1.本发明涉及床上用品领域，尤其涉及一种香蒲绒材料、香蒲绒发泡材料及其应用与枕头。


背景技术：

2.目前市场上常见的枕头填充材料以记忆海绵、乳胶、植物填充材料(如荞麦、决明子、茶叶)为主，其中，记忆海绵、乳胶枕的市场份额占比较大，但由于上述枕芯材料的透气性和散湿性较差，不能及时排除人体在睡眠过程中产生的汗液和水蒸气，人极易产生粘滞、闷热感，从而影响睡眠质量。同时，透气性和散湿性较差的枕头还易滋生螨虫和其他细菌，对皮肤等部位造成伤害。此外，传统的记忆海绵还存在易撕裂，易黄变等现象，这使得记忆海绵材料的使用年限大幅下降。
3.香蒲绒是成熟香蒲草的种毛，质地轻盈。相关研究表明，香蒲绒纤维是一种消火止血、抑菌退肿的中草药，具有清香沁肺，清火明目、降压安神的保健功效，是化学合成纤维所无法替代的。并且，经本实验室研究发现，香蒲绒中的蜡质含量高达12％，且具有优异的疏水性，2个小时的散湿率就能达到百分之百。因此，香蒲绒是一种高散湿、质地柔软的天然植物纤维材料。同时，本实验室研究发现，香蒲绒化学组成中还包含亚油酸、反式角鲨烯等，其中，亚油酸具有降低血脂、软化血管、降低血压、促进微循环的作用；而反式角鲨烯结构稳定，有亲肤、助眠、抑制霉菌生长的功效。
4.据此，若将香蒲绒与发泡制剂混合发泡制得香蒲绒记忆海绵材料作为枕头填充材料，便可赋予海绵填充材料高效的散湿性，并赋予其一定的保养功效，从而解决市面上常见的记忆海绵材料的散湿性较差问题，并在一定程度上加强填充材料的抗菌功效。至于现有材料的易撕裂、易黄变问题，香蒲绒中蜡质的存在可以改善上述问题。但研究发现，蜡质的存在会使得香蒲绒与聚氨酯原料不能够充分发生结合，从而影响香蒲绒与发泡制剂混合发泡的效果。因此，可以尝试对香蒲绒进行改性处理而使其表面粗糙度增加，以此来增强界面结合强度。
5.常见的改性处理方式为化学处理和物理处理，而化学处理会对其组成成分造成影响，因此香蒲绒作为一种天然的植物纤维，其性能可以通过物理处理来进行优化。等离子体预处理方法是采用等离子体的特殊形式对植物纤维表面进行撞击刻蚀，来改变纤维表面的结构，使其比表面积和粗糙度增加。
6.因此，可通过对天然香蒲绒进行等离子体化处理后研发出一种抗菌助眠、散湿性好，且可同时具备抗撕裂和耐黄变功效的香蒲绒记忆海绵材料及对应的枕具。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题在于提供一种香蒲绒材料、香蒲绒发泡材料及其应用与枕头，将以本发明香蒲绒材料为主要原料制得的香蒲绒记忆海绵材料用作枕头填充材料，可克服传统记忆海绵存在的透气散湿性差、易滋生螨虫细菌、易撕裂、易黄变的问题。
8.本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
9.一种香蒲绒材料，采用如下方法制得：
10.(1)将香蒲绒清洗后，置于鼓风烘箱中干燥；烘干后，将其放置在温度20
±
2℃、相对湿度65
±
2％的恒温恒湿环境中调湿；
11.(2)采用微波低温等离子体装置对调湿后的香蒲绒纤维进行等离子体处理；等离子体处理所选用的输出功率为100w，作用时间60s，并且，反应气体为空气，反应压强30pa；
12.(3)利用高通量多样品组织研磨仪对等离子体处理后的香蒲绒纤维进行研磨，研磨频率60hz，研磨时间60s；
