本发明属于高分子材料
技术领域：
，具体涉及一种石墨烯防静电床垫发泡材料。
背景技术：
：静电是通过摩擦引起电荷的重新分布而形成的，也有由于电荷的相互吸引引起电荷的重新分布形成。一般情况下原子核的正电荷与电子的负电荷相等，正负平衡，所以不显电性。但是如果电子受外力而脱离轨道，造成不平衡电子分布，比如实质上摩擦起电就是一种造成正负电荷不平衡的过程。当两个不同的物体相互接触并且相互摩擦时，一个物体的电子转移到另一个物体，就因为缺少电子而带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电，物体带上了静电。静电的第一种危害来源于带电体的互相作用；第二大危害，是有可能因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸。静电电击只发生在瞬间，通过人体的电流为瞬时冲击电流，其危害主要表现直接伤害、二次伤害、精神紧张三方面。人体遭受电击时，会精神紧张，发生误操作、高空坠落、摔伤或触碰机械造成伤害等后果。有研究显示，静电对老弱病孕人群的危害更大，它可干扰红细胞的膜电位，造成血管内红细胞的聚集，使中老年人容易发生心肌梗死或脑血栓；静电可致孕妇体内孕激素水平下降，继而引发流产或早产；静电会抑制中老年男性的性激素生成，引起早衰及男性性功能减退。石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，其作为橡胶的补强材料，少量填充即可大幅度提高橡胶的机械性能，并且能展现其良好的电、热特性，可以作为一种非常理想的医用纳米材料。因此开展石墨烯与橡胶复合材料的研究，对于提高我国橡胶产业的整体水平意义重大。然而，实际生产加工过程中，石墨烯在橡胶基体中的分散一直是困扰石墨烯橡胶复合材料的瓶颈，由于表面张力和自聚集的原因，橡胶和石墨烯之间结合力很低，极易相分离，从而使复合材料的性能大打折扣，远达不到预期的效果。为了解决以上问题，开发一种石墨烯防静电床垫发泡材料是很有必要的。技术实现要素：基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种石墨烯防静电床垫发泡材料，该材料具有抗静电、抗菌、无毒、韧性高、弹性好、不易变形、易清洁等优点，从而其作为床垫使用效果更好。为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种石墨烯防静电床垫发泡材料，所述发泡材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶60～70份，三元乙丙胶10～20份，poe弹性体15～25份，石墨烯0.5～10份，白炭黑3～8份，防静电剂2～10份，氧化锌3～8份，硬脂酸锌1～4份，硬脂酸0.5～2份，无味交联剂1.0～2.5份，发泡剂1～6份。为了更好的实现本发明，进一步的，所述发泡材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶65份，三元乙丙胶15份，poe弹性体20份，石墨烯4份，白炭黑5份，防静电剂5份，氧化锌5份，硬脂酸锌3份，硬脂酸1份，无味交联剂1.5份，发泡剂3份。为了更好的实现本发明，进一步的，所述poe弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物中的一种。为了更好的实现本发明，进一步的，所述防静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺、烷基磺酸钠、烷基咪唑啉盐、聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺中的一种。为了更好的实现本发明，进一步的，所述无味交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯。为了更好的实现本发明，进一步的，发泡剂为偶氮二甲酰胺、二苯磺酰肼醚、对甲苯磺酰肼中的一种。有益效果本发明的有益效果如下：(1)本发明的发泡材料中含有石墨烯，其作为橡胶的补强材料，少量填充即可大幅度提高橡胶的机械性能，并且能展现其良好的电、热特性，是一种非常理想的橡胶纳米材料；poe弹性体具有杰出的低温抗冲击性，低比重、洁净，能够和各种基础聚合物相容，柔顺性和抗刺穿性优异，伸长率和高弹性性能优越，还有良好的透光率以及极佳的电绝缘性能。(2)本发明的发泡材料中使用的防静电剂为内混型防静电剂，是指在制品的加工过程中添加到橡胶内部的一类防静电剂。乙氧基化脂肪族烷基胺、烷基磺酸钠、烷基咪唑啉盐为表面活性剂类，当混合物处于熔融状态时，抗静电剂分子就在树脂与空气或树脂与金属的界面形成最稠密的取向排列，其中亲油基伸向树脂内部，亲水基伸向树脂外部。待树脂固化后，抗静电剂分子上的亲水基都朝向空气一侧排列，形成一个单分子导电层。在加工和使用中，经过拉伸、摩擦和洗涤等会导致材料表面抗静电剂分子层的缺损，抗静电性能也随之下降。但是不同于外涂敷型抗静电剂，经过一段时间之后，材料内部的抗静电剂分子又会不断向表面迁移，使缺损部位得以恢复，重新显示出抗静电效果。聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺属于高分子永久型抗静电剂，其主要是在制品表层呈微细的层状或筋状分布，构成导电性表层，而在中心部分几乎呈球状分布，形成所谓的“芯壳结构”，并以此为通路泄漏静电荷。本发明使用防静电剂可赋予材料表面一定的润滑性、降低摩擦系数、抑制和减少静电荷产生，并且具有持久抗静电的特点。(3)本发明的发泡材料中选用的交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯，操作过程中及制成的制品中无刺激性臭味，在混炼时加入胶料使用，在同等交联效果情况下，添加量仅为dcp的1/3～2/3，降低了用量，更加环保；发泡剂为偶氮二甲酰胺、二苯磺酰肼醚、对甲苯磺酰肼中的一种，储存时性质稳定，无毒，不燃，与橡胶混炼时相容性较好，同时分解产生氮气，形成闭孔或联孔，收缩率小，不易变形，孔隙不易塌陷；以上助剂使用后在成品中不易渗出，且不与其他材料发生副反应，长期使用无毒无害，对家庭环境没有污染和影响。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。实施例1本实施例提供一种石墨烯防静电床垫发泡材料，所述发泡材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶60份，三元乙丙胶10份，poe弹性体15份，石墨烯0.5份，白炭黑3份，防静电剂2份，氧化锌8份，硬脂酸锌4份，硬脂酸2份，无味交联剂1.0份，发泡剂1.5份。所述poe弹性体为乙烯-辛烯共聚物；防静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺；无味交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯；发泡剂为偶氮二甲酰胺。偶氮二甲酰胺在加工过程热分解产生氮气、一氧化碳和氨。无毒无臭，不污染，不变色，硬脂酸和氧化锌作为助发泡剂，可显著降低其热分解温度，发气量约为250ml/g，用量减少和获得较多的气孔。实施例2本实施例提供一种石墨烯防静电床垫发泡材料，所述发泡材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶63份，三元乙丙胶12份，poe弹性体18份，石墨烯3份，白炭黑4份，防静电剂4份，氧化锌3份，硬脂酸锌3份，硬脂酸1.0份，无味交联剂1.5份，发泡剂3份。所述poe弹性体为乙烯-辛烯共聚物；防静电剂为烷基磺酸钠；无味交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯；发泡剂为二苯磺酰肼醚。二苯磺酰肼醚热分解产生氮气，产物残渣是具有硫醇气味的不挥发性聚合物，其发气量约为125ml/g，制得材料气孔细致均匀，形成闭孔或联孔的气孔结果，渗透性小，收缩性小，变形小，不塌陷。实施例3本实施例提供一种石墨烯防静电床垫发泡材料，所述发泡材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶65份，三元乙丙胶15份，poe弹性体20份，石墨烯4份，白炭黑5份，防静电剂5份，氧化锌5份，硬脂酸锌3份，硬脂酸1份，无味交联剂1.5份，发泡剂3份。所述poe弹性体为乙烯-辛烯共聚物；防静电剂为聚环氧乙烷；无味交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯；发泡剂为二苯磺酰肼醚。二苯磺酰肼醚热分解产生氮气，产物残渣是具有硫醇气味的不挥发性聚合物，其发气量约为125ml/g，制得材料气孔细致均匀，形成闭孔或联孔的气孔结果，渗透性小，收缩性小，变形小，不塌陷。实施例4本实施例提供一种石墨烯防静电床垫发泡材料，所述发泡材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶68份，三元乙丙胶18份，poe弹性体22份，石墨烯6份，白炭黑6份，防静电剂6份，氧化锌4份，硬脂酸锌2份，硬脂酸1.5份，无味交联剂2.0份，发泡剂5份。所述poe弹性体为乙烯-丁烯共聚物；防静电剂为烷基咪唑啉盐；无味交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯；发泡剂为对甲苯磺酰肼。对甲苯磺酰肼热分解过程产生氮气，产气量约为125ml/g，分解速度缓慢，硫化温度下无需助发泡剂也能发泡，发泡与硫化同步，分解的氮气渗透性小，形成闭孔结构，气孔大小均匀质量好。实施例5本实施例提供一种石墨烯防静电床垫发泡材料，所述发泡材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶70份，三元乙丙胶20份，poe弹性体25份，石墨烯10份，白炭黑8份，防静电剂8份，氧化锌6份，硬脂酸锌2份，硬脂酸2份，无味交联剂2.5份，发泡剂6份。所述poe弹性体为乙烯-己烯共聚物；防静电剂为聚醚酯酰胺；无味交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯；发泡剂为对甲苯磺酰肼。