本发明涉及pvc发泡垫子
技术领域：
，具体的说涉及一种多功能pvc发泡垫子及其制备方法。
背景技术：
：随着社会的进步，人们生活水平的提高，户外生活成为人们的追求。户外用品的需求越来越多，这对户外用品行业提出了更高的要求，户外用品也需要不断的改良以适应新的生活需求。pvc垫子化学稳定性好，抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力强。但是户外环境复杂，现有的户外pvc垫子回弹性、防潮性及热稳定性差，并且整体舒适性不佳，在清晨的野外草地铺设和垫子被雨水淋湿时，垫子容易吸潮，难以快速得到恢复利用，并且户外使用，铺设的场地往往细菌较多，在水分的作用下，细菌更佳容易滋生，从而对人体健康造成严重影响；当垫子铺设在沙石、粘土等坚硬物质上时，人体坐在垫子上时，容易被坚硬物质所顶起，其舒适性差，另外垫子回弹性差，降低了垫子的使用寿命；而炎热的夏天，垫子在高温的作用下，容易产生一定的粘性，其舒适性降低。因此，亟需研发一种能够满足各种复杂环境的多功能垫子。技术实现要素：鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的主要目的在于提供一种多功能pvc发泡垫子及其制备方法，使得pvc发泡垫子具有良好的热稳定性、抗菌性、防潮性和回弹性，以满足各种复杂户外环境使用者的体验效果。为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种多功能pvc发泡垫子，所述pvc发泡垫子由上而下依次包括耐磨层、中间层和防潮层；所述耐磨层为石墨烯复配二氧化硅改性聚氯乙烯，所述防潮层为苯乙烯改性硅胶层，所述中间层由以下重量份数的原料组成：嵌段共聚物改性聚氯乙烯50～100份、聚二甲基硅氧烷8～16份、异氰酸己二酰12～20份、改性发泡剂2～6份、抗菌剂1～5份、热稳定剂0.5～3.5份、溶剂15～30份。优选地，所述嵌段共聚物的结构式为α-a-b-a-β，所述α为羟基，所述β为异氰酸根，所述a为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯中的一种，所述b为聚异戊二烯。优选地，所述嵌段共聚物改性聚氯乙烯通过以下方法制备得到：将嵌段共聚物、聚氯乙烯、水、二甲基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮在超声辅助搅拌的条件下进行改性反应，得到嵌段共聚物改性聚氯乙烯；按重量份数计，所述嵌段共聚物、聚氯乙烯、水、二甲基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮的比例为10：25～50：15～20：2.5～3.5：1.5～5。优选地，所述抗菌剂为壳聚糖负载纳米金属氧化物和纳米铁粉。所述金属氧化物为纳米氧化锌、纳米氧化铜、纳米氧化银中的至少一种。优选地，所述热稳定剂由纳米氧化钇掺杂纳米氧化锆复合颗粒和亚磷酸酯组成，按重量份数计，所述纳米氧化钇掺杂纳米氧化锆复合颗粒和亚磷酸酯的比例为1：0.5～1.5。优选地，所述耐磨层由以下重量份数的原料组成：氧化石墨烯3～8份、纳米二氧化硅1～5份、硬脂酸单甘油酯0.3～0.7份和聚氯乙烯10～20份。优选地，所述防潮层由以下重量份数的原料组成：苯乙烯改性硅胶10～30份、丙烯酸3～7份和乙烯基三乙氧基硅烷1～3份。优选地，所述改性发泡剂通过以下方法制备得到：按重量份数计，将5～10份羧甲基二茂铁、0.8～1.2份乙酸锌、4～6.5份无水乙醇混合均匀，配制成悬浊液，然后进行高温培烧，并研磨成1～5um粉末颗粒，将其安装在合成塔中的填料层中，在合成塔的塔顶和塔底分别通入18mpa液氨和压力为14.4mpa的压缩二氧化碳，在150～220℃的高温条件下，在填料层中的粉末颗粒上进行尿素沉积反应，得到核壳结构的发泡剂，将所得的发泡剂浸入到二甲基硅油中，进行表面疏水改性处理，得到所述的改性发泡剂。