13.(4)过筛处理，获得100目的等离子体香蒲绒纤维颗粒，即目标所需的香蒲绒材料。
14.作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中，鼓风烘箱干燥过程，干燥温度105℃，干燥时间3h。
15.作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中，香蒲绒纤维的等离子体处理过程，等离子体对植物纤维表面进行撞击刻蚀，以改变纤维表面结构，使其比表面积和粗糙度增加。
16.作为本发明的优选方式之一，所述步骤(4)中，最终获得的等离子体香蒲绒纤维材料，其含有40.93％亚油酸、1.70％棕榈酸、0.35％酸甲酯亚油、0.65％反式角鲨烯。
17.作为本发明的优选方式之一，具体采用气相色谱质谱联用仪分析等离子体香蒲绒纤维材料的化学成分；其中，气相色谱质谱联用仪采用db-5ms色谱柱，色谱柱的操作条件如下：以10℃/min将柱箱温度从50℃升至160℃，然后以5℃/min加热到290℃后保持15min，总运行时间为54min；将氦气作为载气，恒定流速为1.0ml/min。
18.一种香蒲绒发泡材料，采用如下方法制得：
19.(1)香蒲绒预处理：
20.①
将香蒲绒清洗后，置于鼓风烘箱中干燥；烘干后，将其放置在温度20
±
2℃、相对湿度65
±
2％的恒温恒湿环境中调湿；
21.②
采用微波低温等离子体装置对调湿后的香蒲绒纤维进行等离子体处理；等离子体处理所选用的输出功率为100w，作用时间60s，并且，反应气体为空气，反应压强30pa；
22.③
利用高通量多样品组织研磨仪对等离子体处理后的香蒲绒纤维进行研磨，研磨频率60hz，研磨时间60s；
23.④
过筛处理，获得100目的等离子体香蒲绒纤维颗粒；
24.(2)香蒲绒记忆发泡海绵的制备：
25.取步骤(1)制得的等离子体香蒲绒纤维颗粒，并将其与发泡制剂混合发泡，最终制得目标所需的香蒲绒记忆发泡海绵材料；其中，添加的等离子体香蒲绒纤维颗粒与发泡制剂的重量比为(1-20)：90。
26.作为本发明的优选方式之一，所述发泡制剂具体包括如下重量份数的原料：聚酯多元醇10份，聚醚多元醇1621 30份，慢回弹聚醚多元醇307 10份，聚醚多元醇3630 5份，化学发泡剂(蒸馏水)2份，泡沫稳定剂1份，抗氧化剂0.5份，催化剂1份，表面活性剂0.5份和二苯基甲烷二异氰酸酯mdi 30份。
27.作为本发明的优选方式之一，所述发泡制剂中：聚酯多元醇的羟基值为122mg koh/g，聚醚多元醇1621的羟值为42mg koh/mg，慢回弹聚醚多元醇307的羟值为240mg koh/
mg，聚醚多元醇3630的羟值为24.5mg koh/mg。
28.作为本发明的优选方式之一，所述发泡制剂中：化学发泡剂为蒸馏水；泡沫稳定剂由质量百分比20％的开孔硅油匀泡剂si1(bl-580)与80％的闭孔硅油si2(ba-7810)组成；抗氧化剂为苯并三唑；催化剂由三乙胺、三乙醇胺、双(二甲基胺基乙基)醚(质量比＝4：3：3)组成；表面活性剂为聚醚聚硅氧烷共聚物。
29.一种上述香蒲绒发泡材料的应用，将所述香蒲绒发泡材料用作枕头的枕芯材料。
