[发明专利]一种抗菌增强耐低温慢回弹聚氨酯海绵及其制备方法

说明书

本发明涉及一种抗菌增强耐低温慢回弹聚氨酯海绵及其制备方法，首先使用KH‑590处理得到巯基化氧化石墨烯，利用巯基与大蒜素的点击化学原理，再合成阳离子型氧化石墨烯负载大蒜素Alc‑S‑GO⁺将其作为抗菌增强剂，再制备KH‑151接枝聚醚改性硅油，使其作为耐低温剂来改善体系的相容性及耐低温性能，最后将二者加入到特定配方中，制得抗菌增强耐低温慢回弹聚氨酯海绵，大大增强了其强度、耐低温性、抗菌性等性能，在实际生产应用中具有巨大的社会经济效益。

技术领域

本发明属于有机高分子合成技术领域，涉及一种聚氨酯高分子材料的生产方法，具体涉及一种抗菌、高强、耐低温的慢回弹聚氨酯海绵及其生产方法。

背景技术

慢回弹聚氨酯海绵，是一种具有粘弹性的软质泡沫，由于其具有形状记忆功能又被称为记忆海绵。它是泡沫塑料中的一种特殊材料，具有“手印”特征，即当泡沫受到外力作用发生形变时，其应变滞后于应力的变化，所以当外界对其泡沫施加外力时并不是立刻回复，而是经过3~15秒后缓慢的回复到原来的形状，因此将这种特殊性的泡沫称为慢回弹泡沫也称为记忆泡沫。慢回弹聚氨酯海绵的诞生则要追溯到1962年美国太空署（NASA）的一项研究：美国在阿波罗系列飞船中引用了一种高缓冲材料，可以使宇航员在飞行过程中感到更加的舒适。这种材料被用在了飞船的座椅上，因其具有高压缩率低压缩模量的特性，被用来吸收在飞船起飞和返回大气层时给宇航员带来的巨大冲击力。

由于慢回弹聚氨酯海绵具有很好的形状记忆特性，较强的能量吸收及减震抗震等性能，因而在缓冲材料领域得到了广泛的应用，如医疗、医药、箭靶、头盔内垫、赛车坐垫乃至功能鞋垫、床上用品、家具等。特别是近十多年来大量用于高级轿车中作为座垫与头枕，用于家居中作为高档慢回弹枕头及床垫和用于体育鞋材中的慢回弹缓冲鞋垫时，普通慢回弹聚氨酯海绵硬度及物理性能会随环境温度的变化，产生明显的变化：低温变硬，反弹变慢；高温变软，反弹变快。尤其是在冬天作为座椅、床垫和枕头等产品时，就会使人感受不到舒适感，甚至是不舒服的硬物感，并且由于传统的慢回弹聚氨酯泡沫塑料是一种与人体接触密切的材料，生活中人体的体液或其他物质接触海绵易滋生细菌，进而污染产品，感染人体，又在制备过程中大多使用的异氰酸酯为TDI（甲苯二异氰酸酯），毒性较大，这就大大限制了其应用范围。因此，如何制备抗菌、耐低温又安全无毒的慢回弹聚氨酯海绵显得非常必要。

传统提高高分子材料抗菌性能的方法是添加壳聚糖、龙脑衍生物、季铵盐等作为抗菌剂，大蒜素作为抗菌剂的研究使用较少，据研究报道，大蒜素拥有优异的抗菌性能，对传统的大肠杆菌有着优秀的杀菌作用，并且对几十种常见的、污染食品的真菌（霉菌和酵母菌）的抗真菌作用强度相当于化学防腐剂苯甲酸和山梨酸。本发明采用大蒜素对石墨烯进行改性，制备了稳定存在于聚氨酯体系的大蒜素，利用硅烷偶联剂KH-151与聚醚改性硅油接枝反应的方法，KH-151的乙烯基会与聚醚改性硅油中多余的Si-H键结合，制备出慢回弹聚氨酯海绵用抗菌增强剂和耐低温剂，并进一步制备出高强抗菌耐低温慢回弹聚氨酯海绵，该方法所制得材料的强度高、抗菌性能好、低温时硬度变化不明显，并且制备海绵过程中使用较为环保的二苯基甲烷二异氰酸酯、水等作为原料进行发泡，适用于实际生产应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种既具备良好的慢回弹性能又具有高强度，能有效抗菌，并且在低温下硬度不明显提升的抗菌耐低温慢回弹聚氨酯海绵的制备方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种抗菌增强耐低温慢回弹聚氨酯海绵材料，由下列原料按重量份数组成：

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其中，所述抗菌增强剂为阳离子型氧化石墨烯负载大蒜素Alc-S-GO⁺。其制备步骤为：