CN111334002B

CN111334002B - 一种耳塞制作材料及其制备方法

Info

Publication number: CN111334002B
Application number: CN202010336624.6A
Authority: CN
Inventors: 康望才
Original assignee: Hunan Hankun Industrial Co Ltd
Current assignee: Kang Jihao
Priority date: 2020-04-26
Filing date: 2020-04-26
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2040-04-26
Also published as: CN111334002A

Abstract

本发明公开一种耳塞制作材料及其制备方法，属于材料技术领域。所述耳塞制作材料包括以下组分：二氧化钛纤维5~30份，聚丙烯酸钠1~10份，氯化钠0.1~1份，热塑性聚酯弹性体80~200份，改性烟梗活性炭5~30份，季戊四醇硬脂酸酯0.1~5份，松香季戊四醇酯0.1~5份，瓜尔豆胶5~30份。通过对热塑性聚酯弹性体材料进行改性，添加多孔径的材料和吸湿性材料，使得材料不仅具有吸湿、吸声降噪效果，而且柔韧性高，回弹性好。

Description

一种耳塞制作材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种耳塞制作材料及其制备方法。

背景技术

噪声污染、水污染、空气污染、固体废弃物污染被并列称为全球四大公海。随着社会发展噪声污染日趋严重，噪音不但影响人们的生活环境，还直接关联到人的睡眠质量，甚至人体的健康。因此，吸音降噪已经是普遍存在的问题。随着社会的发展和生活水平的提高，吸音降噪已经成为一门新的技术。耳塞作为人们日常生活中降噪用品之一，已经越来越受人们青睐，对其材料的柔软性和可戴性要求越来越高。

中国专利CN201810450639.8公开用于制作耳机线的热塑性弹性材料及其制备方法，用于制作耳机线的热塑性弹性材料包括如下原料，氢化苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物、石蜡油、聚丙烯、聚乙烯、三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、填充材料、硅氧烷、助剂，所述填充材料为CaCO₃或SiO₂的一种或两种，通过原料的复配，使得制备的热塑性弹性材料具有耐高低温、耐弯折、拉伸强度高且表面爽滑、手感细腻的特点；用于制作耳机线的热塑性弹性材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述原料按比例混合；(2)将混料匀速送入挤出机；(3)挤出后进行切粒。

中国专利CN201711093782.8公开了一种耳机壳材料及其制备方法。它是以下述重量配比的原料制成，橡胶树脂10-15份、软化增塑剂20-25份、改质剂10-15份、聚丙烯树脂30-35份、白油5-10份、硅酮10-15份、聚丙烯酸丁酯2-6份、聚乙酸乙烯酯4-8份，山柰酚-3-O-β-D-葡萄糖苷2-4份、[4,4]-1,6-壬二甲基-3-苯基丙烯15-20份、多面齐聚半硅氧烷20-25份，乙烯-丙烯酸丁酯25-30份，抗氧剂5-10份、光稳定剂2-6份。

现有技术对于耳塞材料的柔韧性、吸湿、吸音效果改进不足，具有一定的局限性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耳塞制作材料及其制备方法，通过对热塑性聚酯弹性体材料进行改性，添加多孔径的材料和吸湿性材料，使得材料不仅具有吸湿、吸声降噪效果，而且柔韧性高，能够依据使用者耳部特征自动实现贴合使用者的耳部轮廓，提高佩戴者的使用舒适度，提升睡眠质量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种耳塞制作材料，按重量份数计，包括以下组分：

二氧化钛纤维 5~30份，聚丙烯酸钠 1~10份，氯化钠 0.1~1份，热塑性聚酯弹性体80~200份，改性烟梗活性炭 5~30份，季戊四醇硬脂酸酯0.1~5份，松香季戊四醇酯 0.1~5份，瓜尔豆胶 5~30份。

