[发明专利]用于床垫的高导热石墨烯聚氨酯复合海绵的连续生产方法

说明书

本发明涉及聚氨酯海绵制备领域，公开了一种用于床垫的高导热石墨烯聚氨酯复合海绵的连续生产方法，a）以可膨胀石墨制备石墨蠕虫；b）将石墨蠕虫与多元醇混合得到多元醇浆料；c)循环高速剥离，得到石墨烯多元醇浆料；d）加入发泡剂、表面活性剂、开孔剂和催化剂，e）混匀后与异氰酸酯混合发泡，制得成品。本发明将多层石墨烯与聚氨酯进行复合，制得具有高长径比、高比表面积、高导热、抗菌特性的复合海绵，将该海绵用于制备床垫，其弹性和舒适度优异，利用石墨烯本征性的功能，冬天可作为电加热的发热体，实现高温杀死螨虫，夏天导热率高可有效降低体温。此外，本发明方法可实现连续大规模生产，成本低。

技术领域

本发明涉及聚氨酯海绵制备领域，尤其涉及一种用于床垫的高导热石墨烯聚氨酯复合海绵的连续生产方法。

背景技术

为了满足床垫的舒适感、接触肌肤的主要材料为海绵、乳胶泡沫和布料，这些材料的热导率都非常的低，不超过0.1W/mK，海绵和乳胶泡沫的热导率更只有0.03W/mK左右。空气在开孔海绵和乳胶泡沫内对流占据这类材料的热导率效应的80％左右，在体重的压迫下，泡沫内孔径变小，热导率甚至还会变小，所以泡沫类是极好的保温材料，在各种工业、建筑和家居产品得到最广泛的应用。但也正由于这个原因，在炎热的夏天现有的床垫材料体系无法提供一个舒适的体感温度，基本上感觉非常的热。

霉菌在潮湿温热的环境很容易繁衍，产生异味、有毒材料、变色和使材料失效，螨虫是寄生在床垫上的微小动物，其排泄物会使很多人产生过敏反应，去除或杀死螨虫的最佳方法为加热，螨虫在50℃的环境下的存活时间大约只有30分钟。但是把整个床垫放入烘箱是不现实的，通过电加热可以使床垫靠近肌肤滋生螨虫的一侧超过50℃就可以随时杀死螨虫。石墨烯自身具有强烈的灭菌效果，可以用于医药外创伤的保护性包扎。所以即便没有其它杀菌化学物质的添加，石墨烯材料自身具有良好的“三防效应”。

石墨烯具有超高的强度、模量、导热率和导电率，石墨烯与高分子复合可以显著增加其导热性和导电性，高质量石墨烯的添加对热导率和电导率的提升效果更加明显，实验结果也证实在涂料中添加少量石墨烯即可使其表面方阻急剧降低。

高度氧化的石墨烯、即氧化石墨烯并不具备石墨烯的本征性能，目前所谓的石墨烯多数从氧化石墨烯还原所得、即还原氧化石墨烯，其性能远低于石墨烯的本征性能，很难最大限度地发挥石墨烯本征性能优势，且氧化石墨烯在还原时容易重新堆积成为石墨结构造成石墨烯特性的丢失。氧化石墨烯是通过石墨的过氧化分解制得，虽然原材料的石墨粉价格低廉，但是其使用超过其20倍重量的酸和氧化剂制得的氧化石墨烯价格在每公斤50美元以上，由于大量使用酸，酸废液的处理也占用了很高成本，处理不当成为公害。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了用于床垫的高导热石墨烯聚氨酯复合海绵的连续生产方法，本发明将多层石墨烯与聚氨酯进行复合，制得具有高长径比、高比表面积、高导热、抗菌特性的复合海绵，将该海绵用于制备床垫，其弹性和舒适度优异，利用石墨烯本征性的功能，冬天可作为电加热的发热体，实现50℃以上的高温杀死螨虫，夏天导热率高可以有效降低体温。此外，本发明方法可实现连续大规模生产，成本低。

本发明的具体技术方案为：一种用于床垫的高导热石墨烯聚氨酯复合海绵的连续生产方法，包括以下步骤：

a)以膨胀倍数大于400倍的可膨胀石墨为原材料，加热至600-1800℃膨胀后得到石墨蠕虫。

b)将石墨蠕虫与羟值为50-600mgKOH/g的多元醇按重量比1-15∶100在反应釜内真空加热至30-150℃搅拌分散，得到多元醇浆料。

c)对多元醇浆料进行循环高速剥离，剪切速度≥10000/s，得到固体平均粒径小于20μm的石墨烯多元醇浆料。

d)向石墨烯多元醇浆料中加入发泡剂、表面活性剂、开孔剂和催化剂，混合均匀后得组分A；另选用异氰酸酯作为组分B。