30.一种香蒲绒记忆海绵枕，包括枕芯支撑层以及容置所述枕芯支撑层的枕套；所述枕芯支撑层包括颈部支撑柱一、颈部支撑柱二、头部支撑柱以及设置在所述颈部支撑柱一、颈部支撑柱二底部的支撑基座；所述颈部支撑柱一和颈部支撑柱二分别包括安装座以及可拆卸安装在所述安装座上的多个可更换支撑柱；所述可更换支撑柱为香蒲绒记忆海绵柱，多个所述香蒲绒记忆海绵柱通过安装座上开设的支撑柱放置孔安装于安装座上；其中，所述香蒲绒记忆海绵柱具体采用上述香蒲绒发泡材料制得。
31.作为本发明的优选方式之一，所述枕套沿其宽度方向依次包括颈部支撑容纳区一、颈部支撑容纳区二和头部支撑容纳区；所述枕套的颈部支撑容纳区一、颈部支撑容纳区二和头部支撑容纳区位置分别对应容纳有所述颈部支撑柱一、颈部支撑柱二和头部支撑柱；同时，所述枕套的颈部支撑容纳区一、颈部支撑容纳区二沿其长度方向又分别包括一个仰睡区和两个位于所述仰睡区两侧的侧睡区；所述仰睡区对应的枕套内容纳有仰睡区香蒲绒记忆海绵柱，侧睡区对应的枕套内容纳有侧睡区香蒲绒记忆海绵柱；其中，所述仰睡区香蒲绒记忆海绵柱与侧睡区香蒲绒记忆海绵柱的高度不同，且二者的香蒲绒含量不同。
32.作为本发明的优选方式之一，所头部支撑柱呈横卧状布置于所述枕套的头部支撑容纳区，所述仰睡区香蒲绒记忆海绵柱与侧睡区香蒲绒记忆海绵柱分别呈立状布置于所述枕套的仰睡区、侧睡区内；在所述香蒲绒记忆海绵枕中，通过设置不同数量的香蒲绒记忆海绵柱以及不同香蒲绒含量的海绵柱对不同区域枕头的软硬度进行调节，通过设置不同高度的香蒲绒记忆海绵柱对不同区域枕头的高度进行调节。
33.本发明相比现有技术的优点在于：
34.(1)本发明中所采用的香蒲绒为杂草香蒲草的附属产物，资源丰富；利用其开发香蒲绒记忆海绵，有利于拓展香蒲绒的应用领域；并且，作为一种可再生原料，其产生的经济价值远大于其成本。
35.(2)本发明中所使用的香蒲绒纤维经过等离子体物理处理；等离子体预处理方法是采用等离子体的特殊形式对香蒲绒纤维表面进行撞击刻蚀，来改变纤维表面的结构，使其比表面积和粗糙度增加，有利于其与发泡原料的界面结合。
36.(3)本发明中所采用的香蒲绒含有反式角鲨烯、亚油酸等化合物；其中，反式角鲨烯结构稳定，可以散发一种淡淡的香味，有助于人脑的放松，具有助眠的功效；而亚油酸则具有降低血脂、软化血管、降低血压、促进微循环的作用。
37.(4)本发明所采用的香蒲绒中蜡质含量丰富，其蜡质中的脂肪酸成分有助于提高香蒲绒记忆海绵的柔韧性，进而增强香蒲绒记忆海绵的抗撕裂性能，提高产品的使用年限；并且，这种丰富的蜡质能够有效反射部分太阳辐射，抵抗大量紫外线，避免记忆海绵在晾晒过程中发生黄变的现象；此外，蜡质成分中一些抗菌成分也会对微生物的侵袭形成抵抗，并且还能够赋予记忆海绵较为光滑的表面，这可以降低头部污染物附着的机率，减少了病原
体以及微生物的数量。
38.(5)本发明香蒲绒含量的增加使得香蒲绒记忆海绵枕头的散湿率由48小时57.0％提高为48小时65.4％；随着香蒲绒的加入，香蒲绒记忆海绵的开孔数量增加，泡沫材料的孔隙率增大，在睡眠过程中有益于吸收人体排出的湿气，保持人-枕界面的干燥，提高睡眠质量，并在空闲时将吸收的湿气散发，实现睡眠环境的动态优化。
39.(6)本发明利用聚氨酯慢回弹发泡工艺制备具有无毒无污染、生态可降解性的香蒲绒记忆海绵枕头填充材料；并且随着香蒲绒添加量的增加，香蒲绒记忆海绵枕头的所散发的淡淡湖水的香气更加明显，有益于营造良好舒适的睡眠微环境。
