一种亲水抗菌海绵及其制备方法与流程

1.本发明属于海绵技术领域，特别涉及一种亲水抗菌海绵及其制备方法。


背景技术：

2.目前市面上的海绵一般为聚醚型聚氨酯海绵，海绵本身亲水性较差、且不具备抗菌性能。为了解决海绵亲水性差的问题，并提升海绵的抗菌性，通常会向海绵中加入亲水剂(亲水性填料)和抗菌剂，但亲水剂和抗菌剂作为添加剂引入海绵中时，亲水剂和抗菌剂容易析出不利于人体健康，且会导致海绵抗撕裂、拉伸强度等力学性能下降。
3.可见，现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种亲水抗菌海绵及其制备方法，旨在解决现有亲水抗菌海绵中因加入亲水剂和抗菌剂而出现的海绵力学性能下降和不利于人体健康的问题。
5.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
6.一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
7.聚醚多元醇95～105份，异氰酸酯40～45份，水2.0～3.0份，乙醇胺季铵盐0.5～1.5份,硅油0.5～1.0份，催化剂0.3～0.4份。
8.所述的亲水抗菌海绵中，所述乙醇胺季铵盐包括单乙醇胺磷酸盐、单乙醇胺硫酸盐、二乙醇胺磷酸盐、二乙醇胺硫酸盐、十二烷基硫酸二乙醇胺盐中的一种或多种。
9.所述的亲水抗菌海绵中，所述聚醚多元醇包括：
10.聚醚多元醇a，所述聚醚多元醇a为聚环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为3，平均分子量为3000；
11.聚醚多元醇b，所述聚醚多元醇b为聚环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为2，平均分子量为2000或3000。
12.所述的亲水抗菌海绵中，所述聚醚多元醇a和聚醚多元醇b按重量份的配比为1∶(0.8～2.0)。
13.所述的亲水抗菌海绵中，所述聚醚多元醇包括：
14.聚醚多元醇a，所述聚醚多元醇a为聚环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为3，平均分子量为3000；
15.聚醚多元醇c，所述聚醚多元醇c为聚环氧乙烷/环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为3，平均分子量为4000。
16.所述的亲水抗菌海绵中，所述聚醚多元醇a和聚醚多元醇c按重量份的配比为1∶(0.8～1.2)。
17.所述的亲水抗菌海绵中，所述硅油为硅油jd-3810。
18.所述的亲水抗菌海绵中，所述催化剂包括胺催化剂和锡催化剂；所述胺催化剂和
锡催化剂按重量份的配比为1.4∶1。
19.本发明还提供了一种亲水抗菌海绵的制备方法，包括以下步骤：
20.s001.将聚醚多元醇、乙醇胺盐、硅油、催化剂、水加入搅拌釜混合均匀后，再加入异氰酸酯进行搅拌，得到混合料；
21.s002.将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得所述亲水抗菌海绵。
22.进一步的，步骤s002中，发泡温度为26℃～27℃。
23.有益效果：
24.本发明提供了一种亲水抗菌海绵及其制备方法，通过在亲水抗菌海绵的配方中加入乙醇胺季铵盐，使其取代亲水抗菌海绵常用的亲水剂和抗菌剂，在使亲水抗菌海绵具有优异的抗菌、亲水和透气性能的同时，不会出现亲水剂和抗菌剂析出的问题，使得亲水抗菌海绵还具有抗撕裂、拉伸强度强等优点，能够用作医用海绵。
具体实施方式
25.本发明提供了一种亲水抗菌海绵及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.本发明提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
27.聚醚多元醇95～105份，异氰酸酯40～45份，水2.0～3.0份，乙醇胺季铵盐0.5～1.5份,硅油0.5～1.0份，催化剂0.3～0.4份。
28.上述亲水抗菌海绵的原料中，乙醇胺季铵盐为乙醇胺与酸反应生成的铵盐，其具有带正电的季铵离子基团，能溶于水，同时，带正电的季铵离子基团能够吸附在带负电的微生物表面，形成微团，并聚集在细胞壁上，从而产生室阻效应，使得微生物的生长受到抑制，进而起到抗菌的作用；此外，乙醇胺季铵盐具有长碳链结构，该长碳链结构疏水，可以与微生物的亲水基作用，从而改变细胞膜的通透性，进而使微生物细胞膜破裂，破坏细胞结构，同样能够起到抗菌的作用。
