锡催化剂、扩链剂和胺催化剂混合均匀，进行聚合和发泡反应，即制得杀螨除菌聚氨酯发泡材料。
进一步的，在步骤(a)中，先将聚醚多元醇、活性炭、氧化锌和伊维菌素混合均匀，再加入异氰酸酯混合均匀。
进一步的，上述杀螨除菌聚氨酯发泡材料的制备工艺，还包括设置于步骤(c)之后的步骤(d)，将杀螨除菌聚氨酯发泡材料进行乳化和发白。
本发明提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料，通过聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂、水、硅油、锡催化剂、胺催化剂、活性炭、氧化锌、伊维菌素协同反应，使得杀螨除菌聚氨酯发泡材料不仅能够吸附甲醛气体，净化空气，而且能够杀灭螨虫和细菌，且效果持久，能够从根本上杀菌和除螨，从而为人们的健康提供保证。
本发明提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料的制备工艺，步骤简单，操作方便，能够节约大量的人力和物力，满足工业大生产的需要。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，主要由按质量份数计的如下原料制备而成：聚醚多元醇80-100份，异氰酸酯45-65份，扩链剂2-10份，水2-7份，硅油1-8份，锡催化剂0.1-0.5份，胺催化剂0.3-0.8份，活性炭3-10份，氧化锌5-10份，伊维菌素1-5份。
本发明提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料，通过聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂、水、硅油、锡催化剂、胺催化剂、活性炭、氧化锌、伊维菌素协同反应，使得杀螨除菌聚氨酯发泡材料不仅能够吸附甲醛气体，净化空气，而且能够杀灭螨虫和细菌，且效果持久，能够从根本上杀菌和除螨，从而为人们的健康提供保证。
本发明提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料能够用于床垫、沙发、抱枕和汽车坐垫等家居生活领域中，同时还能够用于家居装饰和车厢夹层等领域中。
在本发明中，聚醚多元醇的典型但非限制性的质量份数如为81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98或99份。
异氰酸酯的典型但非限制性的质量份数如为46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63或64份。
扩链剂的典型但非限制性的质量份数如为2.2、2.4、2.6、2.8、3、3.2、3.4、3.6、3.8、4、4.2、4.4、4.6、4.8、5、5.2、5.4、5.6、5.8、6、6.2、6.4、6.6、6.8、7、7.2、7.4、7.6、7.8、8、8.2、8.4、8.6、8.8、9、9.2、9.4、9.6或9.8份。
水的典型但非限制性的质量份数如为2.2、2.4、2.6、2.8、3、3.2、3.4、3.6、3.8、4、4.2、4.4、4.6、4.8、5、5.2、5.4、5.6、5.8、6、6.2、6.4、6.6或6.8份。
硅油的典型但非限制性的质量份数如为1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.6、2.8、3、3.2、3.4、3.6、3.8、4、4.2、4.4、4.6、4.8、5、5.2、5.4、5.6、5.8、6、6.2、6.4、6.6、6.8、7、7.2、7.4、7.6或7.8份。
在本发明中，硅油作为表面活性剂，以使得各原料混合的更加均匀。
锡催化剂的典型但非限制性的质量份数如为0.12、0.14、0.16、0.18、0.2、0.22、0.24、0.26、0.28、0.3、0.32、0.34、0.36、0.38、0.4、0.42、0.44、0.46或0.48份。
胺催化剂的典型但非限制性的质量份数如为0.32、0.34、0.36、0.38、0.4、0.42、0.44、0.46、0.48、0.5、0.52、0.54、0.56、0.58、0.6、0.62、0.64、0.66、0.68、0.7、0.72、0.74、0.76或0.78份。
活性炭的典型但非限制性的质量份数如为3.2、3.4、3.6、3.8、4、4.2、4.4、4.6、4.8、5、5.2、5.4、5.6、5.8、6、6.2、6.4、6.6、6.8、7、7.2、7.4、7.6、7.8、8、8.2、8.4、8.6、8.8、9、9.2、9.4、9.6或9.8份。
活性炭是一种黑色多孔的固体炭质，其比表面积在500-1700m2/g间，具有很强的吸附性能，能够有效吸附空气中的有毒有害气体。
在本发明的优选实施方式中，活性炭为200-300目颗粒状。
