一种环保抗菌海绵及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种成分天然可降解、自然界可消化不会造成环境污染、制备方法安全无害并且回弹性良好、压缩永久变形值低、具有优异抗菌性能的环保抗菌海绵及其制备工艺，其有益效果在于本发明专利技术所用原料均是无污染、无公害的材料，对环境更加友好；利用超声波破碎的方法使高分子量壳聚糖破碎成小分子壳聚糖，相较于高分子量壳聚糖，其形成海绵体后结合稳定性更高且不会出现板结、质脆韧性差等问题，提高了海绵体的弹性和变形恢复性，对其柔软性有较大的提升；所制得海绵体柔软性、回弹性高，且压缩永久变形值低，具有非常良好的力学性能；所制得海绵体具有良好的抗菌性能，具有抑菌、杀菌功能，使以其制备的各物件更加卫生。

A kind of environment-friendly antibacterial sponge and its preparation technology

【技术实现步骤摘要】
一种环保抗菌海绵及其制备工艺
本专利技术涉及一种海绵领域，尤其涉及一种成分天然可降解、自然界可消化不会造成环境污染、制备方法安全无害并且回弹性良好、压缩永久变形值低、具有优异抗菌性能的环保抗菌海绵及其制备工艺。
技术介绍
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。人们常用的海绵由木纤维素纤维或发泡塑料聚合物制成。另外，也有由海绵动物制成的天然海绵，大多数天然海绵用于身体清洁或绘画。另外，还有三类其他材料制成的合成海绵，分别为低密度聚醚（不吸水海绵）、聚乙烯醇（高吸水材料，无明显气孔）和聚酯。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。同时现有的海绵往往不具备抗菌性能，在一些睡眠枕等寝具或座垫海绵上，具有良好的抗菌性能够大大提升使用卫生程度。中国专利局于2017年2月15日公布了一个一种低密度高承载海绵及制作工艺的专利技术专利申请文件，申请公布号为CN106397711A，该专利技术专利通过降低海绵的发泡密度，使得生产相同体积的海绵时所需的生产物料大幅减少，降低了生产成本，另一方面选用了聚醚多元醇和聚合物多元醇提高了海绵的硬度，避免了因密度过低而造成物理性能下降的问题。但其仍存在海绵的制备过程中产生的污染较大，人造高聚物难以降解，发泡剂在发泡过程中对人造成危害、对环境造成污染且不具备抗菌性的问题。
技术实现思路
为解决上述高密度海绵生产成本过高，低密度海绵力学性能较差无法符合座垫海绵标准，且目前海绵的制备过程中产生的污染较大，人造高聚物难以降解，发泡剂在发泡过程中对人造成危害、对环境造成污染且不具备抗菌性的问题，提供了一种成分天然可降解、自然界可消化不会造成环境污染、制备方法安全无害并且回弹性良好、压缩永久变形值低、具有优异抗菌性能的环保抗菌海绵及其制备工艺。本专利技术的另一目的是提供一种环保抗菌海绵的制备工艺。本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种环保抗菌海绵，所述环保抗菌海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：小分子壳聚糖60-70份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵35-45份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.45-0.95份，十二烷基硫酸钠2.8-3.8份，甘油1-3份，硼酸0.15-1份。作为优选，所述环保抗菌海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：小分子壳聚糖63-65份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵35-40份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.55-0.75份，十二烷基硫酸钠3.2-3.5份，甘油1.5-2.5份，硼酸0.45-0.60份。作为优选，所述小分子壳聚糖由脱乙酰度大于80%的壳聚糖经物理破碎的方法制备，其制备工艺包括以下步骤：a）将壳聚糖溶于稀醋酸溶液中，稀醋酸溶液的醋酸浓度为5-10%，稀醋酸溶液用量控制壳聚糖浓度为1-2%，得到壳聚糖乙酸溶液；b）对步骤a）所得的壳聚糖乙酸溶液施加超声辐射，辐射时间6-8h，辐射结束后获得小分子壳聚糖乙酸溶液；c）将步骤b）所得的小分子壳聚糖乙酸溶液以氨水中和至中性，随后缓慢滴加氨水至小分子壳聚糖不再析出，抽滤烘干的到小分子壳聚糖。作为优选，所述步骤b）中超声辐射的超声波功率为300-320W，超声波频率为1-15MHz。作为优选，所述瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵选用分子量为2.2×106-2.4×106。一种环保抗菌海绵的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下制备步骤：1）将小分子壳聚糖装于容器中，向其中缓慢加入1%的醋酸溶液并加以搅拌，直至小分子壳聚糖完全溶解后继续搅拌15-20min，随后缓慢加入1%的氢氧化钠溶液，直至溶液pH值为6.8-7.2，析出并过滤得到小分子壳聚糖凝胶；2）将步骤1）得到的小分子壳聚糖凝胶用去离子水水洗后配制成质量分数为2%的凝胶水溶液，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2%的水溶液，将所述水溶液与凝胶水溶液等体积混合，搅拌25-30min，得到混合液；3）向步骤2）得到的混合液中加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基硫酸钠，进行快速搅拌至大量发泡，随后加入甘油进行减速匀泡搅拌，搅拌15-20min，得到发泡液；4）向步骤3）所得的发泡液中缓慢滴加硼酸，并进行慢速搅拌，搅拌25-30min，得到终液；5）将步骤4）得到的终液静置后转移至低温环境下进行预冻成型，预冻时间12-18h，得到预冻体，对预冻体进行冷冻干燥，经冷冻干燥17-25h后得到所述环保抗菌海绵。作为优选，步骤1）和步骤2）所述搅拌的转速为50-60r/min，步骤3）所述的快速搅拌转速为250-300r/min，减速匀泡搅拌转速为120-150r/min。作为优选，步骤5）所述低温环境为5-10℃，所述冷冻干燥分为三个阶段：（I）预冻2-3小时，温度为-20～-35℃；（II）低压干燥12-18小时，温度为-20～-25℃；（III）升温干燥3-4小时，温度为-5～5℃。壳聚糖又名脱乙酰甲壳素，化学名称为聚葡萄糖胺（1-4）-2-氨基-B-D葡萄糖，是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的。自1859年，法国人Rouget首先得到后，该天然高分子的生物官能性、相容性、血液相容性、安全性和微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，但其迟迟没有在海绵制造领域方面的突出应用。瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵是一种具有良好成膜性、生物相容性、生物降解性、天然可再生并且安全无毒的水溶性溶胀高聚物。由于单以壳聚糖制备的海绵体质地较硬，存在柔性差、易断裂等缺点，因而壳聚糖材质海绵体即便拥有良好的抗菌性、抗微生物性、抗病毒性和抗癌性等优异特性却一直无法被广泛利用，在本专利技术中，向壳聚糖中加入瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵混合，使得海绵基体柔度上升，同时增大海绵体的吸水性、保水率，当如本专利技术中壳聚糖与瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵成分比例近似为6：4时海绵的吸水性、保水率和柔软性指标达到峰值，而随着甘油的加入能够进一步提升海绵的吸水性、保水率和柔软性指标，这是由于甘油分子能够分散并嵌入壳聚糖与瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵混合体系的大分子之间，削弱分子氢键，对混合体系中的大分子结构具有一定的调节作用，且甘油分子嵌入后可以增长壳聚糖大分子链的相对长度，形成丝状组织，进一步提高海绵的柔软性。同时本专利技术对壳聚糖材料做了进一步的优化处理，使用超声波辐射高分子量的壳聚糖，利用超声波破碎的方法使高分子量壳聚糖破碎成小分子壳聚糖，相较于高分子量壳聚糖，小分子壳聚糖制成海绵体后由于其产生的小分子效应，其形成海绵体后结合稳定性更高且不会出现板结、质脆韧性差等问题，提高了海绵体的弹性和变形恢复性，对其柔软性有较大的提升，大大优化了其生成的海绵体的使用舒适度。硼酸的加入能够提高海绵的柔软性，但加入量偏大时会导致吸水性和保水率下降，这是由于硼酸加入混合体系后会与瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保抗菌海绵，其特征在于，所述环保抗菌海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：小分子壳聚糖60‑70份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵35‑45份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.45‑0.95份，十二烷基硫酸钠2.8‑3.8份，甘油1‑3份，硼酸0.15‑1份。

