本發(fā)明涉及體育器材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐磨防靜電瑜伽墊及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨時社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，越來越多的人們開始注重自己的身體健康，會實踐各種體育鍛煉方式。練習(xí)瑜伽成為當(dāng)今社會的時尚運動之一，長期練習(xí)瑜伽可以預(yù)防疾病，有效調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)，改善人體健康。在做瑜伽運動時通常會使用瑜伽墊，瑜伽墊可有效減小人體與地面接觸的疼痛感。目前大部分的瑜伽墊的主要材料是，pvc、eva、tpe三種。這些材質(zhì)都多多少少會出現(xiàn)靜電現(xiàn)象，對人體健康產(chǎn)生影響。而且，有些瑜伽墊雖然材質(zhì)柔軟，但是使用一段時間后就會磨破現(xiàn)象，使用壽命不長。
酚醛泡沫塑料具有密度低、重量輕，導(dǎo)熱系數(shù)低，使用溫度范同大，尺寸穩(wěn)定性好的特點，而且相比于聚氯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫，酚醛泡沫具有優(yōu)異的難燃、自熄、低煙霧、耐火焰貫穿的優(yōu)點。因此，近年來，酚醛泡沫塑料在體育器材領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
但由于分子結(jié)構(gòu)中亞甲基連接的剛性芳環(huán)的緊密堆砌，酚羥基和亞甲基容易氧化，使得酚醛泡沫塑料本身耐氧化性不好，力學(xué)性能較差，尤其是脆性大、易粉化，這一缺陷極大地限制了其應(yīng)用，特別是室外體育器材上的應(yīng)用。在體育器材領(lǐng)域，為使酚醛泡沫塑料具有耐磨、緩沖、防靜電等性能，并且滿足強度需求，須對其進行增強增韌改性處理。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種耐磨防靜電瑜伽墊及其制備方法，該瑜伽墊是采用改性酚醛泡沫復(fù)合材料制作而成，能夠滿足強度要求，且具有耐磨和防靜電的性能。
鑒于上述要解決的技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下的技術(shù)解決方案：
一種耐磨防靜電瑜伽墊，包括如下重量份原料：酚醛樹脂基體25-40份、改性聚氨酯預(yù)聚體15-20份、聚甲基硅氧烷8-12份、增強劑7-12份、復(fù)合纖維5-8份、炭粉4-8份、發(fā)泡劑4-8份、表面活性劑5-9份、固化劑5-10份、抗氧化劑2-4份、外加劑12-24份；
其中，所述增強劑包括氧化鋁微粉、白云母粉、羧甲基纖維素鈉和改性海泡石絨，其重量比為3-5：7-9：2-3：1-1.4；所述復(fù)合纖維包括碳納米纖維、聚丙烯腈纖維和二苯甲酸二甘醇酯，其重量比為1-2：3-4：9-12；所述發(fā)泡劑為松本系列微球發(fā)泡劑；所述炭粉為植物材料燒制而成的竹炭、木炭或活性炭的至少一種，所述炭粉的粒徑為100-6000目，所述炭粉的碘吸附值為150-1000mg/g。
優(yōu)選的，所述表面活性劑包括吐溫-80和水溶性硅油，其重量比為1：3。
優(yōu)選的，所述固化劑包括甲苯-4-磺酸和水，其重量比為2:3。
優(yōu)選的，所述改性聚氨酯預(yù)聚體的制備方法包括如下步驟：
（1）在硅溶膠中依次加入占硅溶膠重量1-3%的硅微粉、硅溶膠重量1-3%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量0.5-1%的乙酸鈉，然后在75-80℃條件下攪拌1-2h，制得改性硅溶膠，備用；
（2）將納米二氧化鈦中加入占納米二氧化鈦重量2-5%的表面改性劑ⅰ，攪拌制得改性納米二氧化鈦，備用；其中，表面改性劑ⅰ由氫氧化鋇、碳酸鈉和kh570，依次按照重量比為2-4：1-3：30的比例混合而成；
（3）取mdi型聚氨酯預(yù)聚體，加入改性填料混合攪拌而得改性聚氨酯預(yù)聚體；其中，改性填料與mdi型聚氨酯預(yù)聚體的重量比為7：5；改性填料由鄰苯二甲酸二正辛酯、丙酮、步驟（1）制得的改性硅溶膠和步驟（2）制得的改性納米二氧化鈦，依次按照重量比為2：3：1：2的比例混合而成。
優(yōu)選的，所述增強劑的制備方法包括如下步驟：