对甲苯磺酰肼热分解过程产生氮气，产气量约为125ml/g，分解速度缓慢，硫化温度下无需助发泡剂也能发泡，发泡与硫化同步，分解的氮气渗透性小，形成闭孔结构，气孔大小均匀质量好。对上述实施例1至5制作工艺流程如下所述：步骤1、将硬脂酸和100重量份去离子水进行配比，混合均匀后加热至140℃，缓慢逐步加入石墨烯，加入时不断搅拌，加入后继续搅拌2h，然后依次加入天然橡胶、三元乙丙胶、poe弹性体在混炼机中进行混炼，混炼温度为150℃，混炼时间为4～6h，得到混合原胶；步骤2、向混合原胶中加入白炭黑，防静电剂，氧化锌，硬脂酸锌，无味交联剂，发泡剂，在平板硫化机上在150℃，10mpa压力下，热压30min，然后在烘箱中进行二次硫化，硫化条件为180℃，3h，200℃，2h，220℃，1h，得到所述石墨烯防静电床垫发泡材料。对上述实施例1至5制得的石墨烯防静电床垫发泡材料进行性能够测试，测试方法和结果如下：(1)邵a硬度：用邵氏硬度计进行检测，具有一定形状的钢制压针﹐在试验力作用下垂直压入试样表面﹐当压足表面与试样表面完全贴合时﹐压针尖端面相对压足平面有一定的伸出长度l(即压针扎进被测物的深度)，以l值的大小来表征邵氏硬度的大小，l值越大﹐表示邵尔硬度越低﹐反之越高。计算公式为ha＝100-l/0.025和hd＝100-l/0.025。(2)按照gb/t1410-2006固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率测试试验方法进行体积电阻率和表面电导率检测。(3)压缩回弹率：按照gb/t17794-2008标准方法进行。(4)压缩永久变形：按照gb/t7759.1-2015标准方法进行。(5)拉伸强度：按照astmd-412标准的方法进行。测试结果如下：表1测试结果测试结果实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5硬度4042454342体积电阻率ω·m10151015101510151015表面电阻率ω10151015101510151015压缩回弹率％8088949089压缩永久变形％22.414.89.512.212.8拉伸强度mpa4344484745最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种石墨烯防静电床垫发泡材料，其特征在于，所述发泡材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶60~70份，三元乙丙胶10~20份，poe弹性体15~25份，石墨烯0.5~10份，白炭黑3~8份，防静电剂2~10份，氧化锌3~8份，硬脂酸锌1~4份，硬脂酸0.5~2份，无味交联剂1.0~2.5份，发泡剂1~6份。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯防静电床垫发泡材料，其特征在于，所述发泡材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶65份，三元乙丙胶15份，poe弹性体20份，石墨烯4份，白炭黑5份，防静电剂5份，氧化锌5份，硬脂酸锌3份，硬脂酸1份，无味交联剂1.5份，发泡剂3份。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯防静电床垫发泡材料，其特征在于，所述poe弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯防静电床垫发泡材料，其特征在于，所述防静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺、烷基磺酸钠、烷基咪唑啉盐、聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯防静电床垫发泡材料，其特征在于，所述无味交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯防静电床垫发泡材料，其特征在于，发泡剂为偶氮二甲酰胺、二苯磺酰肼醚、对甲苯磺酰肼中的一种。
技术总结本发明提供一种石墨烯防静电床垫发泡材料，包括以下原料：天然橡胶，三元乙丙胶，POE弹性体，石墨烯，白炭黑，防静电剂，氧化锌，硬脂酸锌，硬脂酸，无味交联剂，发泡剂。该发泡材料以然橡胶，三元乙丙胶，POE弹性体为基础材料，添加石墨烯、防静电剂、发泡剂、无味交联剂、白炭黑等。其中三元乙丙胶具有良好的低温特性，工艺操作容易；POE弹性体有良好的包容性和极佳的流行性，从而提高材料各成分之间的混合度；石墨烯具有很高的强度和很好的韧性，使得材料性能稳定，不易变形；防静电剂可消除材料静电，绝缘效果更好；无味交联剂和发泡剂分解不产生臭味，使产品更具环保性。
技术研发人员：丁天宁;丁德材;丁幼丝
受保护的技术使用者：福建五持恒科技发展有限公司
技术研发日：2020.12.11
技术公布日：2021.03.12