40.(7)本发明香蒲绒记忆海绵枕具有良好的支撑感，并且可以定量化调节枕头的高度、形状及硬度，满足不同头型、颈椎曲线和肩宽的人群的不同需求，更有利于保证人体头部，颈部的舒适性，保证呼吸通畅。
41.(8)本发明可通过定期更换香蒲绒记忆海绵柱，方便填充材料的清洗与干燥，有利于营造健康卫生的睡眠微环境。
附图说明
42.图1是实施例1中香蒲绒的gcms图谱；
43.图2是实施例4中香蒲绒记忆海绵枕的整体结构示意图；
44.图3是图2的左视剖切结构图；
45.图4是图2的俯视横剖示意图；
46.图5是实施例4中各可更换支撑柱与安装座的组装示意图；
47.图6是实施例4中香蒲绒记忆海绵枕的安装示意图。
48.图中：1为枕芯支撑层，11为颈部支撑柱一，111为安装座，1111为支撑柱放置孔，112为可更换支撑柱，1121为仰睡区香蒲绒记忆海绵柱，1122为侧睡区香蒲绒记忆海绵柱，12为颈部支撑柱二，13为头部支撑柱，14为支撑基座，2为枕套，21为颈部支撑容纳区一，211为仰睡区，212为侧睡区，22为颈部支撑容纳区二，23为头部支撑容纳区。
具体实施方式
49.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
50.实施例1
51.本实施例的一种香蒲绒材料，采用如下方法制得：
52.(1)将香蒲绒(产自安徽合肥)清洗后，置于鼓风烘箱中干燥，干燥温度105℃，干燥时间3h；烘干后，将其放置在温度20
±
2℃、相对湿度65
±
2％的恒温恒湿环境中调湿。
53.(2)采用微波低温等离子体装置对调湿后的香蒲绒纤维进行等离子体处理，等离子体对植物纤维表面进行撞击刻蚀，以改变纤维表面结构，使其比表面积和粗糙度增加。其中，等离子体处理所选用的输出功率为100w，作用时间60s，并且，反应气体为空气，反应压强30pa。
54.(3)利用高通量多样品组织研磨仪对等离子体处理后的香蒲绒纤维进行研磨，研
analysis b.07.00进行分析处理。大多数化合物可通过质谱搜索、保留指数和特征离子精确质量测定的定性分析方法来识别。
61.实施例2
62.本实施例的一种香蒲绒发泡材料，采用如下方法制得：
63.(1)香蒲绒预处理：
64.参见实施例1，最终获得100目的等离子体香蒲绒纤维颗粒。
65.(2)香蒲绒记忆发泡海绵的制备：
66.①
化学试剂的准备：
67.a组分：步骤(1)制得的等离子体香蒲绒纤维颗粒10份，聚酯多元醇10份，聚醚多元醇(1621)30份，慢回弹聚醚多元醇(307)10份，聚醚多元醇(3630)5份，化学发泡剂2份，泡沫稳定剂1份，抗氧化剂0.5份，催化剂1份，表面活性剂0.5份。
68.b组分：二苯基甲烷二异氰酸酯mdi 30份。
69.②
将a组分用可调速搅拌机在转速2000r/min下搅拌2min，再通过注射器将b两组分快速倒入a组分中，混合搅拌5s，迅速倒入发泡模具中，让泡沫自由上升，采用模温机对模具保温5min后取出，常温下熟化24h。
70.进一步地，本实施例中，聚酯多元醇的羟基值为122mg koh/g，聚醚多元醇1621的羟值为42mg koh/mg，慢回弹聚醚多元醇307的羟值为240mg koh/mg，聚醚多元醇3630的羟值为24.5mg koh/mg。