【技术特征摘要】
1.一种环保抗菌海绵，其特征在于，所述环保抗菌海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：小分子壳聚糖60-70份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵35-45份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.45-0.95份，十二烷基硫酸钠2.8-3.8份，甘油1-3份，硼酸0.15-1份。2.根据权利要求1所述的一种环保抗菌海绵，其特征在于，所述环保抗菌海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：小分子壳聚糖63-65份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵35-40份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.55-0.75份，十二烷基硫酸钠3.2-3.5份，甘油1.5-2.5份，硼酸0.45-0.60份。3.根据权利要求2所述的一种环保抗菌海绵，其特征在于，所述小分子壳聚糖由脱乙酰度大于80%的壳聚糖经物理破碎的方法制备，其制备工艺包括以下步骤：a）将壳聚糖溶于稀醋酸溶液中，稀醋酸溶液的醋酸浓度为5-10%，稀醋酸溶液用量控制壳聚糖浓度为1-2%，得到壳聚糖乙酸溶液；b）对步骤a）所得的壳聚糖乙酸溶液施加超声辐射，辐射时间6-8h，辐射结束后获得小分子壳聚糖乙酸溶液；c）将步骤b）所得的小分子壳聚糖乙酸溶液以氨水中和至中性，随后缓慢滴加氨水至小分子壳聚糖不再析出，抽滤烘干的到小分子壳聚糖。4.根据权利要求3所述的一种环保抗菌海绵，其特征在于，所述步骤b）中超声辐射的超声波功率为300-320W，超声波频率为1-15MHz。5.根据权利要求2所述的一种环保抗菌海绵，其特征在于，所述瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵选用分子量为2.2×106-2.4×106。6.一种如权利要求1到5中任意一项所述的环保抗菌海绵的制备工艺，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢伟，
申请(专利权)人：德清舒华泡沫座椅有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33