CN113444308B - 一种耐久性良好的抗菌垫芯及其制造方法 - Google Patents

一种耐久性良好的抗菌垫芯及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及垫体领域，具体公开了一种耐久性良好的抗菌垫芯及其制造方法。一种耐久性良好的抗菌垫芯，包括丝圈体，所述丝圈体包括以下重量份的原料：塑料基材58~66份；酚醛树脂20~25份；载抗菌金属载体1~2份；偶联剂0.4~0.8份；苯乙烯‑甲基丙烯酸甲酯共聚物1.5~2份；氯乙烯‑甲基丙烯酸甲酯共聚物0.2~0.5份；丙烯酸‑马来酸酐共聚物3~4份。本申请的抗菌垫芯具有提高抗菌耐久性的优点。

Description

一种耐久性良好的抗菌垫芯及其制造方法
技术领域
本申请涉及垫体领域，更具体地说，它涉及一种耐久性良好的抗菌垫芯及其制造方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对家具用品的要求也越来越高，家具除了要坚固耐用外，还需要有良好的舒适性，因此家具上的坐垫、床垫等垫体成为研发的重心。
垫体常用的材质有海绵、弹簧、乳胶和丝圈，其中由丝圈做成的垫体质感柔和，回弹性好，因此日益受到厂家的重视，丝圈是由塑料喷丝而成的丝条相互交错而成，从而使得丝圈具有一定的承重能力，并且与弹簧、乳胶等材质不同，丝圈便于裁剪，便于人们根据实际需要而裁剪尺寸合适的垫体，而且丝圈呈立体网状结构，具有较好的回弹力，软硬适中，因此广泛用于病床床垫，以适应需要长期卧床的人员。
丝圈的交错结构使得垫体内部容易积聚脏物，导致细菌容易滋生，加上用于病床的床垫会接触到较多的细菌源，对病患风险增高，为解决这一问题，厂家常常会加入金属抗菌剂，但是金属抗菌剂在塑料基材常出现不稳定的情况，耐久性不高。
发明内容
为了提高垫体抗菌的耐久性，本申请提供一种耐久性良好的抗菌垫芯及其制造方法。
本申请提供的一种耐久性良好的抗菌垫芯及其制造方法采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种耐久性良好的抗菌垫芯，采用如下的技术方案：
一种耐久性良好的抗菌垫芯，包括丝圈体，所述丝圈体包括以下重量份的原料：
塑料基材 58~66份；
酚醛树脂 20~25份；
载抗菌金属载体 1~2份；
偶联剂 0.4~0.8份；
填料 10~13份；
苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物 1.5~2份；
氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物 0.2~0.5份；
丙烯酸-马来酸酐共聚物 3~4份。
通过采用上述技术方案，由于采用载抗菌金属载体，使丝圈体获得抑菌能力，减少细菌滋生的情况，并且利用苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸-马来酸酐共聚物的配合作用，可能因此改善了载抗菌金属载体与塑料基材的极性，从而起到分散载抗菌金属载体的作用，使载抗菌金属载体稳定存在于塑料基材中，因此提高了丝圈的抗菌耐久效果。
优选的，所述载抗菌金属载体中的抗菌金属选自锌、银和铜中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，锌、银和铜均是较好的抗菌金属，且毒***底，对人体的伤害较少。
优选的，所述载抗菌金属载体中的载体为硅胶。
通过采用上述技术方案，硅胶是抗菌金属的良好载体，且硅胶在苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸马来酸酐共聚物的配合下，硅胶在塑料基材中的稳定性较好。
优选的，所述载抗菌金属载体的制造方法为：在硅溶胶中加入乙二醇，加热至50~60℃后边搅拌边滴加3-巯丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌1~2h，然后将pH调节至6~7，滴加硝酸盐溶液，继续搅拌1~2h，再在60~75℃下真空干燥6~8h，研磨，得到载抗菌金属载体，所述硝酸盐溶液选自硝酸锌水溶液、硝酸银水溶液和硝酸铜水溶液中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，获得结构稳定的载抗菌金属载体，配合3-巯丙基三甲氧基硅烷对硅胶中的二氧化硅的改性修饰，提高载抗菌金属载体在塑料基材中的稳定性以及丝圈体整体的耐热性。