71.进一步地，本实施例中，化学发泡剂为蒸馏水；泡沫稳定剂由质量百分比20％的开孔硅油匀泡剂si1(bl-580)与80％的闭孔硅油si2(ba-7810)组成；抗氧化剂为苯并三唑；催化剂由三乙胺、三乙醇胺、双(二甲基胺基乙基)醚(质量比＝4：3：3)组成；表面活性剂为聚醚聚硅氧烷共聚物。
72.实施例3
73.本实施例用于验证不同香蒲绒添加量对香蒲绒记忆发泡海绵材料的性能影响。
74.方法：分别将0、10、15、20份的等离子体香蒲绒纤维颗粒与其他组分(其他组分的添加量一致，且参照实施例2)进行混合制备相应的香蒲绒记忆发泡海绵(制备方法参照实施例2)，并分别按照gb/t 6344-2008、gb/t 10808-2006、astm d3574、gb/t 31402-2015、hg-t 3689-2014测定香蒲绒记忆发泡海绵材料的各项力学性能、透气性、抑菌性能与耐黄变等级，结果见表2。
75.表2香蒲绒记忆发泡海绵材料性能测试结果
[0076][0077]
由表2可知，与未添加等离子体香蒲绒纤维的记忆海绵相比，本发明的香蒲绒记忆海绵具有高散湿、耐撕裂、抑菌助眠等特性。此外，在放置6个月后，未添加香蒲绒的记忆海绵出现明显的黄变现象，耐黄变等级为2，而香蒲绒记忆海绵随着添加量的增加，黄变现象逐渐减弱，且当含量大10份时候，黄变现象减少，耐黄变等级为4，当添加量达到20份的时，耐黄变等级为5，几乎不发生黄化现象。因此，与常规记忆海绵相比，本发明香蒲绒记忆海绵材料在保证舒适度的同时，还能兼顾更加优良的性能，具有更好的床上用品领域应用价值。
[0078]
实施例4
[0079]
如图2-6所示，本实施例的一种香蒲绒记忆海绵枕，包括枕芯支撑层1、容置枕芯支撑层1的枕套2以及开设在枕套2上、用于放入或取出枕芯支撑层1的隐形拉链。枕芯支撑层1包括颈部支撑柱一11、颈部支撑柱二12、头部支撑柱13以及设置在颈部支撑柱一11、颈部支撑柱二12底部的支撑基座14；颈部支撑柱一11和颈部支撑柱二12分别包括安装座111以及可拆卸安装在安装座111上的多个可更换支撑柱112。其中，可更换支撑柱112为香蒲绒记忆海绵柱，多个香蒲绒记忆海绵柱通过安装座111上开设的支撑柱放置孔1111安装于安装座111。
[0080]
具体地，请参阅图2、图3、图4，本实施例中，枕套2沿其宽度方向依次包括颈部支撑容纳区一21、颈部支撑容纳区二22和头部支撑容纳区23；枕套2的颈部支撑容纳区一21、颈部支撑容纳区二22和头部支撑容纳区23位置分别对应容纳有颈部支撑柱一11、颈部支撑柱二12和头部支撑柱13。同时，枕套2的颈部支撑容纳区一21、颈部支撑容纳区二22沿其长度方向又分别包括一个仰睡区211和两个位于仰睡区211两侧的侧睡区212；仰睡区211对应的枕套2内容纳有仰睡区香蒲绒记忆海绵柱1121，侧睡区212对应的枕套2内容纳有侧睡区香蒲绒记忆海绵柱1122。其中，仰睡区香蒲绒记忆海绵柱1121与侧睡区香蒲绒记忆海绵柱1122的高度不同，且二者的香蒲绒含量不同。
[0081]
