本发明涉及硬质棉生产技术领域，尤其涉及一种高弹阻燃抗菌性硬质棉及其制备方法。
背景技术：
硬质棉是一种硬度较高的聚酯纤维材料的海绵替代产品。100%环保产品，100%可回收利用、透气性强，变形回弹率高，保温、降噪，坚固、好用，极易加工。也可根据客户不同的要求制做成不同规格、不同形状的产品，此产品使用寿命较长；不会腐烂，能抵御各种微生物、真菌、酸、盐和碳氢化合物的腐蚀；无毒、无味，不释放甲醛等任何有害物质，抗老化、耐磨、耐水洗、永不变形、手感柔软、滑爽；防水、防潮、透气性能良好。在生产过程中不添加任何助剂、粘胶剂，所以产品无任何污染，而且原料纤维表面存在有机抗氧化功能，这种材料也是再生纤维，可以回收利用，所以说此产品是环保产品。目前硬质棉已知的应用行业包括过滤，床上用品，沙发垫子，隔音吸音，保温材料，包装材料，建筑行业隔热,火车座垫棉、榻榻米、高档折叠床等行业。
cn201710617366.7的发明专利提供了一种远红外抗菌防臭硬质棉，其主要是通过优化第一远红外抗菌防臭层和第二远红外抗菌防臭层的原料配比，并在其中间加设由玻璃纤维与聚丙烯熔喷无纺布复合而成的硬质玻璃纤维棉层，能够提高硬质棉的抗菌除臭功效。对然具备一定的抗菌除臭效果，但是该发明中硬质棉结构不稳定，且阻燃效果较差，抗菌率较低，使用领域存在很大的局限性。
因此，我们提出了一种高弹阻燃抗菌性硬质棉及其制备方法用于解决上述问题。
技术实现要素：
本发明提出的一种高弹阻燃抗菌性硬质棉及其制备方法，解决了现有硬质棉结构不稳定，阻燃、抗菌效果较差的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的第一方面，提出了一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，包括物理贴合的混合基层和负离子纤维层，所述混合基层和所述负离子纤维层的外端面均贴合弹性纤维层，所述混合基层、负离子纤维层、弹性纤维层外包覆一层阻燃层；
所述混合基层包括以下重量份原料组成：低熔纤维30-50份、竹炭纤维20-28份、天然石墨16-20份、聚氨酯弹性纤维15-20份、聚酰亚胺15-19份、邻-羟基二苯甲酮衍生物9-13份、抗菌剂6-10份、热稳定剂4-8份；
所述弹性纤维层包括以下重量份原料组成：聚氨酯弹性纤维30-40份、复合弹性体20-30份、甲基环己二胺18-24份、聚氨酯增稠剂7-11份、助剂2-6份。
优选的，所述混合基层包括以下重量份原料组成：低熔纤维35-45份、竹炭纤维22-26份、天然石墨17-19份、聚氨酯弹性纤维16-19份、聚酰亚胺16-18份、邻-羟基二苯甲酮衍生物10-12份、抗菌剂7-9份、热稳定剂5-7份；
所述弹性纤维层包括以下重量份原料组成：聚氨酯弹性纤维32-38份、复合弹性体22-28份、甲基环己二胺19-23份、聚氨酯增稠剂8-10份、助剂3-5份。
优选的，所述混合基层包括以下重量份原料组成：低熔纤维40份、竹炭纤维24份、天然石墨18份、聚氨酯弹性纤维18份、聚酰亚胺17份、邻-羟基二苯甲酮衍生物11份、抗菌剂8份、热稳定剂6份；
所述弹性纤维层包括以下重量份原料组成：聚氨酯弹性纤维36份、复合弹性体25份、甲基环己二胺21份、聚氨酯增稠剂9份、助剂4份。
优选的，所述混合基层中的聚氨酯弹性纤维与所述弹性纤维层中的聚氨酯弹性纤维重量比为2：1。
优选的，所述复合弹性体为sbs、sebs或cpe中的两种或两种以上组合，所述复合弹性体的重均分子量为22000～280000。