进一步地，所述耳塞制作材料，按重量份数计，包括以下组分：

二氧化钛纤维 10~20份，聚丙烯酸钠 1~5份，氯化钠 0.1~0.5份，热塑性聚酯弹性体 90~100份，改性烟梗活性炭 10~20份，季戊四醇硬脂酸酯0.1~0.5份，松香季戊四醇酯0.1~0.5份，瓜尔豆胶 10~20份。

二氧化钛纤维和改性烟梗活性炭不仅在瓜尔豆胶中起到支撑作用，还能提升机械性能，通过制备出多孔网状凝胶材料，具有高比表面积。具有较高的吸声系数。

另一方面，本发明提供一种耳塞制作材料的制备方法，具体步骤如下：

1）取废弃烟梗经粉碎、酸泡、碱泡后，用去离子水洗涤至中性，烘干、焙烧制成改性烟梗活性炭；

2）将改性烟梗活性炭、纳米二氧化钛纤维、瓜尔豆胶和氯化钠超声分散加入到聚丙烯酸钠水溶液中，充分搅拌获得混合溶液，经干燥后粉碎得粉末材料；

3）将所得粉末材料、季戊四醇硬脂酸酯、松香季戊四醇酯和热塑性聚酯弹性体预先混合，经双螺杆挤出机共混、熔融后挤入模具中，鼓风干燥制成耳塞材料。

进一步地，步骤1）中，所述改性烟梗活性炭的制备过程如下：取废弃烟梗，用粉碎机碾碎，日光曝晒干燥、碾细后过筛，得粒径为100目烟梗细粉，先用10%盐酸浸泡1~5h，水洗涤干净，再用10%氢氧化钠溶液浸泡1~5h，再用去离子水洗涤至中性，烘干、焙烧制成改性烟梗活性炭。烟梗活化处理过程通过分段式进行，通过酸活化处理、碱活化处理、高温活化，使得材料内部的微孔密集度逐渐增多，且孔之间实现相互连通，从而提高耳塞材料的吸音性能，增强降噪效果。

进一步地，步骤1）中，所述焙烧的条件如下：温度为120~850度，时间为0.5~48小时，升温速率为5~100℃/h，焙烧时的炉气气氛中氧气含量为0.1~10%。焙烧过程不会对烟梗原有的微观结构造成破坏，还能保证孔道结构的通畅性，部分氧气的通入利于将通孔内的杂质去除。

进一步地，所述聚丙烯酸钠水溶液是指将聚丙烯酸钠浸泡于去离子水中，进行溶胀制得。将聚丙烯酸钠进行溶胀后，可以实现对其他组分的包覆，均匀分散在其他组分的表面，增加后续耳塞材料的吸湿性能。

进一步地，所述粉末材料为300~400目的粉末材料；所述干燥温度为50~100℃，优选为60~80℃，时间为0.5~48小时，优选为0.5~8小时，升温速率为5~20℃/min，优选为5~10℃/min。

进一步地，步骤3）中，所述预先混合是指25~40℃预先混合15~30min。

进一步地，步骤3）中，所述双螺杆挤出机的加工温度为200~230度，挤出机机头的温度为225℃，同向平行双螺杆挤出机的长径比为40。通过双螺杆挤出机的混匀，实现将粉末材料均一分散在热塑性聚酯弹性体中，加工温度可避免粉末材料中其他组分的变性，保证粉末材料的微观结构中不会掺杂其他杂质，最大程度减少粉末材料中孔径的减少，在热塑性聚酯弹性体的支撑下形成组分均匀、回弹性好的耳塞材料。

进一步地，步骤3）中，所述鼓风干燥的温度为80~120℃，时间为6~8h。

1）取废弃烟梗，用粉碎机碾碎，日光曝晒干燥、碾细后过筛，得粒径为100目烟梗细粉，先用10%盐酸浸泡1~5h，水洗涤干净，再用10%氢氧化钠溶液浸泡1~5h，再用去离子水洗涤至中性，烘干、120~850度焙烧0.5~48小时，升温速率为5~100℃/h，焙烧时的炉气气氛中氧气含量为0.1~10%，制成改性烟梗活性炭；