（1）將海泡石絨與占其重量2-5%的表面改性劑ⅱ混合后，靜置1-2h后過濾晾干制得改性海泡石絨；其中，表面改性劑ⅱ由kh550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇，依次按照重量比2-4：80：2-4：1-2的比例混合而成；
（2）按照重量比3-5：7-9：2-3：1-1.4的比例，依次取氧化鋁微粉、炭粉、白云母粉、羧甲基纖維素鈉和步驟（1）制得的改性海泡石絨混合均勻，制得增強劑。
優(yōu)選的，所述外加劑的制備方法為：按照1：8-10的重量比，取正硅酸乙酯與去離子水混合，再向其中依次加入1-2份海泡石絨、占正硅酸乙酯重量12%的冰醋酸和占正硅酸乙酯重量4%的導(dǎo)電炭黑混合均勻進行反應(yīng)，反應(yīng)過程中，每隔20min向反應(yīng)體系內(nèi)施加頻率240-270khz的超聲波2min，待反應(yīng)結(jié)束后對反應(yīng)體系進行超濾得到固體粉末，最后將固體粉末在有氧條件下充分灼燒除去碳粉，即得到外加劑。
本發(fā)明還提供一種制備上述耐磨防靜電瑜伽墊的方法，包括以下步驟：
（1）根據(jù)需要選取目標(biāo)尺寸的未固化的紙蜂窩，將其浸泡于酚醛樹脂基體中3h，然后取出紙蜂窩，拉開平鋪在平板發(fā)泡模上，固定好后放入140℃的烘箱中加熱1.5h，最后將紙蜂窩取出，冷卻至室溫，待用；
（2）按照權(quán)利要求1所述重量份數(shù)，首先將酚醛樹脂基體在水浴鍋中預(yù)熱至45℃，然后加入改性聚氨酯預(yù)聚體，在450-550r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20-30min；然后依次加入增強劑、復(fù)合纖維和聚甲基硅氧烷，在500-600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌25-30min；再依次加入表面活性劑、發(fā)泡劑、抗氧化劑和外加劑，在500-600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌15-25min；然后加入固化劑，在600-700r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5-10min后制得混合溶液，將混合溶液倒入涂有脫模劑并預(yù)熱至45℃的模具中，壓入步驟一制備的紙蜂窩，合上模具，并將模具移至75℃的烘箱中固化2h，最后冷卻至室溫脫模，得到所需耐磨防靜電瑜伽墊。
優(yōu)選的，所述紙蜂窩采用厚度為0.1-0.5mm的nomex紙蜂窩，孔格邊長為1.6-4.7mm，公稱容重為32-48kg/m3。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明中所用增強劑中含有改性海泡石絨、納米氧化鋁微粉，這兩種物質(zhì)能夠在羧甲基纖維素鈉的輔助下混煉時均勻分散在塑料中，一方面，改性海泡石絨具有很大的內(nèi)表面積，具有的微孔結(jié)構(gòu)能夠有效削減并吸收的外力作用；另一方面，改性過程中使改性海泡石絨的內(nèi)外表面接枝大量的硅羥基，這些基團通過化學(xué)反應(yīng)將改性海泡石絨與基體連接起來，保證二者具有良好的界面結(jié)合力；
（2）本發(fā)明采用無機酸和有機酸相結(jié)合，這樣既保證效率，又能夠較好地控制整個發(fā)泡工藝過程。此外，導(dǎo)電炭黑和碳納米纖維對酚醛泡沫材料的力學(xué)性能也有一定的貢獻，更為重要的是，二者在酚醛泡沫材料中形成立體導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使酚醛泡沫塑料具有一定的導(dǎo)電性能，消除材料表面的靜電，使值得的瑜伽墊更加人性化；
（3）本發(fā)明由于采用了微球發(fā)泡劑，并通過本發(fā)明提供的方法所得酚醛樹脂發(fā)泡復(fù)合材料，不僅防火性能好，而且泡孔孔徑可控；且所得復(fù)合材料強度高、耐磨。
（4）本發(fā)明使用的炭粉，具有發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)和極大的比表面積，使瑜伽墊具有除臭，除菌，吸附有害異味，產(chǎn)生負(fù)離子，屏蔽靜電和防電磁波輻射的功能。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。
實施例1
一種耐磨防靜電瑜伽墊，包括如下重量份原料：酚醛樹脂基體25份、改性聚氨酯預(yù)聚體15份、聚甲基硅氧烷8份、增強劑7份、復(fù)合纖維5份、炭粉4份、發(fā)泡劑4份、表面活性劑5份、固化劑5份、抗氧化劑2份、外加劑12份；