核壳结构的发泡剂通过疏水改性处理后，可以防止超细粉末颗粒在聚合物中团聚，造成发泡过程中，聚合物局部位置发泡厉害，其他局部位置则未能得到有效发泡，整体内部微孔结构呈现不均一性，影响pvc发泡垫子的综合性能，通过核壳结构设计的发泡剂，进一步促进了发泡剂的均匀分散，并且发泡完成后残留的金属物质铁和锌协同抗菌剂，进一步提高了pvc发泡垫子的抗菌性能。优选地，所述溶剂由甲基吡咯烷酮、醋酸乙酯和无水乙醇组成，按重量份数计，所述甲基吡咯烷酮、醋酸乙酯和无水乙醇的比例为1：0.3～1.2：1.5～4.5。相应的，一种如上述的多功能pvc发泡垫子的制备方法，包括以下步骤：s1：按所述重量份数计，称取嵌段共聚物改性聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷，异氰酸己二酰和溶剂加入反应釜中进行交联反应，得到交联聚合物；s2：将抗菌剂、热稳定剂添加至步骤s1得到的交联聚合物中，进行功能改性，得到多功能聚合物；s3：将改性发泡剂添加至多功能聚合物中，调节ph值至8～9，并加热到60～80℃，进行发泡反应，得到多功能发泡聚合物；s4：将氧化石墨烯、纳米二氧化硅、硬脂酸单甘油酯均匀混合在聚氯乙烯中，并与多功能发泡聚合物加热至熔融状态，通过共同挤出的方式，得到同时具备耐磨层和中间层的发泡垫子中间体；s5：在发泡垫子中间体的中间层的另外一侧喷涂一层由苯乙烯改性硅胶、丙烯酸和乙烯基三乙氧基硅烷组成的乳液进行乳液聚合，得到表面硅胶层的所述多功能pvc发泡垫子。将步骤s5得到的多功能pvc发泡垫子进行磁化作用，当使用者坐在垫子上面时，结合垫子凸起外形的设计，可以使其具备一定磁疗按摩作用，进一步提高了垫子使用效果。本发明的有益效果：（1）本发明公开的多功能pvc发泡垫子，制备方法简单易行，对设备依赖性不高，原料易得，价格低廉，适合规模化生产。（2）本发明公开的多功能pvc发泡垫子，克服了现有的pvc垫子普遍存在回弹和耐热的能力较差，由于户外高温、高湿、场地不平整等复杂环境因素的影响，pvc垫子很容易发生老化或松弛，丧失了回弹性能，同时在潮湿环境使用时易滋生细菌，防潮性能差，影响了垫子的寿命、安全性和舒适耐用等使用效果的技术问题，具有耐热性、耐磨性、抗冲击性、抗菌性、防潮性、耐老化性和回弹性更加优异，使用寿命更长，使用更加安全环保的优点。（3）本发明公开的多功能pvc发泡垫子，采用嵌段共聚物改性pvc作为基材，使得垫子回弹性、抗冲击性、耐老化性等性能更佳优异，通过改性，一方面，引入聚异戊二烯，进一步提高垫子的综合性能；其次，通过改性引入异氰酸根，为后续交联提高位点；加入的抗菌剂、热稳定剂协同作用，结合有机和无机抗菌剂的优点，提高垫子的抗菌性能，改性发泡剂的添加得到微孔结构尺寸的发泡垫子骨架，进一步提高其舒适性，同时添加的聚二甲基硅氧烷，不仅增加了发泡垫子骨架结构的热稳定性，同时使垫子具有更强的疏水性能；通过在发泡后的垫子表面喷涂乳液，并利用乳液聚合的方式得到一层硅胶层，使其具有更加优异的防潮性；本发明各成分协同作用，合理配伍，可以有效提高多功能pvc发泡垫子的各项综合性能。具体实施方式以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。实施例1一种多功能pvc发泡垫子，所述pvc发泡垫子由上而下依次包括耐磨层、中间层和防潮层；所述耐磨层为石墨烯复配二氧化硅改性聚氯乙烯，所述防潮层为苯乙烯改性硅胶层，所述中间层由以下重量份数的原料组成：嵌段共聚物改性聚氯乙烯50份、聚二甲基硅氧烷8份、异氰酸己二酰12份、改性发泡剂2份、抗菌剂1份、热稳定剂0.5份、溶剂15份。