本发明涉及海绵制备技术领域，特别是涉及一种仿天然乳胶海绵及其制备方法。
背景技术：
随着人们生活水平的不断提高，生活节奏的不断加快，消费者对于家居生活用品的品质也越来越关注。
传统天然乳胶制品，因其超高弹性、触感性强等特点，在家居生活制品领域具有广泛的应用，而尽管如此，传统天然乳胶制品依然具有产品自身透气性差的缺陷，而为了保证透气效果，通常需要对乳胶产品进行人工打孔，但人工打孔所能实现的透气效果不甚理想；与此同时，传统天然乳胶的价格也非常昂贵。
高密度海绵具有吸收外力、手感细腻、柔软、舒适的特点，如果能够进一步改善其性能，并使得高密度海绵具备天然乳胶的物性，则能够显著改善天然乳胶产品价格昂贵、产品透气效果差的现状，从而满足多种市场需求，实现重要的工业生产价值。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种仿天然乳胶海绵及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，使高密度海绵兼具优异的性能及天然乳胶的物性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种仿天然乳胶海绵，原料包括以下重量份的组分：
聚醚多元醇80-90份、二异氰酸酯35-40份、水3-4份、纳米抗菌剂0.5-1.2份、硅油1.3-1.6份、胺类催化剂0.3-0.5份、发泡剂5-6份；
进一步地，所述聚醚多元醇的分子量为6000-8000。
进一步地，所述胺类催化剂为n,n-二甲基环己胺和n-甲基-n-(n,n-二甲胺基乙基)乙醇胺质量比1:3-5的混合物。
进一步地，所述发泡剂为偶氮二甲酸钡、碳酸氢钠、季戊四醇和二亚硝基戊撑四胺按照质量比1-2:2-5:1-3:4-6的混合物。
进一步地，所述纳米抗菌剂为纳米抗菌剂dowsil7344additive。
本发明还提供一种上述仿天然乳胶海绵的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚醚多元醇、水、纳米抗菌剂、硅油、胺类催化剂、发泡剂按照配比混合，得到物料a；
(2)按照原料配比，将二异氰酸酯与物料a进行搅拌混合，混合的同时通入气体，保持混合时压力为1.3-1.5bar，搅拌完成后熟化，即得仿天然乳胶海绵。
进一步地，所述气体为惰性气体或空气。
进一步地，气体通入的流速为80-90ml/min。
进一步地，搅拌速率为4000-5000rpm/min，搅拌时间为5-7s。
进一步地，熟化时间为24-48h。
当聚醚多元醇与异氰酸酯反应时，分子量为6000-8000的聚醚多元醇能够保证最终形成的多异氰酸酯分子量在1000-6000范围内，且聚醚多元醇的长分子链接枝到异氰酸酯上够增加异氰酸酯的功能度，改善异氰酸酯的结晶性能，从而保证海绵制品实现更均匀、细腻的发泡效果。
本发明的发泡剂为碳酸氢钠类发泡剂，还含有偶氮二甲酸钡、季戊四醇和二亚硝基戊撑四胺成分，该发泡剂能够保证发泡均匀、稳定，在制备过程中还能自身释放二氧化碳，发泡效果好；同时，该发泡剂中所含的有机成分还能增强海绵制品的拉伸强度和撕裂强度。
本发明公开了以下技术效果：
本发明通过对高密度海绵的配方组成和用量进行调整，制备得到了一种仿天然乳胶的高密度、强回弹性海绵，该海绵制品具备天然乳胶舒适柔软的物性，物理机械性能、耐久性优异，且具有良好的透气性，价格只有天然乳胶的五分之一，原料组成中还含有纳米抗菌剂，在保证海绵制品高密度、强回弹的基础上还能赋予海绵制品以抗菌效果，可用于制鞋、家具以及轻纺制品等领域。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明中所述的“份”如无特别说明，均按重量份计。
实施例1
一种仿天然乳胶高密度、强回弹性海绵，原料包括以下重量份的组分：
聚醚多元醇80份、二异氰酸酯35份、水3份、纳米抗菌剂dowsil7344additive0.5份、硅油1.6份、胺类催化剂0.3份；发泡剂6份；
所用聚醚多元醇为分子量6000的聚醚多元醇；
所用胺类催化剂为n,n-二甲基环己胺和n-甲基-n-(n,n-二甲胺基乙基)乙醇胺质量比1:4的混合物；
所用发泡剂是偶氮二甲酸钡、碳酸氢钠、季戊四醇和二亚硝基戊撑四胺按照质量比1:2:3:4的混合物。
本发明仿天然乳胶高密度、强回弹性海绵的制备方法如下：
(1)将上述聚醚多元醇、水、纳米抗菌剂、硅油、胺类催化剂、发泡剂按照配比混合均匀，得到物料a；
(2)按照原料配比，将二异氰酸酯与物料a进行搅拌混合，混合的同时按照80ml/min的速率通入干燥空气，保持搅拌时压力为1.4bar，搅拌速率为4000rpm/min，搅拌5s，搅拌完成后熟化24h，即得本发明的海绵制品。
实施例2
一种仿天然乳胶高密度、强回弹性海绵，原料包括以下重量份的组分：