优选的，所述竹炭纤维的制备流程为：在无菌环境下将毛竹利用50～70℃的温度烘干，然后均匀裁切后置入炭化炉，在纯氧高温环境下炭化，设置炭化炉的初烧温度为200～400℃，初烧时间为50-90min；设置炭化炉的煅烧温度为300～500℃，煅烧时间为2～4h，冷却至室温，得到竹炭纤维。
优选的，所述抗菌剂为硫酸鱼精蛋白、ε-聚赖氨酸、硫酸多粘菌素或纳他霉素中的一种或两种以上的组合，所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂。
优选的，所述助剂为二碳酸酯过氧化物、硬脂酸钙、三氯甲烷按2：（1-2）：（1-3）。
优选的，所述阻燃层溴为代三嗪、三聚氰胺氰尿酸盐与二乙基磷酸铝的复配物，其中溴代三嗪、三聚氰胺氰尿酸盐与二乙基磷酸铝的重量比为1：（1-2）：1，其中溴代三嗪的熔点为220-240℃，溴含量为50-70%。
本发明的第二方面，提出了一种高弹阻燃抗菌性硬质棉的制备方法，其特征在于，具体制备方法为：
s1、混合基层的制备：将上述重量份的低熔纤维、竹炭纤维、天然石墨、聚氨酯弹性纤维、聚酰亚胺、邻-羟基二苯甲酮衍生物，设置搅拌转速为1200-1400r/min，搅拌15-20min后，一边搅拌一边顺序加入抗菌剂、热稳定剂，升温至60-80℃，搅拌30-50h，制得混合物a；
s2、弹性纤维层的制备：将上述重量份的聚氨酯弹性纤维、复合弹性体、甲基环己二胺、聚氨酯增稠剂、助剂加入至混合机中混合均和，制得混合物b；
s3、将混合物a和混合物b分开放入水中冷却浸泡3-5h，自然晾干后再放置烘干机中加热至40-60℃，均匀放入开松机经过2-3次开松处理，再经过梳理机将棉梳理成单层丝网状架构，层层上铺，每铺3-5层时利用牵伸机四周拉伸，铺至所需厚度第一次压合，分别得到压合层c和压合层d；
s4、先将压合层d平分两份，物理贴合混合基层和负离子纤维层，然后将压合层d贴合混合基层和负离子纤维层的外端面，贴合完全后压板固定1-2h，用阻燃层整体包覆，然后进入压辊机，辊压成卷、裁切、包装，即制作高弹阻燃抗菌性硬质棉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明以混合基层、负离子纤维层以及上下两层弹性纤维层为打底基层，并在四层基层外包覆阻燃层，赋予该硬质棉较高的稳固结构，不易松散断裂，且阻燃效果好，制备工艺简单易得，安全无害，对环境友好；
2、本发明中通过添加负离子纤维层以及在混合基层中加入抗菌剂，可以实现高抗菌性、高过滤效率的目的，同时还可以遏制霉菌、微生物的繁衍，起到抗菌防霉的作用。
3、本发明易成型，加工成本低，在产品中加入邻-羟基二苯甲酮衍生物，可以提高硬质棉的抗紫外线的能力，进而提高硬质棉的抗老化能力，增加硬质棉产品的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的一种高弹阻燃抗菌性硬质棉及其制备方法的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
参照图1，一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，包括物理贴合的混合基层1和负离子纤维层2，所述混合基层1和所述负离子纤维层2的外端面均贴合弹性纤维层3，所述混合基层1、负离子纤维层2、弹性纤维层3外包覆一层阻燃层4；
所述混合基层1包括以下重量份原料组成：低熔纤维30份、竹炭纤维20份、天然石墨16份、聚氨酯弹性纤维15份、聚酰亚胺15份、邻-羟基二苯甲酮衍生物9份、抗菌剂6份、热稳定剂4份；
所述弹性纤维层3包括以下重量份原料组成：聚氨酯弹性纤维30份、复合弹性体20份、甲基环己二胺18份、聚氨酯增稠剂7份、助剂2份；
其制备方法为：