所述嵌段共聚物的结构式为α-a-b-a-β，所述α为羟基，所述β为异氰酸根，所述a为聚氯乙烯，所述b为聚异戊二烯。所述嵌段共聚物改性聚氯乙烯通过以下方法制备得到：将嵌段共聚物、聚氯乙烯、水、二甲基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮在超声辅助搅拌的条件下进行改性反应，得到嵌段共聚物改性聚氯乙烯；按重量份数计，所述嵌段共聚物、聚氯乙烯、水、二甲基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮的比例为10：25：15：2.5：1.5。所述抗菌剂为壳聚糖负载纳米金属氧化物和纳米铁粉。所述金属氧化物为纳米氧化锌。所述热稳定剂由纳米氧化钇掺杂纳米氧化锆复合颗粒和亚磷酸酯组成，按重量份数计，所述纳米氧化钇掺杂纳米氧化锆复合颗粒和亚磷酸酯的比例为1：0.5。所述耐磨层由以下重量份数的原料组成：氧化石墨烯3份、纳米二氧化硅1份、硬脂酸单甘油酯0.3份和聚氯乙烯10份。所述防潮层由以下重量份数的原料组成：苯乙烯改性硅胶10份、丙烯酸3份和乙烯基三乙氧基硅烷1份。所述改性发泡剂通过以下方法制备得到：按重量份数计，将5份羧甲基二茂铁、0.8份乙酸锌、4份无水乙醇混合均匀，配制成悬浊液，然后进行高温培烧，并研磨成1～5um粉末颗粒，将其安装在合成塔中的填料层中，在合成塔的塔顶和塔底分别通入液氨和二氧化碳，在填料层中的粉末颗粒上进行尿素沉积反应，得到核壳结构的发泡剂，将所得的发泡剂浸入到二甲基硅油中，进行表面疏水改性处理，得到所述的改性发泡剂。所述溶剂由甲基吡咯烷酮、醋酸乙酯和无水乙醇组成，按重量份数计，所述甲基吡咯烷酮、醋酸乙酯和无水乙醇的比例为1：0.3：1.5。相应的，一种如上述的多功能pvc发泡垫子的制备方法，包括以下步骤：s1：按所述重量份数计，称取嵌段共聚物改性聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷，异氰酸己二酰和溶剂加入反应釜中进行交联反应，得到交联聚合物；s2：将抗菌剂、热稳定剂添加至步骤s1得到的交联聚合物中，进行功能改性，得到多功能聚合物；s3：将改性发泡剂添加至多功能聚合物中，调节ph值至8，并加热到80℃，进行发泡反应，得到多功能发泡聚合物；s4：将氧化石墨烯、纳米二氧化硅、硬脂酸单甘油酯均匀混合在聚氯乙烯中，并与多功能发泡聚合物加热至熔融状态，通过共同挤出的方式，得到同时具备耐磨层和中间层的发泡垫子中间体；s5：在发泡垫子中间体的中间层的另外一侧喷涂一层由苯乙烯改性硅胶、丙烯酸和乙烯基三乙氧基硅烷组成的乳液进行乳液聚合，得到表面硅胶层的所述多功能pvc发泡垫子。实施例2一种多功能pvc发泡垫子，所述pvc发泡垫子由上而下依次包括耐磨层、中间层和防潮层；所述耐磨层为石墨烯复配二氧化硅改性聚氯乙烯，所述防潮层为苯乙烯改性硅胶层，所述中间层由以下重量份数的原料组成：嵌段共聚物改性聚氯乙烯70份、聚二甲基硅氧烷12份、异氰酸己二酰16份、改性发泡剂4份、抗菌剂3份、热稳定剂2.5份、溶剂20份。所述嵌段共聚物的结构式为α-a-b-a-β，所述α为羟基，所述β为异氰酸根，所述a为聚乙烯，所述b为聚异戊二烯。所述嵌段共聚物改性聚氯乙烯通过以下方法制备得到：将嵌段共聚物、聚氯乙烯、水、二甲基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮在超声辅助搅拌的条件下进行改性反应，得到嵌段共聚物改性聚氯乙烯；按重量份数计，所述嵌段共聚物、聚氯乙烯、水、二甲基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮的比例为10：35：18：3：3。所述抗菌剂为壳聚糖负载纳米金属氧化物和纳米铁粉。