CN111690182A - 一种环保型阻燃乳胶枕及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种环保型阻燃乳胶枕及其制备方法。提供了一种膨胀型阻燃剂生产阻燃乳胶枕的制备方法，该阻燃乳胶枕包含以下步骤：①将天然胶乳、硫化剂、发泡剂及稳泡剂分散体按一定比例混合搅拌、熟成②将环境友好型可膨胀石墨加入到熟成胶中，分散均匀后发泡，注模，硫化，干燥。本发明通过二氧化碳凝化乳胶枕头制品，制得的乳胶枕芯中均匀分散着可膨胀石墨，该枕芯空气中具有良好的阻燃性，离火能自熄。该阻燃乳胶枕在保持传统乳胶枕优良性能的同时增加了使用安全性。

Description

一种环保型阻燃乳胶枕及其制备方法
技术领域
本发明涉及乳胶制品生产技术领域，具体涉及一种环保型阻燃天然乳胶枕及其制备方法。
背景技术
不论在国内还是国际上，针对天然乳胶发泡制品阻燃性的研究少之又少，而随着时代的发展和社会经济的进步，天然乳胶发泡制品被广泛的应用于各个领域，各个行业都要求天然乳胶发泡制品具有较好阻燃性能。因此，面对这种市场需求和技术空白，一些国内企业也纷纷尝试设立研究项目。
可膨胀石墨（EG）是一种特殊的石墨晶体化合物，受热到一定程度就会开始膨胀，膨胀后的石墨由原来的鳞片状变成密度很低的蠕虫状形成良好的绝热层，能有效隔热、延缓和终止阻燃基体的分解；与此同时可膨胀石墨膨胀过程中会大量吸热从而降低体系温度，起到阻燃的作用。近几年，可膨胀石墨因其阻燃效果优异日益受到关注，但是可膨胀石墨在乳胶中应用的并不广泛。因为可膨胀石墨本身为鳞片状，且颜色为灰黑色，直接将其添加到乳胶中分散均匀性不佳，导致性能和外观颜色都略差，这极大的限制了可膨胀石墨在乳胶海绵材料中的应用。因此，提供一种均匀分散可膨胀石墨制备乳胶海绵的方法有至关重要的意义。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种使得可膨胀石墨在乳胶材料中分散均匀，制品阻燃性能良好的环保型阻燃乳胶枕及其制备方法。
本发明的技术方案为：包括以下重量份数的组分：
天然乳胶：80-100份；
焦磷酸钾：0.05-0.5份；
硫化剂： 3-8份；
油酸钾： 1-6 份；
氧化锌：2-8 份；
蓖麻油酸钾：0.5-5 份；
可膨胀石墨：10-40 份。
所述焦磷酸钾的重量份数为0.1-0.3份。
所述硫化剂的重量份数为4-6份。
所述油酸钾的重量份数为2-5份。
所述蓖麻油酸钾的重量份数为0.5-3份。
所述氧化锌的重量份数为4-6份。
所述可膨胀石墨的重量份数为15-30份。
一种环保型阻燃乳胶枕的制备方法，包含以下步骤：
（1）将焦磷酸钾、硫化剂、油酸钾、氧化锌和蓖麻油酸钾采用卧式砂磨机研磨细化至微米级；
（2）通过自动化配料***将天然乳胶、焦磷酸钾、硫化剂、油酸钾、蓖麻油酸钾和可膨胀石墨按配方配料；
（3）将配好的物料在熟成反应釜中混合熟成；
（4）将熟成好的胶乳输送至发泡机中，加入氧化锌并通入二氧化碳，发泡，注模，定型；
（5）通过蒸汽硫化装置进行硫化，并将硫化后的产品脱模、水洗、烘干；
（6）按照要求修剪、包装得成品。
步骤（3）中的熟成时间为8-12h，温度为35-40℃。
步骤（4）中的二氧化碳浓度为50%±5，流量为5-10L/min。
本发明在原料中增加了可膨胀石墨，起到阻燃的作用；在制备过程中，采用二氧化碳作胶凝剂，二氧化碳是酸性氧化物，遇水形成碳酸，使得胶乳混合物的pH降低，压缩胶粒表面双电层，同时会促进氧化锌的溶解和锌氨络合物的形成，使得发泡胶乳快速胶凝，该种胶凝工艺使得可膨胀石墨在乳胶材料中分散均匀，制品阻燃性能良好。