s1、混合基层1的制备：将上述重量份的低熔纤维、竹炭纤维、天然石墨、聚氨酯弹性纤维、聚酰亚胺、邻-羟基二苯甲酮衍生物，设置搅拌转速为1200r/min，搅拌15min后，一边搅拌一边顺序加入抗菌剂、热稳定剂，升温至60℃，搅拌30h，制得混合物a；
s2、弹性纤维层3的制备：将上述重量份的聚氨酯弹性纤维、复合弹性体、甲基环己二胺、聚氨酯增稠剂、助剂加入至混合机中混合均和，制得混合物b；
s3、将混合物a和混合物b分开放入水中冷却浸泡3h，自然晾干后再放置烘干机中加热至40℃，均匀放入开松机经过2次开松处理，再经过梳理机将棉梳理成单层丝网状架构，层层上铺，每铺3层时利用牵伸机四周拉伸，铺至所需厚度第一次压合，分别得到压合层c和压合层d；
s4、先将压合层d平分两份，物理贴合混合基层1和负离子纤维层2，然后将压合层d贴合混合基层1和负离子纤维层2的外端面，贴合完全后压板固定1h，用阻燃层4整体包覆，然后进入压辊机，辊压成卷、裁切、包装，即制作高弹阻燃抗菌性硬质棉。
实施例二：
参照图1，一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，包括物理贴合的混合基层1和负离子纤维层2，所述混合基层1和所述负离子纤维层2的外端面均贴合弹性纤维层3，所述混合基层1、负离子纤维层2、弹性纤维层3外包覆一层阻燃层4；
所述混合基层1包括以下重量份原料组成：低熔纤维30-50份、竹炭纤维22份、天然石墨17份、聚氨酯弹性纤维17份、聚酰亚胺16份、邻-羟基二苯甲酮衍生物10份、抗菌剂7份、热稳定剂5份；
所述弹性纤维层3包括以下重量份原料组成：聚氨酯弹性纤维34份、复合弹性体22份、甲基环己二胺19份、聚氨酯增稠剂8份、助剂3份；
其制备方法为：
s1、混合基层1的制备：将上述重量份的低熔纤维、竹炭纤维、天然石墨、聚氨酯弹性纤维、聚酰亚胺、邻-羟基二苯甲酮衍生物，设置搅拌转速为1250r/min，搅拌16min后，一边搅拌一边顺序加入抗菌剂、热稳定剂，升温至65℃，搅拌35h，制得混合物a；
s2、弹性纤维层3的制备：将上述重量份的聚氨酯弹性纤维、复合弹性体、甲基环己二胺、聚氨酯增稠剂、助剂加入至混合机中混合均和，制得混合物b；
s3、将混合物a和混合物b分开放入水中冷却浸泡3.5h，自然晾干后再放置烘干机中加热至45℃，均匀放入开松机经过2次开松处理，再经过梳理机将棉梳理成单层丝网状架构，层层上铺，每铺3层时利用牵伸机四周拉伸，铺至所需厚度第一次压合，分别得到压合层c和压合层d；
s4、先将压合层d平分两份，物理贴合混合基层1和负离子纤维层2，然后将压合层d贴合混合基层1和负离子纤维层2的外端面，贴合完全后压板固定1.2h，用阻燃层4整体包覆，然后进入压辊机，辊压成卷、裁切、包装，即制作高弹阻燃抗菌性硬质棉。
实施例三：
参照图1，一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，包括物理贴合的混合基层1和负离子纤维层2，所述混合基层1和所述负离子纤维层2的外端面均贴合弹性纤维层3，所述混合基层1、负离子纤维层2、弹性纤维层3外包覆一层阻燃层4；
所述混合基层1包括以下重量份原料组成：低熔纤维40份、竹炭纤维24份、天然石墨18份、聚氨酯弹性纤维18份、聚酰亚胺17份、邻-羟基二苯甲酮衍生物11份、抗菌剂8份、热稳定剂6份；
所述弹性纤维层3包括以下重量份原料组成：聚氨酯弹性纤维36份、复合弹性体25份、甲基环己二胺21份、聚氨酯增稠剂9份、助剂4份；
其制备方法为：