所述金属氧化物为纳米氧化铜。所述热稳定剂由纳米氧化钇掺杂纳米氧化锆复合颗粒和亚磷酸酯组成，按重量份数计，所述纳米氧化钇掺杂纳米氧化锆复合颗粒和亚磷酸酯的比例为1：1。所述耐磨层由以下重量份数的原料组成：氧化石墨烯5份、纳米二氧化硅3份、硬脂酸单甘油酯0.5份和聚氯乙烯15份。所述防潮层由以下重量份数的原料组成：苯乙烯改性硅胶20份、丙烯酸5份和乙烯基三乙氧基硅烷2份。所述改性发泡剂通过以下方法制备得到：按重量份数计，将8份羧甲基二茂铁、1份乙酸锌、5份无水乙醇混合均匀，配制成悬浊液，然后进行高温培烧，并研磨成1～5um粉末颗粒，将其安装在合成塔中的填料层中，在合成塔的塔顶和塔底分别通入液氨和二氧化碳，在填料层中的粉末颗粒上进行尿素沉积反应，得到核壳结构的发泡剂，将所得的发泡剂浸入到二甲基硅油中，进行表面疏水改性处理，得到所述的改性发泡剂。所述溶剂由甲基吡咯烷酮、醋酸乙酯和无水乙醇组成，按重量份数计，所述甲基吡咯烷酮、醋酸乙酯和无水乙醇的比例为1：0.7：3.5。相应的，一种如上述的多功能pvc发泡垫子的制备方法，包括以下步骤：s1：按所述重量份数计，称取嵌段共聚物改性聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷，异氰酸己二酰和溶剂加入反应釜中进行交联反应，得到交联聚合物；s2：将抗菌剂、热稳定剂添加至步骤s1得到的交联聚合物中，进行功能改性，得到多功能聚合物；s3：将改性发泡剂添加至多功能聚合物中，调节ph值至9，并加热到70℃，进行发泡反应，得到多功能发泡聚合物；s4：将氧化石墨烯、纳米二氧化硅、硬脂酸单甘油酯均匀混合在聚氯乙烯中，并与多功能发泡聚合物加热至熔融状态，通过共同挤出的方式，得到同时具备耐磨层和中间层的发泡垫子中间体；s5：在发泡垫子中间体的中间层的另外一侧喷涂一层由苯乙烯改性硅胶、丙烯酸和乙烯基三乙氧基硅烷组成的乳液进行乳液聚合，得到表面硅胶层的所述多功能pvc发泡垫子。实施例3一种多功能pvc发泡垫子，所述pvc发泡垫子由上而下依次包括耐磨层、中间层和防潮层；所述耐磨层为石墨烯复配二氧化硅改性聚氯乙烯，所述防潮层为苯乙烯改性硅胶层，所述中间层由以下重量份数的原料组成：嵌段共聚物改性聚氯乙烯100份、聚二甲基硅氧烷16份、异氰酸己二酰20份、改性发泡剂6份、抗菌剂5份、热稳定剂3.5份、溶剂30份。所述嵌段共聚物的结构式为α-a-b-a-β，所述α为羟基，所述β为异氰酸根，所述a为聚丙烯，所述b为聚异戊二烯。所述嵌段共聚物改性聚氯乙烯通过以下方法制备得到：将嵌段共聚物、聚氯乙烯、水、二甲基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮在超声辅助搅拌的条件下进行改性反应，得到嵌段共聚物改性聚氯乙烯；按重量份数计，所述嵌段共聚物、聚氯乙烯、水、二甲基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮的比例为10：50：20：3.5：5。所述抗菌剂为壳聚糖负载纳米金属氧化物和纳米铁粉。所述金属氧化物为纳米氧化银。所述热稳定剂由纳米氧化钇掺杂纳米氧化锆复合颗粒和亚磷酸酯组成，按重量份数计，所述纳米氧化钇掺杂纳米氧化锆复合颗粒和亚磷酸酯的比例为1：1.5。所述耐磨层由以下重量份数的原料组成：氧化石墨烯8份、纳米二氧化硅5份、硬脂酸单甘油酯0.7份和聚氯乙烯20份。所述防潮层由以下重量份数的原料组成：苯乙烯改性硅胶30份、丙烯酸7份和乙烯基三乙氧基硅烷3份。所述改性发泡剂通过以下方法制备得到：按重量份数计，将10份羧甲基二茂铁、1.2份乙酸锌、6.5份无水乙醇混合均匀，配制成悬浊液，然后进行高温培烧，并研磨成1～5um粉末颗粒，将其安装在合成塔中的填料层中，在合成塔的塔顶和塔底分别通入液氨和二氧化碳，在填料层中的粉末颗粒上进行尿素沉积反应，得到核壳结构的发泡剂，将所得的发泡剂浸入到二甲基硅油中，进行表面疏水改性处理，得到所述的改性发泡剂。