29.因此，为了解决现有亲水抗菌海绵中因加入亲水剂和抗菌剂而出现的海绵力学性能下降和不利于人体健康的问题，本发明在配方中加入乙醇胺季铵盐，使其取代亲水抗菌海绵常用的亲水剂和抗菌剂，在使亲水抗菌海绵具有优异的抗菌、亲水和透气性能的同时，不会出现亲水剂和抗菌剂析出的问题，使得亲水抗菌海绵还具有抗撕裂、拉伸强度强等优点，能够用作医用海绵。
30.在一种较佳的实施例中，所述乙醇胺季铵盐包括单乙醇胺磷酸盐、单乙醇胺硫酸盐、二乙醇胺磷酸盐、二乙醇胺硫酸盐、十二烷基硫酸二乙醇胺盐中的一种或多种。上述乙醇胺季铵盐的碳链均为直链，碳链上支链少，不会对高分子的运动产生较大的阻碍，从而能够使海绵拉伸强度等力学性能得到提升。此外，乙醇胺季铵盐的抗菌性能和力学性能在一定程度上会随碳链长度的增长而提升。
31.在一种较佳的实施例中，所述的亲水抗菌海绵中，所述聚醚多元醇包括：
32.聚醚多元醇a，所述聚醚多元醇a为聚环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为3，平均分子量为3000；
33.聚醚多元醇b，所述聚醚多元醇b为聚环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为2，平均分子
量为2000或3000。
34.由于官能度低的聚环氧丙烷聚醚多元醇与异氰酸酯反应时交联密度能够降低，使亲水抗菌海绵更具柔顺性和延展性，因而本发明将低官能度的聚环氧丙烷聚醚多元醇与高官能度的聚环氧丙烷聚醚多元醇搭配使用，使得亲水抗菌海绵抗撕裂能力和拉伸强度等力学性能提升。
35.本发明发现随着低官能度聚醚多元醇的使用量增加，亲水抗菌海绵的力学性能逐步提升，但当低官能度的聚醚多元醇的使用量增加到一定程度后，亲水抗菌海绵过于柔顺，会导致亲水抗菌海绵的弹性降低。优选的，本发明中，所述聚醚多元醇a和聚醚多元醇b按重量份的配比为1∶(0.8～2.0)时，制得的亲水抗菌海绵的力学性能最佳。
36.本发明还提供了另一种聚醚多元醇的实施例中，具体的，所述的亲水抗菌海绵中，所述聚醚多元醇包括：
37.聚醚多元醇a，所述聚醚多元醇a为聚环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为3，平均分子量为3000；
38.聚醚多元醇c，所述聚醚多元醇c为聚环氧乙烷/环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为3，平均分子量为4000。
39.在该实施例中，所述聚醚多元醇c同时具有eo链段和po链段，由于eo链段柔性好，并且eo链段与异氰酸酯中的nco反应得到的氨基甲酸酯键更容易形成氢键，从而使亲水抗菌海绵表现出更好的拉伸强度。此外，较高分子量的聚醚多元醇与异氰酸酯反应产生的链段长，也能够使亲水抗菌海绵更具柔顺性和延展性。基于上述机理，本发明将官能度为3，分子量为3000的聚环氧丙烷聚醚多元醇与官能度为3，分子量为4000的聚环氧乙烷/环氧丙烷聚醚多元醇搭配使用，既保证了亲水抗菌海绵成型效果好，还能够使亲水抗菌海绵抗撕裂能力和拉伸强度等力学性能优异。
40.本发明发现当增加高分子量的聚醚多元醇或含有eo链段的聚醚多元醇的用量时，亲水抗菌海绵的力学性能能够得到提升，但是，上述聚醚多元醇的用量增加到一定程度后，亲水抗菌海绵过于柔顺，反而会导致亲水海绵弹性降低。优选的，本发明中，所述聚醚多元醇a和聚醚多元醇c按重量份的配比为1∶(0.8～1.2)。
41.在一种较佳的实施例中，所述硅油为硅油jd-3810。所述硅油jd-3810为聚醚改性氨基有机硅油，在海绵发泡过程中能够均泡和稳定泡孔的同时，还能够改善亲水抗菌海绵的亲水性能。
42.在一种较佳的实施例中，所述催化剂包括胺催化剂和锡催化剂；所述锡催化剂为辛酸亚锡，其用于促进异氰酸酯与聚醚多元醇交联反应；所述胺催化剂为三乙醇胺，其主要促进异氰酸酯与水反应，促进发泡的作用。通过胺催化剂和锡催化剂的共同作用，能够加快反应速度，加速聚氨酯树脂链增长，提高海绵内部气孔致密均匀，从而获得密度满足使用要求的亲水抗菌海绵。优选的，所述胺催化剂和锡催化剂按重量份的配比为1.4∶1时，能够得到密度在35kg/m3左右，弹性好的亲水抗菌海绵。
43.此外，本发明还提供了一种亲水抗菌海绵的制备方法，包括以下步骤：