其中，增強劑包括氧化鋁微粉、白云母粉、羧甲基纖維素鈉和改性海泡石絨，其重量比為3：7：2：1；復(fù)合纖維包括碳納米纖維、聚丙烯腈纖維和二苯甲酸二甘醇酯，其重量比為1：3：9；所述發(fā)泡劑為松本系列微球發(fā)泡劑；炭粉為植物材料燒制而成的竹炭、木炭或活性炭的至少一種，所述炭粉的粒徑為100目，所述炭粉的碘吸附值為150mg/g。
其中表面活性劑包括吐溫-80和水溶性硅油，其重量比為1：3；固化劑包括甲苯-4-磺酸和水，其重量比為2:3。
其中改性聚氨酯預(yù)聚體的制備方法包括如下步驟：
（1）在硅溶膠中依次加入占硅溶膠重量1%的硅微粉、硅溶膠重量1%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量0.5%的乙酸鈉，然后在75℃條件下攪拌1h，制得改性硅溶膠，備用；
（2）將納米二氧化鈦中加入占納米二氧化鈦重量2%的表面改性劑ⅰ，攪拌制得改性納米二氧化鈦，備用；其中，表面改性劑ⅰ由氫氧化鋇、碳酸鈉和kh570，依次按照重量比為2：1：30的比例混合而成；
（3）取mdi型聚氨酯預(yù)聚體，加入改性填料混合攪拌而得改性聚氨酯預(yù)聚體；其中，改性填料與mdi型聚氨酯預(yù)聚體的重量比為7：5；改性填料由鄰苯二甲酸二正辛酯、丙酮、步驟（1）制得的改性硅溶膠和步驟（2）制得的改性納米二氧化鈦，依次按照重量比為2：3：1：2的比例混合而成。
其中增強劑的制備方法包括如下步驟：
（1）將海泡石絨與占其重量2%的表面改性劑ⅱ混合后，靜置1h后過濾晾干制得改性海泡石絨；其中，表面改性劑ⅱ由kh550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇，依次按照重量比2：80：2：1的比例混合而成；
（2）按照重量比3：7：2：1的比例，依次取氧化鋁微粉、炭粉、白云母粉、羧甲基纖維素鈉和步驟（1）制得的改性海泡石絨混合均勻，制得增強劑。
其中外加劑的制備方法為：按照1：8的重量比，取正硅酸乙酯與去離子水混合，再向其中依次加入1份海泡石絨、占正硅酸乙酯重量12%的冰醋酸和占正硅酸乙酯重量4%的導(dǎo)電炭黑混合均勻進行反應(yīng)，反應(yīng)過程中，每隔20min向反應(yīng)體系內(nèi)施加頻率240khz的超聲波2min，待反應(yīng)結(jié)束后對反應(yīng)體系進行超濾得到固體粉末，最后將固體粉末在有氧條件下充分灼燒除去碳粉，即得到外加劑。
本實施例中還提供了一種制備上述耐磨防靜電瑜伽墊的方法，包括以下步驟：
（1）根據(jù)需要選取目標(biāo)尺寸的未固化的紙蜂窩，將其浸泡于酚醛樹脂基體中3h，然后取出紙蜂窩，拉開平鋪在平板發(fā)泡模上，固定好后放入140℃的烘箱中加熱1.5h，最后將紙蜂窩取出，冷卻至室溫，待用；
（2）按照權(quán)利要求1所述重量份數(shù)，首先將酚醛樹脂基體在水浴鍋中預(yù)熱至45℃，然后加入改性聚氨酯預(yù)聚體，在450r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20min；然后依次加入增強劑、復(fù)合纖維和聚甲基硅氧烷，在500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌25min；再依次加入表面活性劑、發(fā)泡劑、抗氧化劑和外加劑，在500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌15min；然后加入固化劑，在600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5min后制得混合溶液，將混合溶液倒入涂有脫模劑并預(yù)熱至45℃的模具中，壓入步驟一制備的紙蜂窩，合上模具，并將模具移至75℃的烘箱中固化2h，最后冷卻至室溫脫模，得到所需耐磨防靜電瑜伽墊。
本實施例中的紙蜂窩采用厚度為0.1mm的nomex紙蜂窩，孔格邊長為1.6mm，公稱容重為32kg/m3。
實施例2
一種耐磨防靜電瑜伽墊，包括如下重量份原料：酚醛樹脂基體40份、改性聚氨酯預(yù)聚體20份、聚甲基硅氧烷12份、增強劑12份、復(fù)合纖維8份、炭粉8份、發(fā)泡劑8份、表面活性劑9份、固化劑10份、抗氧化劑4份、外加劑24份；
其中，增強劑包括氧化鋁微粉、白云母粉、羧甲基纖維素鈉和改性海泡石絨，其重量比為5：9：3：1.4；復(fù)合纖維包括碳納米纖維、聚丙烯腈纖維和二苯甲酸二甘醇酯，其重量比為2：4：12；所述發(fā)泡劑為松本系列微球發(fā)泡劑；炭粉為植物材料燒制而成的竹炭、木炭或活性炭的至少一種，所述炭粉的粒徑為6000目，所述炭粉的碘吸附值為1000mg/g。
