[发明专利]一种环保可降解的海绵及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环保可降解的海绵及其制备方法，采用疏水改性的纳米纤维素作为机体材料，为绿色环保可降解材料，具有良好的生物相容性，所制备的海绵具有良好的疏水和防水性能，能够在海绵吸水后实现快速干燥，防止海绵吸吸水后长期处于潮湿环境而吸附空细菌等微生物产生霉变；采用天然生物防霉剂，避免了化学药剂的使用，其毒性更低，防霉效果更好。

技术领域

本发明属于海绵制品技术领域，具体涉及一种环保可降解的海绵及其制备方法。

背景技术

海绵是一种极为常见的多孔材料，具有良好的吸水性，部分具有良好的弹性、变形恢复性等等性能，能够用于清洁物品或用于生产一些舒适柔软的座垫。

人造海绵作为一种日常生活用品,已经存在了几十年的历史。现在市场上销售的海绵类用品,主要由聚氨酯和聚苯乙烯制备而成,不但其生产过程会污染环境,而且废弃后的海绵很难降解。人造海绵的原料主要来源于石油,随着石油资源的不断减少,原料来源也将是一个严重的问题。进入二十一世纪后,人们对环保有了进一步的认识,势必要有一种新的环保型海绵将其替代。

目前来说，市场上海绵的生成成本与海绵密度呈正相关，密度越高成本也越高，但低密度海绵的物理性能往往不如高密度海绵，特别是在作为座垫等方面的使用，因而寻求一种低密度却有良好力学性能能够符合国际上座垫海绵所需力学性能标准的低密度高弹性海绵是一大发展方向。同时目前海绵的制备过程中产生的污染较大，海绵多为人造高聚物难以降解，发泡剂在发泡过程中对人造成危害、对环境造成污染，也是一个亟待解决的问题。

发明内容

为解决目前海绵的制备过程中存在的问题，本发明提供了一种环境友好且具备优良力学性能的环保可降解的海绵。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种环保可降解的海绵，所述环保可降解的海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：疏水改性的纳米纤维素60～70份，防霉剂1～10重量份，改性剂3～7重量份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵10～20份，发泡剂1～5份，甘油2.5～4.5重量份和硼酸1.1～2.5重量份。

作为优选，所述环保可降解的海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：纳米纤维素65～70份，防霉剂3～8重量份，改性剂4～5重量份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵15～20份，发泡剂3～5份，甘油2.5～4.5重量份和硼酸1.1～2.5重量份。

作为优选，所述的防霉剂为天然植物防霉剂。

作为优选，所述防霉剂由以下重量配比的原料组成：五倍子提取物2～30份、大蒜精油2～5份、茶树精油3～15份、益母草提取物15～30份和抗氧剂1～3份。

作为优选，所述改性剂为聚乙烯醇和/或聚乙二醇；

作为优选，所述的发泡剂为液态二氧化碳与液态氮气的混合物。

作为优选，所述的疏水改性纳米纤维素为有机硅烷改性的纳米纤维素，所述的有机硅烷化制剂选自六甲基二硅氮烷、丁基三甲基硅烷、十二烷基三甲基硅烷、四甲基硅烷和四丁基硅烷中的一种或多种；所述的纳米纤维素选自纤维素纳米晶体、纤维素纳米纤维、纳米竹纤维中的一种或多种。

所述环保可降解的海绵的制备方法包括以下制备步骤：

1)称取一定量的纳米纤维素，加入到反应器中，氮气置换反应器内空气三次，然后抽真空控制反应器压力在20～30kpa，然后通入有机硅烷蒸汽，加热至50～100℃，反应2～5小时，即得疏水改性的纳米纤维素；

2)将步骤1)所得的疏水改性的纳米纤维素加入到氢氧化钠/硫脲溶液中，充分搅拌溶解的溶液A；

3)将步骤2)得到的溶液A稀释至质量分数为5～10％的溶液B，将瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉末用去离子水配制成质量分数为3～5％的水溶液，将所述水溶液与溶液B按一定比例混合，加入防霉剂、硼酸与甘油，搅拌1～2小时，得到混合液；

4)向步骤3)得到的混合液中加入的发泡剂，搅拌发泡2～3小时，得到发泡液；

5)将步骤4)得到的发泡液导入模具中直接进行冷冻干燥，经冷冻干燥10～20小时后得到所述环保可降解的海绵。