优选的，所述硅溶胶、乙二醇、3-巯丙基三甲氧基硅烷和硝酸盐溶液的重量比为10:(0.2~0.5):(0.3~0.7):(6~8),其中硝酸盐溶液的浓度为0.5mol/L。
通过采用上述技术方案，在上述配比范围可以制得性能良好的载抗菌金属载体。
优选的，所述硅溶胶中的SiO2含量为38~41%。
优选的，所述载抗菌金属载体的粒径范围为2~5μm。
通过采用上述技术方案，上述粒径有助于载抗菌金属载体的分散。
优选的，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
通过采用上述技术方案，铝酸酯偶联剂有助于丝圈体各组分的结合稳定。
优选的，所述塑料基材选自PE、POE、PP和TPEE中的一种。
第二方面，本申请提供一种耐久性良好的抗菌垫芯的制造方法，采用如下的技术方案：
一种耐久性良好的抗菌垫芯的制造方法，包括以下步骤：
S1.将塑料基材、酚醛树脂、载抗菌金属载体、偶联剂、填料、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和丙烯酸-马来酸酐共聚物混合，加热熔融，喷丝，得到丝圈体；
S2.将胶水涂覆于所述丝圈体表面，然后将丝圈体混编成型，得到抗菌垫芯。
通过采用上述技术方案，获得具有良好抗菌性能和耐久性能的丝圈体，从而制得有耐久抗菌性能的丝圈垫芯。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用载抗菌金属载体，使丝圈体获得抑菌能力，减少细菌滋生的情况，并且利用苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸-马来酸酐共聚物的配合作用，可能因此改善了载抗菌金属载体与塑料基材的极性，从而起到分散载抗菌金属载体的作用，使载抗菌金属载体稳定存在于塑料基材中，因此提高了丝圈的抗菌耐久效果。
2、本申请中优选采用硝酸盐溶液、3-巯丙基三甲氧基硅烷与硅溶胶反应来制备载抗菌金属载体，从而使丝圈垫芯的抗菌耐久性和耐热性得到提高。
附图说明
图1是本申请的抗菌垫芯的剖面结构图。
附图标记说明：1、第一丝圈层；2、第二丝圈层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
PE选购自中国石化，型号LD450；
POE选购自埃克森美孚，型号5101；
酚醛树脂选购自石家庄骏隆化工产品销售有限公司，型号HY-203；
苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物选购自湖北广奥生物科技有限公司，CAS号25034-86-0；
氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物选购自湖北广奥生物科技有限公司，CAS号25038-72-6；
丙烯酸-马来酸酐共聚物选购自天门恒昌化工有限公司，CAS号26677-99-6；
铝酸酯偶联剂选购自南京优普化工有限公司，型号UP- 802；
硅溶胶选购自湖北正和科技有限公司，型号SD-5040。
制备例
制备例1
载抗菌金属载体的制备：
将1000g硅溶胶装入反应烧瓶中，加热至50℃并搅拌，然后滴加硝酸溶液，使pH调节至6，然后边搅拌边滴加600g硝酸锌溶液，1h滴加完毕，继续搅拌1h得到混合胶，再将混合胶放入真空干燥箱中干燥8h，干燥温度60℃，干燥结束后混合胶干燥成固体，再将固体研磨至粒径2~5μm的粉末，粉末用乙醇洗涤，洗涤后用真空干燥箱中干燥1h，干燥温度50℃，得到载抗菌金属载体。
其中硅溶胶的SiO2含量为40%，硝酸溶液的质量分数为20%，硝酸锌溶液的浓度为0.5mol/L。
制备例2
载抗菌金属载体的制备：
本制备例与制备例1的不同之处在于，用等量的硝酸银溶液替代硝酸锌溶液。
制备例3
载抗菌金属载体的制备：
本制备例与制备例1的不同之处在于，用等量的硝酸铜溶液替代硝酸锌溶液。
制备例4
载抗菌金属载体的制备：
将1000g硅溶胶和20g乙二醇装入反应烧瓶中，加热至50℃并搅拌，然后搅拌边滴加30g 3-巯丙基三甲氧基硅烷，10min滴加完毕，继续搅拌1h，然后滴加硝酸溶液，使pH调节至6，然后边搅拌边滴加600g硝酸锌溶液，1h滴加完毕，继续搅拌1h得到混合胶，再将混合胶放入真空干燥箱中干燥8h，干燥温度60℃，干燥结束后混合胶干燥成固体，再将固体研磨至粒径2~5μm的粉末，粉末用乙醇洗涤，洗涤后用真空干燥箱中干燥1h，干燥温度50℃，得到载抗菌金属载体。