氧化锌的典型但非限制性的质量份数如为5.2、5.4、5.6、5.8、6、6.2、6.4、6.6、6.8、7、7.2、7.4、7.6、7.8、8、8.2、8.4、8.6、8.8、9、9.2、9.4、9.6或9.8份。
氧化锌具有优良的抗菌功能，尤其是纳米氧化锌的抗菌作用更优，其能够与菌体表面发生相互作用，破坏细菌的细胞壁，使菌体的内容物释放，最终导致细菌死亡。
伊维菌素的典型但非限制性的质量份数如为1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.6、2.8、3、3.2、3.4、3.6、3.8、4、4.2、4.4、4.6或4.8份。
伊维菌素是由阿维链霉菌发酵产生的半合成大环内脂类多组分抗生素，是新型的广谱、高效、低毒、安全抗生素类抗寄生虫药，对体内外寄生虫特别是线虫和节肢动物均有良好驱杀作用，对盘尾丝虫的微丝呦有效，对仅处于肠道的粪圆线虫也有效。伊维菌素通过与无脊动物神经细胞与肌肉细胞中谷氨酸为阀门的氯离子通道的高亲和力结合，从而导致细胞膜对氯离子通透性的增加，引起神经细胞或肌肉细胞超极化，使寄生虫麻痹或死亡。
在本发明的优选实施方式中，异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、乙二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、四甲基苯二甲苯二异氰酸酯中的至少一种，优选为甲苯二异氰酸酯。
当异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯时，其所制得的杀螨除菌聚氨酯发泡材料的强度更高，性能更优异。
在本发明的优选实施方式中，锡催化剂选自二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、草酸亚锡、二烷基二马来酸锡、二(十二烷基硫)二丁基锡或二醋酸二丁基锡中的至少一种。
在本发明中，通过选用锡催化剂能够显著提高聚醚多元醇与异氰酸酯进行聚氨酯化的进程，缩短制备周期，尤其是当锡催化剂为辛酸亚锡时，其聚氨酯化的反应进程更快，制备周期更短。
在本发明的优选实施方式中，所述扩链剂选自二乙醇胺、三乙醇胺、n-甲基二乙醇胺、n-乙基二乙醇胺、n-丙基二乙醇胺、n-丁基二乙醇胺、二甲基乙醇胺中的至少一种，优选为二乙醇胺。
在本发明中，通过加入扩链剂，使得氨酯化反应进行的更加充分，所制得杀螨除菌聚氨酯材料的强度更高，性能更优异，尤其是当扩链剂为二乙醇胺时，效果更佳。
在本发明的优选实施方式中，胺催化剂选自二甲基乙醇胺、n,n-二甲基甲酰胺、三乙烯二胺、二烷基哌嗪、烷基咪唑和五甲基二乙烯三胺中的至少一种，优选为五甲基二乙烯三胺。
通过加入胺催化剂，使得胺催化剂与锡催化剂相互协同，使得氨酯化反应进行的效率更高，尤其是当胺催化剂为五甲基二乙烯三胺时，其催化效果更佳。
在本发明的优选实施方式中，活性炭的粒径为200-300目，氧化锌的粒径为300-1000目，伊维菌素的粒径为500-800目。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了上述杀螨除菌聚氨酯发泡材料的制备工艺，包括如下步骤：
(a)将聚醚多元醇、异氰酸酯、活性炭、氧化锌和伊维菌素混合均匀，发生聚合反应，生成杀螨除菌聚氨酯预聚物；
(b)将杀螨除菌聚氨酯预聚物与水及余量的异氰酸酯混合均匀，进行发泡反应，生成杀螨除菌聚氨酯发泡预聚物；
(c)将杀螨除菌聚氨酯发泡预聚物、余量的杀螨除菌聚氨酯预聚物、锡催化剂、扩链剂和胺催化剂混合均匀，进行聚合和发泡反应，即制得杀螨除菌聚氨酯发泡材料。
本发明提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料的制备工艺，步骤简单，操作方便，能够节约大量的人力和物力，满足工业大生产的需要。
在本发明的优选实施方式中，在步骤(a)中，先将聚醚多元醇、活性炭、氧化锌和伊维菌素混合均匀，再加入异氰酸酯混合均匀。
通过先将聚醚多元醇、活性炭、氧化锌和伊维菌素混合均匀，使得氧化锌和伊维菌素在活性炭的吸附作用下，均匀稳定吸附于活性炭上，从而使得活性炭在负载氧化锌和伊维菌素的同时均匀稳定悬浮于聚醚多元醇中；然后再加入异氰酸酯进行交联反应，以保证负载氧化锌和伊维菌素的活性炭均匀稳定分散于生成的聚氨酯预聚物中。
在本发明的优选实施方式中，活性炭的粒径为200-300目，氧化锌为300-1000目，伊维菌素的粒径为500-800目。
在本发明的优选实施方式中，将聚醚多元醇、活性炭、氧化锌和伊维菌素混合均匀后，在室温下保持恒温，并持续搅拌，再加入异氰酸酯并持续搅拌分散，生成杀螨除菌聚氨酯预聚物。
在本发明的优选实施方式中，在步骤(b)中，将杀螨除菌预聚物与水及余量的异氰酸酯在搅拌器的搅拌下混合均匀，进行发泡反应，其搅拌器的转速为4500-5500r/min，反应时间为2-3s。
需要说明的是，在进行发泡反应时，本领域技术人员可以根据需要加入适量常规发泡剂，在此不再赘述。