44.s001.将聚醚多元醇、乙醇胺盐、硅油、催化剂、水加入搅拌釜中预混合均匀，并控制搅拌釜内温度至26℃～27℃；混合均匀3～4s后将预热至26℃～27℃的异氰酸酯倒入搅拌釜中搅拌3～5s，得到混合物料；
45.s002.将所述混合物料倒入模具中进行发泡，发泡温度为26℃～27℃，确认乳白时间在10～15s，吐气(冒气)时间在100s，制得所述亲水抗菌海绵。
46.本发明提供的制备方法简单、高效，通过控制异氰酸酯加入搅拌釜的时间，使得聚醚多元醇与其它原料完全均匀混合再与异氰酸酯反应，从而避免亲水抗菌海绵反应不稳定而产生次品。通过控制异氰酸酯的加入温度，使异氰酸酯的催化活性最佳，促进阻燃隔音海绵体系的充分反应，制备出的亲水抗菌海绵物理性能优越。将发泡温度控制在26～27℃，若是温度过低会造成反应不充分，对亲水抗菌海绵的物理性能有影响，若是过高会造成反应过程不稳定，亲水抗菌海绵性能无法精确控制。
47.为了进一步阐明本发明提供的亲水抗菌海绵及制备方法，提供如下实施例和对比例。
48.实施例1
49.本实施例提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
50.聚醚多元醇a 105份，异氰酸酯45份，水3.0份，二乙醇胺磷酸盐1.5份，硅油jd-3810 1份，胺催化剂0.23份，锡催化剂0.17份。
51.本实施例还提供了一种亲水抗菌海绵的制备方法，包括以下步骤：
52.s001.将聚醚多元醇a、二乙醇胺磷酸盐、硅油jd-3810、胺催化剂、锡催化剂、水加入搅拌釜混合均匀后，再加入异氰酸酯进行搅拌，得到混合料；
53.s002.将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得所述亲水抗菌海绵。
54.进一步的，步骤s002中，发泡温度为26℃～27℃。
55.实施例2
56.本实施例提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
57.聚醚多元醇a 105份，异氰酸酯45份，水3.0份，单乙醇胺磷酸盐1.5份，硅油jd-3810 1份，胺催化剂0.23份，锡催化剂0.17份。
58.本实施例还提供了一种亲水抗菌海绵的制备方法，包括以下步骤：
59.s001.将聚醚多元醇a、单乙醇胺磷酸盐、硅油jd-3810、胺催化剂、锡催化剂、水加入搅拌釜混合均匀后，再加入异氰酸酯进行搅拌，得到混合料；
60.s002.将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得所述亲水抗菌海绵。
61.进一步的，步骤s002中，发泡温度为26℃～27℃。
62.实施例3
63.本实施例提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
64.聚醚多元醇a 105份，异氰酸酯45份，水3.0份，十二烷基硫酸二乙醇胺盐1.5份，硅油jd-3810 1份，胺催化剂0.23份，锡催化剂0.17份。
65.本实施例还提供了一种亲水抗菌海绵的制备方法，包括以下步骤：
66.s001.将聚醚多元醇a、十二烷基硫酸二乙醇胺盐、硅油jd-3810、胺催化剂、锡催化剂、水加入搅拌釜混合均匀后，再加入异氰酸酯进行搅拌，得到混合料；
67.s002.将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得所述亲水抗菌海绵。
68.进一步的，步骤s002中，发泡温度为26℃～27℃。
69.实施例4
70.本实施例提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
71.聚醚多元醇a 100份，异氰酸酯42份，水2.5份，二乙醇胺磷酸盐1份，硅油jd-3810 0.8份，胺催化剂0.2份，锡催化剂0.14份。
72.本实施例还提供了一种与实施例1相同的亲水抗菌海绵的制备方法。
73.实施例5
74.本实施例提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
75.聚醚多元醇a 95份，异氰酸酯40份，水2.0份，二乙醇胺磷酸盐0.5份，硅油jd-3810 0.5份，胺催化剂0.18份，锡催化剂0.12份。
76.本实施例还提供了一种与实施例1相同的亲水抗菌海绵的制备方法。
77.实施例6
78.本实施例提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