具体实施方式
本发明包括以下重量份数的组分：
天然乳胶：80-100份；
焦磷酸钾：0.05-0.5份；
硫化剂： 3-8份；
油酸钾： 1-6 份；
氧化锌：2-8 份；
蓖麻油酸钾：0.5-5 份；
可膨胀石墨：10-40 份。
所述焦磷酸钾的重量份数为0.1-0.3份。
所述硫化剂的重量份数为4-6份。其粒径控制在4-5μm。
所述油酸钾的重量份数为2-5份。
所述蓖麻油酸钾的重量份数为0.5-3份。
所述氧化锌的重量份数为4-6份。具体应用中，采用纳米级氧化锌。
所述可膨胀石墨的重量份数为15-30份。其粒度50目，在熟成前均匀分散于乳胶液中。
一种环保型阻燃乳胶枕的制备方法，包含以下步骤：
（1）将焦磷酸钾、硫化剂、油酸钾、氧化锌和蓖麻油酸钾采用卧式砂磨机研磨细化至微米级（粒径4±1μm）；
（2）通过自动化配料***将天然乳胶、焦磷酸钾、硫化剂、油酸钾、蓖麻油酸钾和可膨胀石墨按配方配料；
（3）将配好的物料在熟成反应釜中高速分散混合熟成；严格控制熟成时间和温度，保证各分散体在设定温度下充分混合并发生熟成反应；并且调节整个熟成体系的pH在9-10区间，粘度800-1500mpa.s；
（4）将熟成好的胶乳输送至发泡机中，加入氧化锌并通入二氧化碳，发泡，注模，定型；
（5）通过蒸汽硫化装置进行硫化，并将硫化后的产品脱模、水洗、烘干；
（6）按照要求修剪、包装得成品。
步骤（3）中的熟成时间为8-12h，温度为35-40℃。
步骤（4）中的二氧化碳浓度为50%±5，流量为5-10L/min。
步骤( 5）中，采用蒸汽硫化装置进行硫化，温度为90-110℃，时间20-40 min。
目前市场上乳胶制品都是采用邓禄普工艺，在该工艺中，氟硅酸钠作为胶凝剂使用，其作用机理主要是在胶乳水相中缓慢水解分离出氢氟酸和硅酸，从而导致胶乳去稳。
然而，本发明采用二氧化碳作胶凝剂，二氧化碳是酸性氧化物，遇水形成碳酸，使得胶乳混合物的pH降低，压缩胶粒表面双电层，同时会促进氧化锌的溶解和锌氨络合物的形成，使得发泡胶乳快速胶凝，该种胶凝工艺使得可膨胀石墨在乳胶材料中分散均匀，制品阻燃性能良好。
根据本方法制备的天然乳胶枕，具有高弹性，舒适透气，温和无刺激，空气中具有离火能自熄，使用安全。
步骤（3）和（4）之间，还包括制备紫胶树脂钙盐聚集体，并将紫胶树脂钙盐聚集体引入熟成好的胶乳中进行搅拌，
其中，紫胶树脂钙盐聚集体的制备过程为：将紫胶树脂钠盐配制成6wt%的紫胶树脂钠盐溶液（即紫胶树脂钠盐溶于水中），用蒸馏水配制0.1mol/L的CaCl2溶液，20℃条件下缓慢搅拌紫胶树脂钠盐溶液，然后缓慢滴加CaCl2溶液，混合搅拌20min，室温静置6h，过滤得到析出的固体，冷冻干燥后得到紫胶树脂钙盐聚集体；
在发泡前将紫胶树脂钙盐聚集体引入胶乳中，紫胶树脂钠盐为类不对称双子（Gemini）表面活性剂结构，Ca2+诱导作用下进行聚集，形成多孔结构聚集体紫胶树脂钙盐，可以吸附、锁住乳胶制品中部分挥发性有机化合物，紫胶树脂是由紫胶桐酸与壳脑酸形成的内酯和交酯组成，紫胶桐酸为直链大分子，且为含有多羟基饱和碳链，因此，紫胶树脂钙盐表面存在大量羟基，通过氢键作用有利于有机化合物（如醇类、胺类等）的吸附。
从而，使得生产出的乳胶枕达到低气味、低VOC环保性的要求。
具体应用中，
（1）将焦磷酸钾、硫化剂、油酸钾、氧化锌和蓖麻油酸钾采用卧式砂磨机研磨细化至微米级（粒径4±1μm）；