所述溶剂由甲基吡咯烷酮、醋酸乙酯和无水乙醇组成，按重量份数计，所述甲基吡咯烷酮、醋酸乙酯和无水乙醇的比例为1：1.2：4.5。相应的，一种如上述的多功能pvc发泡垫子的制备方法，包括以下步骤：s1：按所述重量份数计，称取嵌段共聚物改性聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷，异氰酸己二酰和溶剂加入反应釜中进行交联反应，得到交联聚合物；s2：将抗菌剂、热稳定剂添加至步骤s1得到的交联聚合物中，进行功能改性，得到多功能聚合物；s3：将改性发泡剂添加至多功能聚合物中，调节ph值至9，并加热到60℃，进行发泡反应，得到多功能发泡聚合物；s4：将氧化石墨烯、纳米二氧化硅、硬脂酸单甘油酯均匀混合在聚氯乙烯中，并与多功能发泡聚合物加热至熔融状态，通过共同挤出的方式，得到同时具备耐磨层和中间层的发泡垫子中间体；s5：在发泡垫子中间体的中间层的另外一侧喷涂一层由苯乙烯改性硅胶、丙烯酸和乙烯基三乙氧基硅烷组成的乳液进行乳液聚合，得到表面硅胶层的所述多功能pvc发泡垫子。对比例1本对比例的配方及其制备方法与实施例1基本相似，其不同之处在于，本对比例的聚氯乙烯未进行嵌段共聚物的改性。对比例2本对比例的配方及其制备方法与实施例1基本相似，其不同之处在于，本对比例的发泡剂未进行改性处理的尿素。对比例3本对比例的配方及其制备方法与实施例1基本相似，其不同之处在于，本对比例的配方未添加聚二甲基硅氧烷和热稳定剂。对比例4本对比例的配方及其制备方法与实施例1基本相似，其不同之处在于，本对比例的配方未添加抗菌剂。对比例5本对比例的配方及其制备方法与实施例1基本相似，其不同之处在于，本对比例的pvc发泡垫子未设置防潮层。对比例6本对比例的配方及其制备方法与实施例1基本相似，其不同之处在于，本对比例的pvc发泡垫子未设置耐磨层。将实施例1～3和对比例1～6所制得的pvc发泡垫子按下述测试方法进行性能测试。1、热稳定性测试方法，根据gb2917-82《聚氯乙烯热稳定性测试方法-刚果红法和ph法》中的刚果红法进行，通过稳定时间评价热稳定性。2、耐磨性测试方法，裁切长*宽*厚为10*10*2cm的pvc发泡垫子样品置于摩擦试验机上，打磨样品1000转后，计算得到样品磨损前后的平均质量损失量，即磨损率，用于评价样品的耐磨性。3、抗菌性测试方法，根据国家标准gb15979-1995《产品抑菌和杀菌性能与稳定性测试方法》进行。4、回弹性测试方法，裁切长*宽*厚为10*10*2cm的pvc发泡垫子样品置于具有平整表面的板上，将重量为50g的钢球从距离样品1米高的高度下落，以使该球与样品发生碰撞，通过测量样品撞击后的回弹高度，得到样品的回弹性能。5、防潮性测试方法，将pvc发泡垫子置于容器温度为20度，湿度为90%rh的恒温恒湿箱中7天。测试结束后，以3级评分标准通过目测方式评价测试样品的表面水份情况。评价标准：优：没有观察到水珠凝结在样品表面；良：观察到少量水珠凝结在样品表面；差：观察到大量水珠凝结在样品表面。其测试结果如表1所示：表1热稳定性，h磨损率，%抗菌率，%回弹性，%防潮性实施例112.55.29535.2优实施例213.76.19634.8优实施例314.35.69838.5优对比例112.45.7928.5优对比例211.65.49112.4优对比例38.26.38913.6优对比例410.66.26113.8优对比例510.75.87212.4差对比例69.89.67112.6优以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。当前第1页12