乳胶床垫的耐久性和老化性能研究

赵颖峰　袁慧雯　薛涛　刘彬　李海洲　戴敏辉　梁峙

摘  要：文章主要对市面上9款乳胶床垫的耐久性、干热老化后质量损失及灰分进行试验分析，并通过XRD和偏光显微镜对乳胶床垫的物相和微观形貌进行分析。

关键词：乳胶床垫;老化;灰分;偏光显微镜

中图分类号：TS941.75 文献标志码：A 文章编号：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

乳胶一般分为两种，天然乳胶和合成乳胶。其中天然乳胶是从有一定树龄的橡胶树在特定时间切口割胶时流出的液体，呈乳白色，是一种以聚异戊二烯为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%是橡胶烃，橡胶烃由聚异戊二烯组成，新鲜的天然乳胶中含有的橡胶成分大约在27%～41.3%（质量比），其余成分包括水、蛋白质、天然树脂、糖类等。在通常情况下，为防止天然乳胶因微生物、酶的作用而凝固，经常在工艺过程中加入氨和其他稳定剂。乳胶主要用于制作海绵制品、压出制品和浸渍制品，包括乳胶床垫、乳胶枕等[1-2]。乳胶床垫具有防螨除菌、良好透气性、促进睡眠质量及较好的回弹力等特点。因此很多研究者对乳胶床垫进行研究。范红伟等人[3-4]分别采用静态顶空进样-气质联用法（HS-GC/MS）和环境舱法测定乳胶床垫中释放出的烯烃类化合物和苯乙烯含量，找到相应释放规律。同时，乳胶床垫随着时间和温度的变化，老化问题也会严重，陈宇杰等人[5]对乳胶床垫老化过程进行分析，提出了产品验收和质量控制的标准。

本文主要研究了市面上9款乳胶床垫样品的耐久性、干热老化后质量损失及灰分性能，并通过XRD和偏光显微镜对乳胶床垫的物相和微观形貌进行分析。

1 试验

1.1 原材料

市面上9款乳胶床垫样品，样品编号分别为cd-01、cd-02、cd-03、cd-04、cd-05、cd-06、cd-07、cd-08、cd-09。

1.2 主要仪器设备及样品处理

乳胶床垫耐久性（睡眠区域中心）、干热老化后质量损失及灰分按QB/T 1952.2-2011《软体家具 弹簧软床垫》进行测试，热处理炉子型号为SX2-5-12。将乳胶床垫切片处理后，用偏光显微镜（型号为LEICA DM 2700P）来观察其显微结构。

2 结果测试及分析

2.1 乳胶床垫耐久性（睡眠区域中心）

乳胶床垫的耐久性（睡眠区域中心）分析见图1。在试验时和试验结束后，所有样品的面料均无破损、无断簧、缝边无脱线、铺垫料無破损或移位。9个样品的耐久性均达到了QB/T 1952.2-2011《软体家具 弹簧软床垫》的技术要求。其中，样品cd-01的耐久性最佳，其垫面高度为初始垫面高度的98.81%;样品cd-08的耐久性最差，其垫面高度为初始垫面高度的96.83%。

2.2 干热老化后质量损失及灰分分析

乳胶床垫的干热老化后质量损失及灰分见图2。按照QB/T 1952.2-2011《软体家具 弹簧软床垫》的技术指标，要求乳胶床垫的干热老化后质量损失小于1.5%，灰分小于10%。本试验中的9个样品均达到了国家标准的技术要求。同时，从图中可以看出，样品cd-03的干热老化后质量损失最高，达到了0.7%;样品cd-2的干热老化后质量损失最低，仅有0.1%。样品cd-04的灰分最高，达到9.25%;样品cd-05的灰分最低，为2.67%。

2.3 热处理后XRD分析

将不同乳胶床垫样品经过105℃±5℃热处理后，残余物质进行XRD谱图对比，见图3。从图中可以看出，样品cd-01、cd-02、cd-03、cd-04、cd-05、cd-07中明显存在氧化锌。样品cd-06、cd-08和cd-09中不存在氧化锌。氧化锌在天然乳胶中一般作为活化剂，可以促进橡胶的硫化，提高橡胶制品的耐磨性等。

2.4 乳胶床垫微观结构

9款乳胶床垫的切片后的微观结构见图4。从图中可以看出，乳胶床垫的孔径大约在50μm～150μm。其中样品cd-01、样品cd-04及样品cd-09的孔径分布相对较均匀;样品cd-02在经切片处理后破坏较严重;样品cd-03和样品cd-07分布的大孔径较多。

3 结论

本文主要对市面上9款乳胶床垫进行分析，研究发现这9款乳胶床垫样品的耐久性、干热老化后质量损失以及灰分均符合QB/T 1952.2-2011《软体家具 弹簧软床垫》的技术要求。通过对乳胶床垫微观结构表征发现，孔径分布大约在50μm～150μm之间。

参考文献：

[1]陈旭辉.天然橡胶与合成聚异戊二烯橡胶的红外光谱鉴定[J].光谱实验室，2001（03）：35-37.

[2]黄兆明，袁维娜，管庆松，等.天然乳胶/白炭黑母胶在阻尼橡胶材料中的性能研究[J].特种橡胶制品，2018，039（004）：12-14.

[3]范红伟，史莉，汤玉训，等.HS-GC/MS法测定乳胶床垫中的烯烃类化合物[J].分析仪器，2016，000（006）：13-18.

[4]范红伟，史莉，汤玉训，等.环境舱法研究床垫中烯烃类化合物释放量[J].木材加工机械，2016，27（04）：6-8，39.

[5]陈宇杰，李景程.乳胶床垫老化过程的分析与发展[J].居舍，2019（03）：184.