同时，请参阅图5、图6，本实施例中，头部支撑柱13呈横卧状布置于枕套2的头部支撑容纳区23，仰睡区香蒲绒记忆海绵柱1121与侧睡区香蒲绒记忆海绵柱1122分别呈立状布置于枕套2的仰睡区2111、侧睡区212内。使用时，在安装座111上，通过设置不同数量的香蒲绒记忆海绵柱以及不同香蒲绒含量的海绵柱对不同区域枕头的软硬度进行调节(构成“软硬度调节模块”)，通过设置不同高度的香蒲绒记忆海绵柱对不同区域枕头的高度进行调节(构成“高度调节模块”)。
[0082]
其中，软硬度调节模块中，不同香蒲绒含量指香蒲绒记忆海绵柱的制备中添加不同等离子体香蒲绒纤维颗粒，且根据实际需求，可以设置为以下含量规格的等离子体香蒲绒纤维颗粒备用：等离子体香蒲绒纤维与其他原料比分别为10：90、15：90、20：90。高度调节模块中，不同高度的香蒲绒记忆海绵柱指柱体在制备中裁切成不同垂直高度，且根据实际需求，可以设置4cm与6cm两种高度规格备用。
[0083]
此外，关于本实施例枕头的材质：枕套2采用100％桑蚕丝面料，柔软抑菌，亲肤不过敏，用以保持枕芯的完整性和整洁功性；头部支撑柱13采用普通记忆棉材质；可更换支撑柱112采用实施例2中制备的香蒲绒记忆发泡海绵材质。香蒲绒记忆发泡海绵材料的制备方法参照实施例2，且经实施例3验证，等离子体香蒲绒纤维的加入，有利于增强记忆海绵的抗撕裂性能、透气率、吸湿散湿性以及抑菌防霉性，同时，可有效避免黄化现象的发生。
[0084]
本实施例枕头安装方法：
[0085]
参见图6，首先，将颈部支撑柱一11、颈部支撑柱二12依次放入的枕套2的颈部支撑容纳区一21、颈部支撑容纳区二22中。然后，将头部支撑柱13放入头部支撑容纳区23。最后，拉上隐形拉链即可完成组装。
[0086]
枕头使用与调节方法：
[0087]
(1)使用者使用该枕头时，首先根据对枕头软硬度的喜好，通过添加不同比例的香蒲绒来生产密度不同的记忆海绵，匹配、调整枕头的软硬度和不同分区的软硬度。
[0088]
(2)然后根据人体头宽、颈宽、肩宽以及床垫的软硬度，通过侧睡区212各位置点可更换支撑柱112高度的调节，实现最佳的侧睡状态下人-枕的最佳匹配。
[0089]
(3)根据人体头背距、颈背距以及床垫的软硬度，通过仰睡区211各位置点改性可更换支撑柱112软硬度的调节，实现仰睡状态下人-枕的最佳匹配。头部支撑容纳区23呈弧线渐变分布，向颈部方向逐渐增高。
[0090]
本实施例中，香蒲绒记忆海绵有四个方面的作用：一是香蒲绒记忆海绵高散湿、透气的特性，加速人-枕之间的热、湿交换，保证枕芯的干爽，避免枕头因高湿而滋生螨虫和细菌；二是调节枕头的硬度，通过改变香蒲绒粉的添加量来调控记忆海绵的密度以此来满足不同软硬度喜好的人群的需求；三是塑造颈部支撑区的高度和形状，适应不同头型、肩宽、颈型的人群的需求，并匹配不同软硬度的床垫；四是香蒲绒化学组成中含有反式角鲨烯、亚油酸等化合物，其中反式角鲨烯结构稳定，可以散发一种淡淡的香味，有助于人脑的放松，具有助眠的功效，而亚油酸则具有降低血脂、软化血管、降低血压、促进微循环的作用。
[0091]
另外，本实施例中，香蒲绒记忆海绵柱可以轻松的拆卸下来进行水洗和暴晒，香蒲绒的蜡质具有抵抗紫外线的作用，配合抗氧化剂的使用，使得香蒲绒记忆海绵不易黄化。
[0092]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。