在本发明的优选实施方式中，还包括设置于步骤(c)之后的步骤(d)，将杀螨除菌聚氨酯发泡材料进行乳化和发白。
步骤(d)在发泡箱中进行，通过对杀螨除菌聚氨酯发泡材料进行乳化和发白，使得杀螨除菌聚氨酯发泡材料的性能更加优异。
在本发明的优选实施方式中，乳化和发白的时间为60-150s。
为了便于理解，下面结合实施例和对比例对本发明提供的技术方案作进一步描述。
实施例1
本实施例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，主要由按质量份数计的如下原料制备而成：聚醚多元醇80份，二苯基甲烷二异氰酸酯65份，二甲基乙醇胺2份，水7份，硅油1份，二丁基锡二月桂酸酯5份，二甲基乙醇胺3份，活性炭10份，氧化锌5份，伊维菌素5份。
实施例2
本实施例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，主要由按质量份数计的如下原料制备而成：聚醚多元醇100份，乙二异氰酸酯45份，n-甲基二乙醇胺10份，水2份，硅油8份，草酸亚锡0.1份，三乙基二胺0.8份，活性炭3份，氧化锌10份，伊维菌素1份。
实施例3
本实施例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，主要由按质量份数计的如下原料制备而成：聚醚多元醇90份，甲苯异氰酸酯60份，三乙醇胺4份，水5份，硅油3份，辛酸亚锡0.3份，二烷基哌嗪0.5份，活性炭8份，氧化锌5份，伊维菌素4份。
实施例4
本实施例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，主要由按质量份数计的如下原料制备而成：聚醚多元醇100份，甲苯二异氰酸酯50份，二乙醇胺8份，水4份，硅油3份，辛酸亚锡0.2份，五甲基二乙烯三胺0.6份，活性炭5份，氧化锌10份，伊维菌素2份。
实施例5
本实施例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，主要由按质量份数计的如下原料制备而成：聚醚多元醇95份，甲苯二异氰酸酯55份，二乙醇胺6份，水4份，硅油3份，辛酸亚锡0.2份，五甲基二乙烯三胺0.5份，活性炭7份，氧化锌7份，伊维菌素3份。
上述实施例1-5所提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料的制备工艺，按照如下步骤进行：
(a)先将聚醚多元醇、活性炭、氧化锌和伊维菌素混合均匀，再加入异氰酸酯混合均匀，发生聚合反应，生成杀螨除菌聚氨酯预聚物；
(b)将杀螨除菌聚氨酯预聚物与水及余量的异氰酸酯混合均匀，进行发泡反应，生成杀螨除菌聚氨酯发泡预聚物；
(c)将杀螨除菌聚氨酯发泡预聚物、余量的杀螨除菌聚氨酯预聚物、锡催化剂、扩链剂和胺催化剂混合均匀，进行聚合和发泡反应，即制得杀螨除菌聚氨酯发泡材料。
(d)将所制得的杀螨除菌聚氨酯发泡材料进行乳化和发白。
对比例1
本对比例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，本对比例与实施例5的不同之处在于，活性炭为1份，氧化锌为3份，伊维菌素为13份。
对比例2
本对比例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，本对比例与实施例5的不同之处在于，活性炭为14份，氧化锌为2.5份，伊维菌素为0.5份。
对比例3
本对比例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，本对比例与实施例5的不同之处在于，未添加活性炭。
对比例4
本对比例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，本对比例与实施例5的不同之处在于，未添加氧化锌。
对比例5
本对比例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，本对比例与实施例5的不同之处在于，未添加伊维菌素。
对比例6
本对比例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，本对比例与实施例5的不同之处在于，未添加伊维菌素和氧化锌。
对比例7
本对比例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，本对比例与实施例5的不同之处在于，未添加伊维菌素和活性炭。
对比例8
本对比例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，本对比例与实施例5的不同之处在于，未添加活性炭和氧化锌。
对比例9
本对比例提供了一种杀螨除菌聚氨酯发泡材料，本对比例与实施例5的不同之处在于，未添加活性炭、氧化锌和伊维菌素。
