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(zhì)量損失及灰分進(jìn)行試驗(yàn)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(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：乳膠床墊;老化;灰分;偏光顯微鏡

中圖分類號：TS941.75 文獻(xiàn)標(biāo)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(shí)間切口割膠時(shí)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(zhì)量比），其余成分包括水、蛋白質(zhì)、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(jīng)常在工藝過程中加入氨和其他穩(wěn)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(jìn)睡眠質(zhì)量及較好的回彈力等特點(diǎn)。因此很多研究者對乳膠床墊進(jìn)行研究。范紅偉等人[3-4]分別采用靜態(tài)頂空進(jìn)樣-氣質(zhì)聯(lián)用法（HS-GC/MS）和環(huán)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(yīng)釋放規(guī)律。同時(shí)，乳膠床墊隨著時(shí)間和溫度的變化，老化問題也會嚴(yán)重，陳宇杰等人[5]對乳膠床墊老化過程進(jìn)行分析，提出了產(chǎn)品驗(yàn)收和質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)。

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(zhì)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(jìn)行分析。

1 試驗(yàn)

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(shè)備及樣品處理

乳膠床墊耐久性（睡眠區(qū)域中心）、干熱老化后質(zhì)量損失及灰分按QB/T 1952.2-2011《軟體家具 彈簧軟床墊》進(jìn)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(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果測試及分析

2.1 乳膠床墊耐久性（睡眠區(qū)域中心）

乳膠床墊的耐久性（睡眠區(qū)域中心）分析見圖1。在試驗(yàn)時(shí)和試驗(yàn)結(jié)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(gè)樣品的耐久性均達(dá)到了QB/T 1952.2-2011《軟體家具 彈簧軟床墊》的技術(shù)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(zhì)量損失及灰分分析

乳膠床墊的干熱老化后質(zhì)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(shù)指標(biāo)，要求乳膠床墊的干熱老化后質(zhì)量損失小于1.5%，灰分小于10%。本試驗(yàn)中的9個(gè)樣品均達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。同時(shí)，從圖中可以看出，樣品cd-03的干熱老化后質(zhì)量損失最高，達(dá)到了0.7%;樣品cd-2的干熱老化后質(zhì)量損失最低，僅有0.1%。樣品cd-04的灰分最高，達(dá)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(jīng)過105℃±5℃熱處理后，殘余物質(zhì)進(jìn)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(jìn)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(jié)構(gòu)

9款乳膠床墊的切片后的微觀結(jié)構(gòu)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(jīng)切片處理后破壞較嚴(yán)重;樣品cd-03和樣品cd-07分布的大孔徑較多。

3 結(jié)論

本文主要對市面上9款乳膠床墊進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)這9款乳膠床墊樣品的耐久性、干熱老化后質(zhì)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(shù)要求。通過對乳膠床墊微觀結(jié)構(gòu)表征發(fā)現(xiàn)，孔徑分布大約在50μm～150μm之間。

參考文獻(xiàn)：

[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(shí)驗(yàn)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(xùn)，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(xùn)，等.環(huán)境艙法研究床墊中烯烴類化合物釋放量[J].木材加工機(jī)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(fā)展[J].居舍，2019（03）：184.