其中硅溶胶的SiO2含量为40%，硝酸溶液的质量分数为20%，硝酸锌溶液的浓度为0.5mol/L。
制备例5
载抗菌金属载体的制备：
将1000g硅溶胶和50g乙二醇装入反应烧瓶中，加热至60℃并搅拌，然后搅拌边滴加70g 3-巯丙基三甲氧基硅烷，10min滴加完毕，继续搅拌2h，然后滴加硝酸溶液，使pH调节至7，然后边搅拌边滴加800g硝酸锌溶液，1h滴加完毕，继续搅拌2h得到混合胶，再将混合胶放入真空干燥箱中干燥6h，干燥温度75℃，干燥结束后混合胶干燥成固体，再将固体研磨至粒径2~5μm的粉末，粉末用乙醇洗涤，洗涤后用真空干燥箱中干燥1h，干燥温度50℃，得到载抗菌金属载体。
其中硅溶胶的SiO2含量为40%，硝酸溶液的质量分数为20%，硝酸锌溶液的浓度为0.5mol/L。
实施例
实施例1
一种耐久性良好的抗菌垫芯的制备：
S1.将5.8kgPE、2kg酚醛树脂、0.1kg制备例1制得的载抗菌金属载体、0.06kg铝酸酯偶联剂、0.15kg苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、0.02kg氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和0.3kg丙烯酸-马来酸酐共聚物投入到搅拌釜中混合5min，得到混合料，然后将混合料投入喷丝机中，加热熔融，喷丝，得到丝圈体；其中，丝圈体分为第一丝圈体和第二丝圈体，第一丝圈体的平均丝径为3mm，第二丝圈体的平均丝径为1.5mm；
S2.如图1所示，将胶水涂覆于第一丝圈体和第二丝圈体表面，然后将第一丝圈体混编成型得到第一丝圈层1，第二丝圈体混编成型得到第二丝圈层2，其中第一丝圈层1设置一个，第二丝圈层2设置两个，将第一丝圈层1粘合于两个第二丝圈层2之间，然后烘干胶水，得到抗菌垫芯。
实施例2
一种耐久性良好的抗菌垫芯的制备：
S1.将6.6kgPE、2.5kg酚醛树脂、0.2kg制备例1制得的载抗菌金属载体、0.04kg铝酸酯偶联剂、0.2kg苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、0.05kg氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和0.4kg丙烯酸-马来酸酐共聚物投入到搅拌釜中混合5min，得到混合料，然后将混合料投入喷丝机中，加热熔融，喷丝，得到丝圈体；其中，丝圈体分为第一丝圈体和第二丝圈体，第一丝圈体的平均丝径为3mm，第二丝圈体的平均丝径为1.5mm；
S2.如图1所示，将胶水涂覆于第一丝圈体和第二丝圈体表面，然后将第一丝圈体混编成型得到第一丝圈层1，第二丝圈体混编成型得到第二丝圈层2，其中第一丝圈层1设置一个，第二丝圈层2设置两个，将第一丝圈层1粘合于两个第二丝圈层2之间，然后烘干胶水，得到抗菌垫芯。
实施例3
一种耐久性良好的抗菌垫芯的制备：
S1.将6.3kgPE、2.2kg酚醛树脂、0.17kg制备例1制得的载抗菌金属载体、0.08kg铝酸酯偶联剂、0.17kg苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、0.03kg氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和0.33kg丙烯酸-马来酸酐共聚物投入到搅拌釜中混合5min，得到混合料，然后将混合料投入喷丝机中，加热熔融，喷丝，得到丝圈体；其中，丝圈体分为第一丝圈体和第二丝圈体，第一丝圈体的平均丝径为3mm，第二丝圈体的平均丝径为1.5mm；
S2.如图1所示，将胶水涂覆于第一丝圈体和第二丝圈体表面，然后将第一丝圈体混编成型得到第一丝圈层1，第二丝圈体混编成型得到第二丝圈层2，其中第一丝圈层1设置一个，第二丝圈层2设置两个，将第一丝圈层1粘合于两个第二丝圈层2之间，然后烘干胶水，得到抗菌垫芯。
实施例4
本实施例与实施例3的不同之处在于，用等量的制备例2制得的载抗菌金属载体替代制备例1制得的载抗菌金属载体。
实施例5
本实施例与实施例3的不同之处在于，用等量的制备例3制得的载抗菌金属载体替代制备例1制得的载抗菌金属载体。