2）聚丙烯酸钠浸泡于去离子水中，进行溶胀，获得聚丙烯酸钠水溶液；

3）将改性烟梗活性炭、纳米二氧化钛纤维、瓜尔豆胶和氯化钠超声分散加入到聚丙烯酸钠水溶液中，充分搅拌获得混合溶液，经50~100℃干燥0.5~48小时后，升温速率为5~20℃/min，粉碎成300~400目的粉末材料；

4）将所得粉末材料、季戊四醇硬脂酸酯、松香季戊四醇酯和热塑性聚酯弹性体在25~40℃预先混合15~30min，经双螺杆挤出机共混、熔融后挤入模具中，鼓风干燥(80~120℃，6~8h)制成耳塞材料；

其中，双螺杆挤出机的加工温度为200~230度，挤出机机头的温度为225℃，同向平行双螺杆挤出机的长径比为40。

热塑性聚酯弹性体(TPEE)又称聚酯橡胶，是一类含有PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物。TPEE兼具橡胶优良的弹性和热塑性塑料的易加工性，软硬度可调，设计自由。

有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

本发明提供一种耳塞制作材料及其制备方法，本发明各组分共混包覆，制备的耳塞材料不仅吸声抗噪效果好（吸声系数0.8~1.2），耐湿性强，而且具有良好的弯曲弹性（弯曲模量55~70MPa，弯曲强度6~8MPa，拉伸强度20~30MPa）。其中聚丙烯酸钠与氯化钠复合使用，不仅能够扩增比表面积，而且本身具有较多亲水基团，能够提供耳塞材料使用过程吸水的效果；其中改性烟梗活性炭、纳米二氧化钛纤维作为瓜尔胶的支撑体，提供了丰富、均匀的微米级孔道结构，不仅具有高的气孔率、高的比表面积和较高的强度，而且使得瓜尔胶形成空间网络结构，扩增比表面积，提升其吸声能力；其中热塑性聚酯弹性体经润滑剂季戊四醇硬脂酸酯、抗氧化剂松香季戊四醇酯的作用，可在不降低热塑性聚酯弹性体本身的拉伸强度和冲击强度下，保证其机械强度、回弹性和柔软性。本发明的耳塞材料通过采用多组分进行复合，降低采用单种或多种原料的生产成本，同时提高材料的吸声抗噪效果和材料的回弹性等。

具体实施方式

以下结合具体实施方式，对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为，本发明所述主题范围仅限于以下实施例。

下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有化学品用料均可来自于商购。

实施例1

耳塞制作材料，按重量份数计，包括以下组分：

二氧化钛纤维 5份，聚丙烯酸钠 10份，氯化钠 0.1份，热塑性聚酯弹性体200份，改性烟梗活性炭 5份，季戊四醇硬脂酸酯5份，松香季戊四醇酯 0.1份，瓜尔豆胶 30份。

一种耳塞制作材料的制备方法，具体步骤如下：

1）取废弃烟梗，用粉碎机碾碎，日光曝晒干燥、碾细后过筛，得粒径为100目烟梗细粉，先用10%盐酸浸泡1h，水洗涤干净，再用10%氢氧化钠溶液浸泡5h，再用去离子水洗涤至中性，烘干、850度焙烧0.5小时，升温速率为100℃/h，焙烧时的炉气气氛中氧气含量为0.1%，制成改性烟梗活性炭；

3）将改性烟梗活性炭、纳米二氧化钛纤维、瓜尔豆胶和氯化钠超声分散加入到聚丙烯酸钠水溶液中，充分搅拌获得混合溶液，经100℃干燥8小时后，升温速率为5℃/min，粉碎成300~400目的粉末材料；

5）将所得粉末材料、季戊四醇硬脂酸酯、松香季戊四醇酯和热塑性聚酯弹性体在25℃预先混合30min，经双螺杆挤出机共混、熔融后挤入模具中，鼓风干燥(80~100℃，6h)制成耳塞材料；