（2）通过自动化配料***配料：将天然乳胶100份，焦磷酸钾0.2份，硫化剂6份，油酸钾4份，蓖麻油酸钾1.5份，可膨胀石墨15-30份一起加到熟成反应釜中高速分散混合熟成，控制熟成温度为35℃，保证各分散体在设定温度下充分混合并发生熟成反应，并且调节整个熟成体系的PH在9-10区间，黏度800-1500 mpa.s；
（3）当熟成时间为12h时，将熟成胶乳输送至发泡机进行发泡。此时，发泡盘的转速为600r/min，熟成胶流量为580kg/min，氧化锌的流量为6kg/min。
（4）通入特定浓度的二氧化碳气体（CO2浓度为50%左右），压力为0.4Mpa，流量为10L/min.
（5）将发泡好的胶乳直接充入枕头模具，通过蒸汽硫化装置进行硫化，温度为90-110℃，时间20-40 min。
（6）将硫化后的产品用水冲洗、烘干、包装得成品。
以本方法制备的阻燃乳胶枕头，测试性能如下：密度85 kg/m3，40%压陷硬度85 N，拉伸强度80kPa，落球回弹65%，压缩永久变形≦10%，含水率<1%，水平燃烧阻燃等级为：HBF级，氧指数为28%。可见，该发明生产出的阻燃产品机械性能优异，阻燃性能良好，空气中离火能自熄。具有安全性。
对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改或本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合于本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种环保型阻燃乳胶枕，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
天然乳胶：80-100份；
焦磷酸钾：0.05-0.5份；
硫化剂： 3-8份；
油酸钾： 1-6 份；
氧化锌：2-8 份；
蓖麻油酸钾：0.5-5 份；
可膨胀石墨：10-40 份。
2.根据权利1所述的一种环保型阻燃乳胶枕，其特征在于，所述焦磷酸钾的重量份数为0.1-0.3份。
3.根据权利1所述的一种环保型阻燃乳胶枕，其特征在于，所述硫化剂的重量份数为4-6份。
4.根据权利1所述的一种环保型阻燃乳胶枕，其特征在于，所述油酸钾的重量份数为2-5份。
5.根据权利1所述的一种环保型阻燃乳胶枕，其特征在于，所述蓖麻油酸钾的重量份数为0.5-3份。
6.根据权利1所述的一种环保型阻燃乳胶枕，其特征在于，所述氧化锌的重量份数为4-6份。
7.根据权利1所述的一种环保型阻燃乳胶枕，其特征在于，所述可膨胀石墨的重量份数为15-30份。
8.一种环保型阻燃乳胶枕的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）将焦磷酸钾、硫化剂、油酸钾、氧化锌和蓖麻油酸钾采用卧式砂磨机研磨细化至微米级；
（2）通过自动化配料***将天然乳胶、焦磷酸钾、硫化剂、油酸钾、蓖麻油酸钾和可膨胀石墨按配方配料；
（3）将配好的物料在熟成反应釜中混合熟成；
（4）将熟成好的胶乳输送至发泡机中，加入氧化锌并通入二氧化碳，发泡，注模，定型；
（5）通过蒸汽硫化装置进行硫化，并将硫化后的产品脱模、水洗、烘干；
（6）按照要求修剪、包装得成品。
9.根据权利要求8所述一种环保型阻燃乳胶枕的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的熟成时间为8-12h，温度为35-40℃。
10.根据权利要求8所述一种环保型阻燃乳胶枕的制备方法，其特征在于，步骤（4）中的二氧化碳浓度为50%±5，流量为5-10L/min。
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