实施例6
本实施例与实施例3的不同之处在于，用等量的制备例4制得的载抗菌金属载体替代制备例1制得的载抗菌金属载体。
实施例7
本实施例与实施例3的不同之处在于，用等量的制备例5制得的载抗菌金属载体替代制备例1制得的载抗菌金属载体。
实施例8
本实施例与实施例3的不同之处在于，用等量POE替代PE。
对比例
对比例1
本对比例与实施例3的不同之处在于，用等量的PE替代苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和丙烯酸-马来酸酐共聚物。
对比例2
本对比例与实施例3的不同之处在于，用等量的PE替代苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。
对比例3
本对比例与实施例3的不同之处在于，用等量的PE替代氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。
对比例4
本对比例与实施例3的不同之处在于，用等量的PE替代丙烯酸-马来酸酐共聚物。
对比例5
本对比例与实施例6的不同之处在于，用等量的PE替代苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。
对比例6
本对比例与实施例6的不同之处在于，用等量的PE替代丙烯酸-马来酸酐共聚物。
对比例7
本对比例与实施例3的不同之处在于，用等量的PE替代载抗菌金属载体。
性能检测试验
抑菌测试：根据GB/T20944.2-2007《纺织品抗菌性能的评价第2部分:吸收法》，对本申请的各个实施例和对比例的第二丝圈体进行抗菌能力测试，测试菌种为金黄色葡萄球菌和肺炎克雷白氏菌，测试结果如表1所示。
抑菌耐久性测试：将本申请的各个实施例和对比例的第二丝圈体用水洗涤5min，自然干燥30min，重复上述步骤5次，然后放入高低温湿热实验箱中，湿度保持在80%±2%RH，温度保持在70℃±1℃，实验时间3h，然后取出，擦干，再根据GB/T20944.2-2007《纺织品抗菌性能的评价第2部分:吸收法》，进行抗菌能力测试，测试菌种为金黄色葡萄球菌和肺炎克雷白氏菌，测试结果如表1所示。
拉伸强度测试：根据GB/T6344-2008《软质泡沫聚合材料拉伸强度和断裂伸长率的测定》，对本申请的各个实施例和对比例的第二丝圈体进行拉伸强度测试，测试结果如表2所示。
耐湿热测试：将本申请的各个实施例和对比例的第二丝圈体放入高低温湿热实验箱中，湿度保持在80%±2%RH，温度保持在70℃±1℃，实验时间8h，然后取出，擦干，再根据GB/T6344-2008《软质泡沫聚合材料拉伸强度和断裂伸长率的测定》，进行拉伸强度测试，并计算不经过耐热测试和经过耐热测试的拉伸强度衰减率，测试结果如表2所示。
表1
抑菌率（%） 抑菌率（%） 抑菌耐久性测试后抑菌率（%） 抑菌耐久性测试后抑菌率（%）
金黄色葡萄球菌 肺炎克雷白氏菌 金黄色葡萄球菌 肺炎克雷白氏菌
实施例1 99 99 94 93
实施例2 99 99 93 93
实施例3 99 99 96 97
实施例4 99 99 96 96
实施例5 99 99 95 96
实施例6 99 99 99 99
实施例7 99 99 99 99
实施例8 99 99 95 95
对比例1 99 99 75 73
对比例2 99 99 77 78
对比例3 99 99 80 81
对比例4 99 99 76 76
对比例5 99 99 77 77
对比例6 99 99 77 76
对比例7 12 18 10 18
表2
拉伸强度（KPa） 耐热测试后拉伸强度（KPa） 拉伸强度衰减率（%）
实施例1 51.5 45.8 11.1
实施例2 51.0 45.2 11.4
实施例3 52.1 46.5 10.7
实施例4 51.9 46.1 11.2
实施例5 51.6 45.5 11.8
实施例6 53.3 50.6 5.0
实施例7 53.8 51.2 4.8
实施例8 26.7 23.2 13.1
对比例1 47.8 38.1 20.3
对比例2 48.1 39.1 18.7
对比例3 48.7 39.4 19.0
对比例4 48.5 39.7 18.1
对比例5 49.4 39.5 20.1
对比例6 50.2 39.8 20.7
对比例7 53.5 44.9 16.0