所得耳塞材料的吸声系数1.25，弯曲模量69MPa，弯曲强度8MPa，拉伸强度30MPa。

实施例2

耳塞制作材料，按重量份数计，包括以下组分：

二氧化钛纤维30份，聚丙烯酸钠 1份，氯化钠 1份，热塑性聚酯弹性体 80份，改性烟梗活性炭 5份，季戊四醇硬脂酸酯0.1份，松香季戊四醇酯 0.1份，瓜尔豆胶 5份。

一种耳塞制作材料的制备方法，具体步骤如下：

1）取废弃烟梗，用粉碎机碾碎，日光曝晒干燥、碾细后过筛，得粒径为100目烟梗细粉，先用10%盐酸浸泡5h，水洗涤干净，再用10%氢氧化钠溶液浸泡5h，再用去离子水洗涤至中性，烘干、650度焙烧5小时，升温速率为100℃/h，焙烧时的炉气气氛中氧气含量为3%，制成改性烟梗活性炭；

3）将改性烟梗活性炭、纳米二氧化钛纤维、瓜尔豆胶和氯化钠超声分散加入到聚丙烯酸钠水溶液中，充分搅拌获得混合溶液，经100℃干燥8小时后，升温速率为20℃/min，粉碎成300~400目的粉末材料；

5）将所得粉末材料、季戊四醇硬脂酸酯、松香季戊四醇酯和热塑性聚酯弹性体在40℃预先混合15min，经双螺杆挤出机共混、熔融后挤入模具中，鼓风干燥(100~120℃，6h)制成耳塞材料；

所得耳塞材料的吸声系数1.02，弯曲模量70MPa，弯曲强度7.6MPa，拉伸强度28MPa。

实施例3

耳塞制作材料，按重量份数计，包括以下组分：

二氧化钛纤维 10份，聚丙烯酸钠 1份，氯化钠 0.5份，热塑性聚酯弹性体100份，改性烟梗活性炭 10份，季戊四醇硬脂酸酯0.1份，松香季戊四醇酯 0.5份，瓜尔豆胶 10份。

一种耳塞制作材料的制备方法，具体步骤如下：

1）取废弃烟梗，用粉碎机碾碎，日光曝晒干燥、碾细后过筛，得粒径为100目烟梗细粉，先用10%盐酸浸泡3h，水洗涤干净，再用10%氢氧化钠溶液浸泡3h，再用去离子水洗涤至中性，烘干、550度焙烧3小时，升温速率为50℃/h，焙烧时的炉气气氛中氧气含量为0.5%，制成改性烟梗活性炭；

3）将改性烟梗活性炭、纳米二氧化钛纤维、瓜尔豆胶和氯化钠超声分散加入到聚丙烯酸钠水溶液中，充分搅拌获得混合溶液，经100℃干燥6小时后，升温速率为20℃/min，粉碎成300~400目的粉末材料；

5）将所得粉末材料、季戊四醇硬脂酸酯、松香季戊四醇酯和热塑性聚酯弹性体在30℃预先混合20 min，经双螺杆挤出机共混、熔融后挤入模具中，鼓风干燥(100~120℃，6h)制成耳塞材料；

所得耳塞材料的吸声系数0.80，弯曲模量55MPa，弯曲强度6.5MPa，拉伸强度22MPa。

实施例4

耳塞制作材料，按重量份数计，包括以下组分：

二氧化钛纤维 20份，聚丙烯酸钠5份，氯化钠0.5份，热塑性聚酯弹性体 90份，改性烟梗活性炭 20份，季戊四醇硬脂酸酯0.1份，松香季戊四醇酯 0.5份，瓜尔豆胶 20份

一种耳塞制作材料的制备方法，具体步骤如下：

1）取废弃烟梗，用粉碎机碾碎，日光曝晒干燥、碾细后过筛，得粒径为100目烟梗细粉，先用10%盐酸浸泡1h，水洗涤干净，再用10%氢氧化钠溶液浸泡1h，再用去离子水洗涤至中性，烘干、450度焙烧10小时，升温速率为20℃/h，焙烧时的炉气气氛中氧气含量为1%，制成改性烟梗活性炭；

