乳膠床墊的耐久性和老化性能研究

趙穎峰　袁慧雯　薛濤　劉彬　李海洲　戴敏輝　梁峙

摘 ?要：文章主要對市面上9款乳膠床墊的耐久性、干熱老化后質量損失及灰分進行試驗分析，并通過XRD和偏光顯微鏡對乳膠床墊的物相和微觀形貌進行分析。

關鍵詞：乳膠床墊;老化;灰分;偏光顯微鏡

中圖分類號：TS941.75 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）31-0052-02

Abstract： This paper mainly introduces the durability， the quality loss after dry heat aging and ash content of 9 kinds of latex mattresses in the market. And the composition， structure and microstructure of latex mattresses were analyzed by infraredand polarizing microscope.

Keywords： latex mattress; aging; ash content; polarizing microscope

引言

乳膠一般分為兩種，天然乳膠和合成乳膠。其中天然乳膠是從有一定樹齡的橡膠樹在特定時間切口割膠時流出的液體，呈乳白色，是一種以聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，分子式是（C5H8）n，其成分中91%～94%是橡膠烴，橡膠烴由聚異戊二烯組成，新鮮的天然乳膠中含有的橡膠成分大約在27%～41.3%（質量比），其余成分包括水、蛋白質、天然樹脂、糖類等。在通常情況下，為防止天然乳膠因微生物、酶的作用而凝固，經常在工藝過程中加入氨和其他穩定劑。乳膠主要用于制作海綿制品、壓出制品和浸漬制品，包括乳膠床墊、乳膠枕等[1-2]。乳膠床墊具有防螨除菌、良好透氣性、促進睡眠質量及較好的回彈力等特點。因此很多研究者對乳膠床墊進行研究。范紅偉等人[3-4]分別采用靜態頂空進樣-氣質聯用法（HS-GC/MS）和環境艙法測定乳膠床墊中釋放出的烯烴類化合物和苯乙烯含量，找到相應釋放規律。同時，乳膠床墊隨著時間和溫度的變化，老化問題也會嚴重，陳宇杰等人[5]對乳膠床墊老化過程進行分析，提出了產品驗收和質量控制的標準。

本文主要研究了市面上9款乳膠床墊樣品的耐久性、干熱老化后質量損失及灰分性能，并通過XRD和偏光顯微鏡對乳膠床墊的物相和微觀形貌進行分析。

1 試驗

1.1 原材料

市面上9款乳膠床墊樣品，樣品編號分別為cd-01、cd-02、cd-03、cd-04、cd-05、cd-06、cd-07、cd-08、cd-09。

1.2 主要儀器設備及樣品處理

乳膠床墊耐久性（睡眠區域中心）、干熱老化后質量損失及灰分按QB/T 1952.2-2011《軟體家具 彈簧軟床墊》進行測試，熱處理爐子型號為SX2-5-12。將乳膠床墊切片處理后，用偏光顯微鏡（型號為LEICA DM 2700P）來觀察其顯微結構。

2 結果測試及分析

2.1 乳膠床墊耐久性（睡眠區域中心）

乳膠床墊的耐久性（睡眠區域中心）分析見圖1。在試驗時和試驗結束后，所有樣品的面料均無破損、無斷簧、縫邊無脫線、鋪墊料無破損或移位。9個樣品的耐久性均達到了QB/T 1952.2-2011《軟體家具 彈簧軟床墊》的技術要求。其中，樣品cd-01的耐久性最佳，其墊面高度為初始墊面高度的98.81%;樣品cd-08的耐久性最差，其墊面高度為初始墊面高度的96.83%。

2.2 干熱老化后質量損失及灰分分析

乳膠床墊的干熱老化后質量損失及灰分見圖2。按照QB/T 1952.2-2011《軟體家具 彈簧軟床墊》的技術指標，要求乳膠床墊的干熱老化后質量損失小于1.5%，灰分小于10%。本試驗中的9個樣品均達到了國家標準的技術要求。同時，從圖中可以看出，樣品cd-03的干熱老化后質量損失最高，達到了0.7%;樣品cd-2的干熱老化后質量損失最低，僅有0.1%。樣品cd-04的灰分最高，達到9.25%;樣品cd-05的灰分最低，為2.67%。

2.3 熱處理后XRD分析

將不同乳膠床墊樣品經過105℃±5℃熱處理后，殘余物質進行XRD譜圖對比，見圖3。從圖中可以看出，樣品cd-01、cd-02、cd-03、cd-04、cd-05、cd-07中明顯存在氧化鋅。樣品cd-06、cd-08和cd-09中不存在氧化鋅。氧化鋅在天然乳膠中一般作為活化劑，可以促進橡膠的硫化，提高橡膠制品的耐磨性等。

2.4 乳膠床墊微觀結構

9款乳膠床墊的切片后的微觀結構見圖4。從圖中可以看出，乳膠床墊的孔徑大約在50μm～150μm。其中樣品cd-01、樣品cd-04及樣品cd-09的孔徑分布相對較均勻;樣品cd-02在經切片處理后破壞較嚴重;樣品cd-03和樣品cd-07分布的大孔徑較多。

3 結論

本文主要對市面上9款乳膠床墊進行分析，研究發現這9款乳膠床墊樣品的耐久性、干熱老化后質量損失以及灰分均符合QB/T 1952.2-2011《軟體家具 彈簧軟床墊》的技術要求。通過對乳膠床墊微觀結構表征發現，孔徑分布大約在50μm～150μm之間。

參考文獻：

[1]陳旭輝.天然橡膠與合成聚異戊二烯橡膠的紅外光譜鑒定[J].光譜實驗室，2001（03）：35-37.

[2]黃兆明，袁維娜，管慶松，等.天然乳膠/白炭黑母膠在阻尼橡膠材料中的性能研究[J].特種橡膠制品，2018，039（004）：12-14.

[3]范紅偉，史莉，湯玉訓，等.HS-GC/MS法測定乳膠床墊中的烯烴類化合物[J].分析儀器，2016，000（006）：13-18.

[4]范紅偉，史莉，湯玉訓，等.環境艙法研究床墊中烯烴類化合物釋放量[J].木材加工機械，2016，27（04）：6-8，39.

[5]陳宇杰，李景程.乳膠床墊老化過程的分析與發展[J].居舍，2019（03）：184.