根据表1和表2可知，实施例1-3均可以保持较高的抑菌耐久性，且根据实施例1-5可知，本申请采用锌、银和铜三种抗菌金属均可以获得更加耐久的抑菌效果，推测是因为苯乙烯丙烯酸甲酯共聚物、氯乙烯丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸马来酸酐共聚物共同起到分散载抗菌金属载体的作用，使载抗菌金属载体稳定存在于PE基材中，保持了丝圈体的抗菌性能，提高耐久性，并且由于改善了丝圈体的应力传递的有效性，提高丝圈的强度。
与对比例1-4相比，实施例3的抑菌耐久性和耐热性能均得到提高，说明是苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸-马来酸酐共聚物三者的协同作用来提高载抗菌金属载体在PE基材中的稳定性。
与实施例3相比，实施例6-7的抑菌耐久性有所提高，且耐热性能大幅度提高，原因是载抗菌金属载体在制备时，加入了3-巯丙基三甲氧基硅烷进行改性修饰，可能因为引入的活性官能团与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸-马来酸酐共聚物三者产生作用，使得丝圈体内部结构更加稳定，抗菌金属更好的发挥抑菌作用，同时耐热性能大幅提高。
与对比例5-6相比，实施例6的抑菌耐久性和耐热性能均较高，说明3-巯丙基三甲氧基硅烷改性载抗菌金属载体而获得的效果，是在配合苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸-马来酸酐共聚物三者的共同作用下产生。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种耐久性良好的抗菌垫芯，其特征在于，包括丝圈体，所述丝圈体由以下重量份的原料制成：
塑料基材 58~66份；
酚醛树脂 20~25份；
载抗菌金属载体 1~2份；
偶联剂 0.4~0.8份；
苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物 1.5~2份；
氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物 0.2~0.5份；
丙烯酸-马来酸酐共聚物 3~4份；
所述载抗菌金属载体的制造方法为：在硅溶胶中加入乙二醇，加热至50~60℃后边搅拌边滴加3-巯丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌1~2h，然后将pH调节至6~7，滴加硝酸盐溶液，继续搅拌1~2h，再在60~75℃下真空干燥6~8h，研磨，得到载抗菌金属载体，所述硝酸盐溶液选自硝酸锌水溶液、硝酸银水溶液和硝酸铜水溶液中的一种或多种；
所述硅溶胶、乙二醇、3-巯丙基三甲氧基硅烷和硝酸盐溶液的重量比为10:(0.2~0.5):(0.3~0.7):(6~8),其中硝酸盐溶液的浓度为0.5mol/L；
所述塑料基材选自PE、POE、PP和TPEE中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种耐久性良好的抗菌垫芯，其特征在于：所述载抗菌金属载体中的抗菌金属选自锌、银和铜中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种耐久性良好的抗菌垫芯，其特征在于：所述硅溶胶中的SiO2含量为38~41%。
4.根据权利要求1所述的一种耐久性良好的抗菌垫芯，其特征在于：所述载抗菌金属载体的粒径范围为2~5μm。
5.根据权利要求1所述的一种耐久性良好的抗菌垫芯，其特征在于：所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
6.一种耐久性良好的抗菌垫芯的制造方法，其特征在于：用于制造权利要求1-5任一所述的耐久性良好的抗菌垫芯，包括以下步骤：
S1.将塑料基材、酚醛树脂、载抗菌金属载体、偶联剂、填料、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和丙烯酸-马来酸酐共聚物混合，加热熔融，喷丝，得到丝圈体；
S2.将胶水涂覆于所述丝圈体表面，然后将丝圈体混编成型，得到抗菌垫芯。
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