聚醚多元醇90份、二异氰酸酯40份、水4份、纳米抗菌剂dowsil7344additive1.3份、硅油1.3份、胺类催化剂0.5份；发泡剂5份；
所用聚醚多元醇为分子量7000的聚醚多元醇；
所用胺类催化剂为n,n-二甲基环己胺和n-甲基-n-(n,n-二甲胺基乙基)乙醇胺质量比1:3的混合物；
所用发泡剂是偶氮二甲酸钡、碳酸氢钠、季戊四醇和二亚硝基戊撑四胺按照质量比2:5:1:6的混合物。
本发明仿天然乳胶高密度、强回弹性海绵的制备方法如下：
(1)将上述聚醚多元醇、水、纳米抗菌剂、硅油、胺类催化剂、发泡剂按照配比混合均匀，得到物料a；
(2)按照原料配比，将二异氰酸酯与物料a进行搅拌混合，混合的同时按照90ml/min的速率通入干燥空气，保持搅拌时压力为1.3bar，搅拌速率为5000rpm/min，搅拌6s，搅拌完成后熟化48h，即得本发明的海绵制品。
实施例3
一种仿天然乳胶高密度、强回弹性海绵，原料包括以下重量份的组分：
聚醚多元醇85份、二异氰酸酯38份、水3份、纳米抗菌剂dowsil7344additive0.8份、硅油1.5份、胺类催化剂0.4份；发泡剂5份；
所用聚醚多元醇为分子量6500的聚醚多元醇；
所用胺类催化剂为n,n-二甲基环己胺和n-甲基-n-(n,n-二甲胺基乙基)乙醇胺质量比1:5的混合物；
所用发泡剂是偶氮二甲酸钡、碳酸氢钠、季戊四醇和二亚硝基戊撑四胺按照质量比2:3:1:4的混合物。
本发明仿天然乳胶高密度、强回弹性海绵的制备方法如下：
(1)将上述聚醚多元醇、水、纳米抗菌剂、硅油、胺类催化剂、发泡剂按照配比混合均匀，得到物料a；
(2)按照原料配比，将二异氰酸酯与物料a进行搅拌混合，混合的同时按照85ml/min的速率通入干燥空气，保持搅拌时压力为1.5bar，搅拌速率为4500rpm/min，搅拌7s，搅拌完成后熟化36h，即得本发明的海绵制品。
实施例4
一种仿天然乳胶高密度、强回弹性海绵，原料包括以下重量份的组分：
聚醚多元醇82份、二异氰酸酯35份、水4份、纳米抗菌剂dowsil7344additive1份、硅油1.4份、胺类催化剂0.3份；发泡剂5.5份；
所用聚醚多元醇为分子量8000的聚醚多元醇；
所用胺类催化剂为n,n-二甲基环己胺和n-甲基-n-(n,n-二甲胺基乙基)乙醇胺质量比1:3的混合物；
所用发泡剂是偶氮二甲酸钡、碳酸氢钠、季戊四醇和二亚硝基戊撑四胺按照质量比2:4:2:5的混合物。
本发明仿天然乳胶高密度、强回弹性海绵的制备方法如下：
(1)将上述聚醚多元醇、水、纳米抗菌剂、硅油、胺类催化剂、发泡剂按照配比混合均匀，得到物料a；
(2)按照原料配比，将二异氰酸酯与物料a进行搅拌混合，混合的同时按照80ml/min的速率通入氮气，保持搅拌时压力为1.4bar，搅拌速率为5000rpm/min，搅拌7s，搅拌完成后熟化24h，即得本发明的海绵制品。
对比例1
制备方法同实施例1，区别仅在于，将发泡剂替换为环戊烷。
对比例2
制备方法同实施例1，区别仅在于，发泡剂中不含有二亚硝基戊撑四胺。
对比例3
制备方法同实施例1，区别仅在于，胺类催化剂为n,n-二甲基环己胺。
对本发明实施例以及对比例制备得到的海绵制品的基本物性(密度)、物理机械性能(表面硬度、拉伸强度、撕裂强度)、支撑承载性(25％ifd、支撑因子、落球回弹)、耐久性(压缩变形)以及舒适性(透气性、气味、手感)进行检测。检测结果见表1。
其中，海绵密度、拉伸强度、撕裂强度、25％ifd、支撑因子、落球回弹、压缩变形、透气性的测试方法按照astmd3574中的相关规定；
表面硬度采用askerf硬度计进行测定；气味性能参照vda270进行测试。
25％ifd(indentationforcedeflectiontest压陷应力应变测试)检测项目是指方块状海绵样品在试验机压头的作用下产生25％应变的所对应的应力值。用于评估海绵制品在不同变形的情况下对施加压力物体的支撑性。
支撑因子(supportfactor)也叫舒适因子(sagfactor)，是65％ifd与25％ifd比值，数值越高代表海绵的承载支撑性越好，由此带来的使用舒适度体验也越高。
气味测试的评分等级如下：
1分，难以感觉；
2分，轻微但不难闻的气味；
3分，明显的气味，但不难闻；
4分，难闻的气味；
5分，非常难闻；
6分，无法忍受的气味。
本发明实施例1-4和对比例1-3所制备的海绵样品性能参数如表1所示：
表1
从表1中的性能参数可以看出：采用本发明原料配比以及制备工艺制得的海绵制品密度大，且物理机械性能、耐久性优异，透气性能优于乳胶制品；从支撑承载性数据可以看出，本发明海绵制品的25％ifd、支撑因子以及落球回弹数值在乳胶产品的特性区间范围内，具有与乳胶制品同等的支撑特性。
本发明制备得到的海绵制品具有高密度、强回弹性的显著特性，且手感与乳胶制品接近，无明显气味。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。