79.聚醚多元醇a 55份，聚醚多元醇b 45份，异氰酸酯42份，水2.5份，二乙醇胺磷酸盐1.0份，硅油jd-3810 0.8份，胺催化剂0.2份，锡催化剂0.14份。
80.本实施例还提供了一种亲水抗菌海绵的制备方法，包括以下步骤：
81.s001.将聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、二乙醇胺磷酸盐、硅油jd-3810、胺催化剂、锡催化剂、水加入搅拌釜混合均匀后，再加入异氰酸酯进行搅拌，得到混合料；
82.s002.将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得所述亲水抗菌海绵。
83.进一步的，步骤s002中，发泡温度为26℃～27℃。
84.实施例7
85.本实施例提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
86.聚醚多元醇a 35份，聚醚多元醇b 65份，异氰酸酯42份，水2.5份，二乙醇胺磷酸盐1.0份，硅油jd-3810 0.8份，胺催化剂0.2份，锡催化剂0.14份。
87.本实施例还提供了一种与实施例6相同的亲水抗菌海绵的制备方法。
88.实施例8
89.本实施例提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
90.聚醚多元醇a 55份，聚醚多元醇c 45份，异氰酸酯42份，水2.5份，二乙醇胺磷酸盐1.0份，硅油jd-3810 0.8份，胺催化剂0.2份，锡催化剂0.14份。
91.本实施例还提供了一种亲水抗菌海绵的制备方法，包括以下步骤：
92.s001.将聚醚多元醇a、聚醚多元醇c、二乙醇胺磷酸盐、硅油jd-3810、胺催化剂、锡催化剂、水加入搅拌釜混合均匀后，再加入异氰酸酯进行搅拌，得到混合料；
93.s002.将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得所述亲水抗菌海绵。
94.进一步的，步骤s002中，发泡温度为26℃～27℃。
95.实施例9
96.本实施例提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
97.聚醚多元醇a 40份，聚醚多元醇c 60份，异氰酸酯42份，水2.5份，二乙醇胺磷酸盐1.0份，硅油jd-3810 0.8份，胺催化剂0.2份，锡催化剂0.14份。
98.本实施例还提供了一种与实施例9相同的亲水抗菌海绵的制备方法。
99.对比例1
100.本对比例提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
101.聚醚多元醇a 100份，异氰酸酯42份，水2.5份，硅油jd-3810 0.8份，胺催化剂0.2
份，锡催化剂0.14份。
102.本对比例还提供了一种亲水抗菌海绵的制备方法，包括以下步骤：
103.s001.将聚醚多元醇a、硅油jd-3810、胺催化剂、锡催化剂、水加入搅拌釜混合均匀后，再加入异氰酸酯进行搅拌，得到混合料；
104.s002.将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得亲水抗菌海绵。
105.进一步的，步骤s002中，发泡温度为26℃～27℃。
106.对比例2
107.本对比例提供了一种亲水抗菌海绵，包括以下重量份的组成：
108.聚醚多元醇a 100份，异氰酸酯42份，水2.5份，硅油jd-3810 0.8份，胺催化剂0.2份，锡催化剂0.14份，亲水填料(轻钙)1.0份，纳米氧化锌抗菌剂1.0份。
109.本对比例还提供了一种亲水抗菌海绵的制备方法，包括以下步骤：
110.s001.将聚醚多元醇a、硅油jd-3810、胺催化剂、锡催化剂、亲水填料(轻钙)、纳米氧化锌抗菌剂、水加入搅拌釜混合均匀后，再加入异氰酸酯进行搅拌，得到混合料；
111.s002.将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得亲水抗菌海绵。
112.进一步的，步骤s002中，发泡温度为26℃～27℃。