上述对比例1-9提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料的制备工艺同实施例5，在此不再赘述。
将上述实施例1-5和对比例1-9提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料进行泡孔结构、拉伸强度、压缩强度、缺口冲击强度和甲醛吸附值测试，测试结果如表1所示：
表1杀螨除菌聚氨酯发泡材料性能数据表
从表1可以看出实施例1-5提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料通过聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂、水、硅油、锡催化剂、胺催化剂、活性炭、氧化锌、伊维菌素协同反应，所制得的聚氨酯发泡材料孔泡较规则、致密，拉伸强度均高于22mpa，压缩强度大于255kpa，缺口冲击强度高于135kj/m2，游离甲醛吸附值大于7mg/g，这说明本发明提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料，机械性能优异，对甲醛气体的吸附能力强，能够有效净化空气。
通过实施例1-5与对比例1-9的提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料在拉伸强度、压缩强度和缺口冲击强度的对比可以看出，实施例1-5提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料的机械性能与对比例1-9提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料的机械性能无明显差异，这说明在原料中加入活性炭、氧化锌和伊维菌素不会影响聚氨酯发泡材料的机械性能，但是从游离甲醛吸附值的对比可以看出，本发明实施例1-5提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料的甲醛吸附值均高于7mg/g，而对比例1-9提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料的甲醛吸附值均低于7mg/g，甚至对比例9提供的未添加活性炭、氧化锌和伊维菌素的聚氨酯发泡材料的甲醛吸附值小于0.5mg/g，这说明实施例1-5提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料通过聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂、水、硅油、锡催化剂、胺催化剂、活性炭、氧化锌、伊维菌素协同反应制备杀螨除菌聚氨酯发泡材料，使其能够有效吸附空气中的甲醛气体，有效净化空气，从而为人们健康的生活环境提供保证。
将上述实施例1-5和对比例1-9提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料进行抑菌率、驱螨率和抑螨率测试，并在室温下放置90天后重新进行抑菌率、驱螨率和抑螨率测试，测试结果如表2所示：
表2杀螨除菌聚氨酯发泡材料杀螨除菌性能数据表
从表2可以看出，实施例1-5提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料与对比例1-9的对比可以看出，本发明提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料通过聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂、水、硅油、锡催化剂、胺催化剂、活性炭、氧化锌、伊维菌素协同反应，所得到的聚氨酯发泡材料对金黄色葡萄球菌的抑菌率为95％以上，对大肠杆菌的抑菌率为91％以上，对白色念球菌的抑菌率为90％以上，驱螨率为90％以上，抑螨率为92％以上，且90天后的测试结果无明显差异，这说明本发明提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料不仅能够有效抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念球菌和螨虫的存活和繁殖，而且效果持久，能够从根本上杀菌和除螨，为人们的健康提供保证。
综上，本发明提供的杀螨除菌聚氨酯发泡材料，通过聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂、水、硅油、锡催化剂、胺催化剂、活性炭、氧化锌、伊维菌素协同反应，使得杀螨除菌聚氨酯发泡材料不仅能够吸附甲醛气体，净化空气，而且能够杀灭螨虫和细菌，效果持久，能够从根本上杀菌和除螨，从而为人们的健康提供保证。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。