s1、混合基层1的制备：将上述重量份的低熔纤维、竹炭纤维、天然石墨、聚氨酯弹性纤维、聚酰亚胺、邻-羟基二苯甲酮衍生物，设置搅拌转速为1300r/min，搅拌18min后，一边搅拌一边顺序加入抗菌剂、热稳定剂，升温至70℃，搅拌40h，制得混合物a；
s2、弹性纤维层3的制备：将上述重量份的聚氨酯弹性纤维、复合弹性体、甲基环己二胺、聚氨酯增稠剂、助剂加入至混合机中混合均和，制得混合物b；
s3、将混合物a和混合物b分开放入水中冷却浸泡4h，自然晾干后再放置烘干机中加热至50℃，均匀放入开松机经过3次开松处理，再经过梳理机将棉梳理成单层丝网状架构，层层上铺，每铺4层时利用牵伸机四周拉伸，铺至所需厚度第一次压合，分别得到压合层c和压合层d；
s4、先将压合层d平分两份，物理贴合混合基层1和负离子纤维层2，然后将压合层d贴合混合基层1和负离子纤维层2的外端面，贴合完全后压板固定1.5h，用阻燃层4整体包覆，然后进入压辊机，辊压成卷、裁切、包装，即制作高弹阻燃抗菌性硬质棉。
实施例四：
参照图1，一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，包括物理贴合的混合基层1和负离子纤维层2，所述混合基层1和所述负离子纤维层2的外端面均贴合弹性纤维层3，所述混合基层1、负离子纤维层2、弹性纤维层3外包覆一层阻燃层4；
所述混合基层1包括以下重量份原料组成：低熔纤维45份、竹炭纤维26份、天然石墨19份、聚氨酯弹性纤维19份、聚酰亚胺18份、邻-羟基二苯甲酮衍生物12份、抗菌剂9份、热稳定剂7份；
所述弹性纤维层3包括以下重量份原料组成：聚氨酯弹性纤维38份、复合弹性体28份、甲基环己二胺23份、聚氨酯增稠剂10份、助剂5份；
其制备方法为：
s1、混合基层1的制备：将上述重量份的低熔纤维、竹炭纤维、天然石墨、聚氨酯弹性纤维、聚酰亚胺、邻-羟基二苯甲酮衍生物，设置搅拌转速为1350r/min，搅拌19min后，一边搅拌一边顺序加入抗菌剂、热稳定剂，升温至75℃，搅拌45h，制得混合物a；
s2、弹性纤维层3的制备：将上述重量份的聚氨酯弹性纤维、复合弹性体、甲基环己二胺、聚氨酯增稠剂、助剂加入至混合机中混合均和，制得混合物b；
s3、将混合物a和混合物b分开放入水中冷却浸泡4.5h，自然晾干后再放置烘干机中加热至55℃，均匀放入开松机经过3次开松处理，再经过梳理机将棉梳理成单层丝网状架构，层层上铺，每铺5层时利用牵伸机四周拉伸，铺至所需厚度第一次压合，分别得到压合层c和压合层d；
s4、先将压合层d平分两份，物理贴合混合基层1和负离子纤维层2，然后将压合层d贴合混合基层1和负离子纤维层2的外端面，贴合完全后压板固定1.8h，用阻燃层4整体包覆，然后进入压辊机，辊压成卷、裁切、包装，即制作高弹阻燃抗菌性硬质棉。
实施例五：
参照图1，一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，包括物理贴合的混合基层1和负离子纤维层2，所述混合基层1和所述负离子纤维层2的外端面均贴合弹性纤维层3，所述混合基层1、负离子纤维层2、弹性纤维层3外包覆一层阻燃层4；
所述混合基层1包括以下重量份原料组成：低熔纤维50份、竹炭纤维28份、天然石墨20份、聚氨酯弹性纤维20份、聚酰亚胺19份、邻-羟基二苯甲酮衍生物13份、抗菌剂10份、热稳定剂8份；
所述弹性纤维层3包括以下重量份原料组成：聚氨酯弹性纤维40份、复合弹性体30份、甲基环己二胺24份、聚氨酯增稠剂11份、助剂6份；
其制备方法为：
s1、混合基层1的制备：将上述重量份的低熔纤维、竹炭纤维、天然石墨、聚氨酯弹性纤维、聚酰亚胺、邻-羟基二苯甲酮衍生物，设置搅拌转速为1400r/min，搅拌20min后，一边搅拌一边顺序加入抗菌剂、热稳定剂，升温至80℃，搅拌50h，制得混合物a；