其中表面活性劑包括吐溫-80和水溶性硅油，其重量比為1：3；固化劑包括甲苯-4-磺酸和水，其重量比為2:3。
其中改性聚氨酯預(yù)聚體的制備方法包括如下步驟：
（1）在硅溶膠中依次加入占硅溶膠重量3%的硅微粉、硅溶膠重量3%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量1%的乙酸鈉，然后在80℃條件下攪拌2h，制得改性硅溶膠，備用；
（2）將納米二氧化鈦中加入占納米二氧化鈦重量5%的表面改性劑ⅰ，攪拌制得改性納米二氧化鈦，備用；其中，表面改性劑ⅰ由氫氧化鋇、碳酸鈉和kh570，依次按照重量比為4：3：30的比例混合而成；
（3）取mdi型聚氨酯預(yù)聚體，加入改性填料混合攪拌而得改性聚氨酯預(yù)聚體；其中，改性填料與mdi型聚氨酯預(yù)聚體的重量比為7：5；改性填料由鄰苯二甲酸二正辛酯、丙酮、步驟（1）制得的改性硅溶膠和步驟（2）制得的改性納米二氧化鈦，依次按照重量比為2：3：1：2的比例混合而成。
其中增強劑的制備方法包括如下步驟：
（1）將海泡石絨與占其重量2-5%的表面改性劑ⅱ混合后，靜置2h后過濾晾干制得改性海泡石絨；其中，表面改性劑ⅱ由kh550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇，依次按照重量比4：80：4：2的比例混合而成；
（2）按照重量比5：9：3：1.4的比例，依次取氧化鋁微粉、炭粉、白云母粉、羧甲基纖維素鈉和步驟（1）制得的改性海泡石絨混合均勻，制得增強劑。
其中外加劑的制備方法為：按照1：10的重量比，取正硅酸乙酯與去離子水混合，再向其中依次加入2份海泡石絨、占正硅酸乙酯重量12%的冰醋酸和占正硅酸乙酯重量4%的導(dǎo)電炭黑混合均勻進行反應(yīng)，反應(yīng)過程中，每隔20min向反應(yīng)體系內(nèi)施加頻率270khz的超聲波2min，待反應(yīng)結(jié)束后對反應(yīng)體系進行超濾得到固體粉末，最后將固體粉末在有氧條件下充分灼燒除去碳粉，即得到外加劑。
本實施例中還提供了一種制備上述耐磨防靜電瑜伽墊的方法，包括以下步驟：
（1）根據(jù)需要選取目標(biāo)尺寸的未固化的紙蜂窩，將其浸泡于酚醛樹脂基體中3h，然后取出紙蜂窩，拉開平鋪在平板發(fā)泡模上，固定好后放入140℃的烘箱中加熱1.5h，最后將紙蜂窩取出，冷卻至室溫，待用；
（2）按照權(quán)利要求1所述重量份數(shù)，首先將酚醛樹脂基體在水浴鍋中預(yù)熱至45℃，然后加入改性聚氨酯預(yù)聚體，在550r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30min；然后依次加入增強劑、復(fù)合纖維和聚甲基硅氧烷，在600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30min；再依次加入表面活性劑、發(fā)泡劑、抗氧化劑和外加劑，在600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌25min；然后加入固化劑，在700r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10min后制得混合溶液，將混合溶液倒入涂有脫模劑并預(yù)熱至45℃的模具中，壓入步驟一制備的紙蜂窩，合上模具，并將模具移至75℃的烘箱中固化2h，最后冷卻至室溫脫模，得到所需耐磨防靜電瑜伽墊。
本實施例中的紙蜂窩采用厚度為0.5mm的nomex紙蜂窩，孔格邊長為4.7mm，公稱容重為48kg/m3。
對上述兩個實施例制得的瑜伽墊進行性能測試，試驗結(jié)果如下表所示：
有上述表格中數(shù)據(jù)顯示，本發(fā)明的瑜伽墊是采用改性酚醛泡沫復(fù)合材料制備而成，其具有足夠的表觀密度、壓縮強度和彎曲強度，具有良好的耐磨性能。本發(fā)明采用無機酸和有機酸相結(jié)合，這樣既保證效率，又能夠較好地控制整個發(fā)泡工藝過程。此外，導(dǎo)電炭黑、碳納米纖維以及炭粉的用于，使酚醛泡沫塑料具有一定的導(dǎo)電性能，消除材料表面的靜電，使值得的瑜伽墊更加人性化。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還可以做出若干改進和補充，這些改進和補充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。