3）将改性烟梗活性炭、纳米二氧化钛纤维、瓜尔豆胶和氯化钠超声分散加入到聚丙烯酸钠水溶液中，充分搅拌获得混合溶液，经70℃干燥5小时后，升温速率为10℃/min，粉碎成300~400目的粉末材料；

5）将所得粉末材料、季戊四醇硬脂酸酯、松香季戊四醇酯和热塑性聚酯弹性体在30℃预先混合20min，经双螺杆挤出机共混、熔融后挤入模具中，鼓风干燥(100℃，6h)制成耳塞材料；

所得耳塞材料的吸声系数0.82，弯曲模量60MPa，弯曲强度6MPa，拉伸强度20MPa。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为被包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种耳塞制作材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

二氧化钛纤维 5~30份，聚丙烯酸钠 1~10份，氯化钠 0.1~1份，热塑性聚酯弹性体 80~200份，改性烟梗活性炭 5~30份，季戊四醇硬脂酸酯0.1~5份，松香季戊四醇酯 0.1~5份，瓜尔豆胶 5~30份；

所述改性烟梗活性炭的制备过程如下：取废弃烟梗，用粉碎机碾碎，日光曝晒干燥、碾细后过筛，得粒径为100目烟梗细粉，先用10%盐酸浸泡1~5h，水洗涤干净，再用10%氢氧化钠溶液浸泡1~5h，再用去离子水洗涤至中性，烘干、焙烧制成改性烟梗活性炭;

所述焙烧的条件如下：温度为120~850度，时间为0.5~48小时，升温速率为5~100℃/h，焙烧时的炉气气氛中氧气含量为0.1~10%。

2.根据权利要求1所述耳塞制作材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

二氧化钛纤维 10~20份，聚丙烯酸钠 1~5份，氯化钠 0.1~0.5份，热塑性聚酯弹性体90~100份，改性烟梗活性炭 10~20份，季戊四醇硬脂酸酯0.1~0.5份，松香季戊四醇酯 0.1~0.5份，瓜尔豆胶 10~20份。

3.一种权利要求1~2任一项所述耳塞制作材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

3）将所得粉末材料、季戊四醇硬脂酸酯、松香季戊四醇酯和热塑性聚酯弹性体预先混合，经双螺杆挤出机共混、熔融后挤入模具中，鼓风干燥制成耳塞材料；

步骤1）中，所述改性烟梗活性炭的制备过程如下：取废弃烟梗，用粉碎机碾碎，日光曝晒干燥、碾细后过筛，得粒径为100目烟梗细粉，先用10%盐酸浸泡1~5h，水洗涤干净，再用10%氢氧化钠溶液浸泡1~5h，再用去离子水洗涤至中性，烘干、焙烧制成改性烟梗活性炭；

步骤1）中，所述焙烧的条件如下：温度为120~850度，时间为0.5~48小时，升温速率为5~100℃/h，焙烧时的炉气气氛中氧气含量为0.1~10%。

4.根据权利要求3所述耳塞制作材料的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸钠水溶液是指将聚丙烯酸钠浸泡于去离子水中，进行溶胀制得。

5.根据权利要求3所述耳塞制作材料的制备方法，其特征在于，所述粉末材料为300~400目的粉末材料；所述干燥温度为50~100℃，时间为0.5~48小时，升温速率为5~20℃/min。

6.根据权利要求3所述耳塞制作材料的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述预先混合是指25~40℃预先混合15~30min。

7.根据权利要求3所述耳塞制作材料的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述双螺杆挤出机的加工温度为200~230度，挤出机机头的温度为225℃，同向平行双螺杆挤出机的长径比为40。

8.根据权利要求3所述耳塞制作材料的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述鼓风干燥的温度为80~120℃，时间为6~8h。