s2、弹性纤维层3的制备：将上述重量份的聚氨酯弹性纤维、复合弹性体、甲基环己二胺、聚氨酯增稠剂、助剂加入至混合机中混合均和，制得混合物b；
s3、将混合物a和混合物b分开放入水中冷却浸泡5h，自然晾干后再放置烘干机中加热至60℃，均匀放入开松机经过3次开松处理，再经过梳理机将棉梳理成单层丝网状架构，层层上铺，每铺5层时利用牵伸机四周拉伸，铺至所需厚度第一次压合，分别得到压合层c和压合层d；
s4、先将压合层d平分两份，物理贴合混合基层1和负离子纤维层2，然后将压合层d贴合混合基层1和负离子纤维层2的外端面，贴合完全后压板固定1-2h，用阻燃层4整体包覆，然后进入压辊机，辊压成卷、裁切、包装，即制作高弹阻燃抗菌性硬质棉。
本实施例中制得说明的是，所述混合基层1中的聚氨酯弹性纤维与所述弹性纤维层3中的聚氨酯弹性纤维重量比为2：1。所述复合弹性体为sbs、sebs或cpe中的两种或两种以上组合，所述复合弹性体的重均分子量为22000～280000。
所述竹炭纤维的制备流程为：在无菌环境下将毛竹利用50～70℃的温度烘干，然后均匀裁切后置入炭化炉，在纯氧高温环境下炭化，设置炭化炉的初烧温度为200～400℃，初烧时间为50-90min；设置炭化炉的煅烧温度为300～500℃，煅烧时间为2～4h，冷却至室温，得到竹炭纤维。
所述抗菌剂为硫酸鱼精蛋白、ε-聚赖氨酸、硫酸多粘菌素或纳他霉素中的一种或两种以上的组合，所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂，所述助剂为二碳酸酯过氧化物、硬脂酸钙、三氯甲烷按2：（1-2）：（1-3），所述阻燃层4溴为代三嗪、三聚氰胺氰尿酸盐与二乙基磷酸铝的复配物，其中溴代三嗪、三聚氰胺氰尿酸盐与二乙基磷酸铝的重量比为1：（1-2）：1，其中溴代三嗪的熔点为220-240℃，溴含量为50-70%。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，包括物理贴合的混合基层（1）和负离子纤维层（2），其特征在于：所述混合基层（1）和所述负离子纤维层（2）的外端面均贴合弹性纤维层（3），所述混合基层（1）、负离子纤维层（2）、弹性纤维层（3）外包覆一层阻燃层（4）；
所述混合基层（1）包括以下重量份原料组成：低熔纤维30-50份、竹炭纤维20-28份、天然石墨16-20份、聚氨酯弹性纤维15-20份、聚酰亚胺15-19份、邻-羟基二苯甲酮衍生物9-13份、抗菌剂6-10份、热稳定剂4-8份；
所述弹性纤维层（3）包括以下重量份原料组成：聚氨酯弹性纤维30-40份、复合弹性体20-30份、甲基环己二胺18-24份、聚氨酯增稠剂7-11份、助剂2-6份。
2.根据权利要求1所述的一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，其特征在于，所述混合基层（1）包括以下重量份原料组成：低熔纤维35-45份、竹炭纤维22-26份、天然石墨17-19份、聚氨酯弹性纤维16-19份、聚酰亚胺16-18份、邻-羟基二苯甲酮衍生物10-12份、抗菌剂7-9份、热稳定剂5-7份；
所述弹性纤维层（3）包括以下重量份原料组成：聚氨酯弹性纤维32-38份、复合弹性体22-28份、甲基环己二胺19-23份、聚氨酯增稠剂8-10份、助剂3-5份。
3.根据权利要求2所述的一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，其特征在于，所述混合基层（1）包括以下重量份原料组成：低熔纤维40份、竹炭纤维24份、天然石墨18份、聚氨酯弹性纤维18份、聚酰亚胺17份、邻-羟基二苯甲酮衍生物11份、抗菌剂8份、热稳定剂6份；