113.对实施例1-9以及对比例1-2制备的亲水抗菌海绵分别测定密度、拉伸强度、压陷硬度、吸水倍率以及抗菌性能，测试结果如下表1所示。其中，亲水抗菌海绵按《gb/t 6343-2009泡沫塑料表观密度的测定》的规定测定，拉伸强度按《gb/t 6344-2008软质泡沫聚合材料拉伸强度和断裂伸长率的测定》的规定测定，压陷硬度按《gb/t 10807-2006软质泡沫聚合材料硬度的测定(压陷法)》的规定测定，抗菌性能按《纺织品抗菌性能的评价第2部分：吸收法》的规定测定。
114.吸水率测定规则：将实施例1-9以及对比例1-2制得的亲水抗菌海绵切割成50mm
×
50mm
×
10mm的尺寸，用电子天平准确称量聚氨酯软泡材料的质量m0，然后将其淹没在水中30min，后取出，将泡沫悬空1min后称其质量m1，吸水倍率＝(m1-m0)/m0。
115.表1
116.[0117][0118]
由上述表1结果可知，实施例1-9制备的亲水抗菌海绵的抗菌性能和亲水性能明显优于对比例1，对比例2因为配方中添加有亲水填料和纳米氧化锌抗菌剂，制得的亲水抗菌海绵的抗菌性能和亲水性能同样优于对比例1，表明本发明改进后的亲水抗菌海绵无需使用常用的亲水剂和抗菌剂，便能够具备优异的抗菌性能和亲水性能。
[0119]
实施例3制得的亲水抗菌海绵的拉伸强度高于实施例1、2制得的亲水抗菌海绵的拉伸强度，这是因为十二烷基硫酸二乙醇胺盐中碳链长度较长所致。实施例6-9制得的亲水抗菌海绵的压陷硬度低于其它实施例，这是因为制得的亲水抗菌海绵的柔顺性更好，亲水抗菌海绵弹性降低所致。
[0120]
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种亲水抗菌海绵，其特征在于，包括以下重量份的组成：聚醚多元醇95
～
105份，异氰酸酯40
～
45份，水2.0
～
3.0份，乙醇胺季铵盐0.5
～
1.5份,硅油0.5
～
1.0份，催化剂0.3
～
0.4份。2.根据权利要求1所述的亲水抗菌海绵，其特征在于，所述乙醇胺季铵盐包括单乙醇胺磷酸盐、单乙醇胺硫酸盐、二乙醇胺磷酸盐、二乙醇胺硫酸盐、十二烷基硫酸二乙醇胺盐中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的亲水抗菌海绵，其特征在于，所述聚醚多元醇包括：聚醚多元醇a，所述聚醚多元醇a为聚环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为3，平均分子量为3000；聚醚多元醇b，所述聚醚多元醇b为聚环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为2，平均分子量为2000或3000。4.根据权利要求3所述的亲水抗菌海绵，其特征在于，所述聚醚多元醇a和聚醚多元醇b按重量份的配比为1∶(0.8～2.0)。5.根据权利要求1所述的亲水抗菌海绵，其特征在于，所述聚醚多元醇包括：聚醚多元醇a，所述聚醚多元醇a为聚环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为3，平均分子量为3000；聚醚多元醇c，所述聚醚多元醇c为聚环氧乙烷/环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为3，平均分子量为4000。6.根据权利要求5所述的亲水抗菌海绵，其特征在于，所述聚醚多元醇a和聚醚多元醇c按重量份的配比为1∶(0.8～1.2)。7.根据权利要求1所述的亲水抗菌海绵，其特征在于，所述硅油为硅油jd-3810。8.根据权利要求1所述的亲水抗菌海绵，其特征在于，所述催化剂包括胺催化剂和锡催化剂；所述胺催化剂和锡催化剂按重量份的配比为1.4∶1。9.一种如权利要求1-8任一项所述的亲水抗菌海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s001.将聚醚多元醇、乙醇胺盐、硅油、催化剂、水加入搅拌釜混合均匀后，再加入异氰酸酯进行搅拌，得到混合料；s002.将所述混合物料倒入模具中进行发泡，制得所述亲水抗菌海绵。10.根据权利要求9所述的亲水抗菌海绵的制备方法，其特征在于，步骤s002中，发泡温度为26℃～27℃。

技术总结
本发明公开了一种亲水抗菌海绵及其制备方法，属于海绵技术领域。制备所述亲水抗菌海绵的原料包括聚醚多元醇95


技术研发人员：邓纳新 吕亮 武留振
受保护的技术使用者：佛山市惠安家居用品有限公司
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/7/13