所述弹性纤维层（3）包括以下重量份原料组成：聚氨酯弹性纤维36份、复合弹性体25份、甲基环己二胺21份、聚氨酯增稠剂9份、助剂4份。
4.根据权利要求3所述的一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，其特征在于，所述混合基层（1）中的聚氨酯弹性纤维与所述弹性纤维层（3）中的聚氨酯弹性纤维重量比为2：1。
5.根据权利要求3所述的一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，其特征在于，所述复合弹性体为sbs、sebs或cpe中的两种或两种以上组合，所述复合弹性体的重均分子量为22000～280000。
6.根据权利要求3所述的一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，其特征在于，所述竹炭纤维的制备流程为：在无菌环境下将毛竹利用50～70℃的温度烘干，然后均匀裁切后置入炭化炉，在纯氧高温环境下炭化，设置炭化炉的初烧温度为200～400℃，初烧时间为50-90min；设置炭化炉的煅烧温度为300～500℃，煅烧时间为2～4h，冷却至室温，得到竹炭纤维。
7.根据权利要求1所述的一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，其特征在于，所述抗菌剂为硫酸鱼精蛋白、ε-聚赖氨酸、硫酸多粘菌素或纳他霉素中的一种或两种以上的组合，所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂。
8.根据权利要求1所述的一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，其特征在于，所述助剂为二碳酸酯过氧化物、硬脂酸钙、三氯甲烷按2：（1-2）：（1-3）。
9.根据权利要求1所述的一种高弹阻燃抗菌性硬质棉，其特征在于，所述阻燃层（4）溴为代三嗪、三聚氰胺氰尿酸盐与二乙基磷酸铝的复配物，其中溴代三嗪、三聚氰胺氰尿酸盐与二乙基磷酸铝的重量比为1：（1-2）：1，其中溴代三嗪的熔点为220-240℃，溴含量为50-70%。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的高弹阻燃抗菌性硬质棉的制备方法，其特征在于，具体制备方法为：
s1、混合基层（1）的制备：将上述重量份的低熔纤维、竹炭纤维、天然石墨、聚氨酯弹性纤维、聚酰亚胺、邻-羟基二苯甲酮衍生物，设置搅拌转速为1200-1400r/min，搅拌15-20min后，一边搅拌一边顺序加入抗菌剂、热稳定剂，升温至60-80℃，搅拌30-50h，制得混合物a；
s2、弹性纤维层（3）的制备：将上述重量份的聚氨酯弹性纤维、复合弹性体、甲基环己二胺、聚氨酯增稠剂、助剂加入至混合机中混合均和，制得混合物b；
s3、将混合物a和混合物b分开放入水中冷却浸泡3-5h，自然晾干后再放置烘干机中加热至40-60℃，均匀放入开松机经过2-3次开松处理，再经过梳理机将棉梳理成单层丝网状架构，层层上铺，每铺3-5层时利用牵伸机四周拉伸，铺至所需厚度第一次压合，分别得到压合层c和压合层d；
s4、先将压合层d平分两份，物理贴合混合基层（1）和负离子纤维层（2），然后将压合层d贴合混合基层（1）和负离子纤维层（2）的外端面，贴合完全后压板固定1-2h，用阻燃层（4）整体包覆，然后进入压辊机，辊压成卷、裁切、包装，即制作高弹阻燃抗菌性硬质棉。
技术总结