CN101418088A - 一种蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料及其制备方法，采用具有抗菌性能的蚕丝作为抗菌添加剂加入到天然橡胶中，制成蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料，该复合材料具有广谱抗菌性，且不影响材料的综合力学性能。

Description

一种蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料及其制备方法

[发明领域]

本发明涉及天然橡胶复合材料及其制备方法，特别涉及一种蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料及其制备方法。

[背景技术]

我国对蚕的饲养和利用已经有上千年的历史，蚕丝是一种天然纤维，人类利用最早的动物纤维之一。据考古发现，约在4700年前中国已利用蚕丝制做丝线、编织丝带和简单的丝织品。商周时期用蚕丝织制罗、绫、纨、纱、绉、绮、锦、绣等丝织品。在过去漫长的历史阶段中，丝绸为人类健康和美化人类的服饰做出了很大的贡献。根据食物的不同，蚕可分桑蚕、柞蚕、木薯蚕、樟蚕、天蚕和柳蚕等，而由不同种类的蚕吐出的蚕丝也就被称为桑蚕丝、柞蚕丝、木薯蚕丝、天蚕丝等。其中用量最大的是桑蚕丝，其次是柞蚕丝，其他蚕丝因数量有限未形成资源。近年来，有人提出蚕丝具有防菌、抗菌作用。目前，蚕丝具有防菌抗菌作用以及治疗皮肤病的功能已为试验所证实，但它的机理尚未十分清楚。综合国内外有关蚕丝的防菌、抗菌机理的研究，主要有以下三点：(1)蚕丝对人体微气候有良好的谓节作用，使人体感到舒适；(2)蚕丝具有良好的卫生性能，能减少或抑制病菌；(3)蚕丝独特的物理化学结构与人体的亲和、适应作用。

作为天然高分子材料，天然橡胶的综合性能优异，如天然胶乳在工艺上成膜性能好，湿凝胶强度高，易于硫化，所得的天然橡胶材料又具有优良的弹性，较高的强度，较大的伸长率和较小的蠕变。因此，应用范围极广，不仅浸渍制品、压出制品、海绵制品、模铸制品可用天然胶乳生产，而且很多非纯胶制品都可应用天然胶乳。虽然天然橡胶材料在使用性能上有很多优点，但在功能性方面存在着不足。

在我们的生活中无时无刻不受微生物的侵扰，一些有害细菌的大量繁殖会威胁到人类的健康。尤其在医疗、卫生行业所使用的天然橡胶材料中，微生物的繁殖与各种传染性病菌有连带关系，如与导管有关的脓病毒、粘膜感染等；还有在日常生活中，橡胶手套、胶鞋等由于其透气性差且潮湿，也是许多病原体繁殖、生长的场所。在这些方面对天然橡胶材料提出了更高的要求，天然橡胶材料本身不具备抗菌性能。因此，需要外加添加剂来改善，制备具有抗菌性能的天然橡胶复合材料。

[发明内容]

本发明的目的在于提供一种具有抗菌性能的天然橡胶复合材料及其制备方法。

具体地说，本发明采用具有抗菌性能的蚕丝作为抗菌添加剂加入到天然橡胶中，制成蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料。

本发明的具体实施方案如下：

取一定量的蚕丝作为抗菌添加剂，用清水清洗，除去蚕丝中的污物、杂质，再用去离子水煮沸，干燥后剪切成小段；然后将蚕丝段加入中性盐溶液中，加热煮沸至蚕丝溶解，得到蚕丝丝素蛋白溶液；再将桑丝丝素蛋白溶液装入纤维素透析袋中，透析，除去其中的无机小分子，得到纯化的桑丝丝素蛋白溶液；最后，再将纯化的桑丝丝素蛋白溶液与乳状的天然橡胶共混，得到乳状的蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料，将该复合材料按常规方法凝固、干燥，制成片状蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料。

本发明所述的蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料含有如下的组份(以干重量份计，下同)：

天然橡胶  20～50份；

蚕丝      0.1～10份。

本发明所述的蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料的制备方法，作为抗菌添加剂的蚕丝，可选桑蚕丝，或柞蚕丝，或天蚕丝，或樟蚕丝，优选桑蚕丝；作为乳状的天然橡胶，可选源自巴西三叶橡胶树的新鲜天然胶乳，或浓缩天然胶乳，或预硫化的浓缩天然胶乳；优选离心、浓缩总固体含量为60％的浓缩天然胶乳或总固体含量为60％的预硫化浓缩天然胶乳；作为中性盐溶液，可选氯化钙溶液，或氯化镁溶液，或氯化锌溶液，或氯化锂溶液，优选室温下的过饱和氯化钙溶液。

因此，本发明所述的蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料的制备方法，优选采用如下实施方式：

a、取1～20份桑蚕丝，用清水清洗，再用去离子水浸泡，除去蚕丝中的污物、杂质，制得净化的桑蚕丝；

b、将“a”制备的净化桑蚕丝在去离子水中煮沸20～30分钟，得到熟桑蚕丝，自然冷却后，剪切成2～6cm的小段，60℃下干燥35～40小时；

c、将“b”制备的干燥桑蚕丝段加入室温下的过饱和氯化钙溶液中，在电炉中加热煮沸至桑蚕丝溶解，得到桑蚕丝丝素蛋白溶液；

d、将“c”制备的桑蚕丝丝素蛋白溶液装入纤维素透析袋中，用去离子水透析70～75小时，除去其中的无机小分子，得到纯化的丝素蛋白溶液；

e、将“d”制备的0.1～10份纯化的桑蚕丝丝素蛋白溶液与20～50份离心浓缩总固体含量为60％的浓缩天然胶乳，或总固体含量为60％的预硫化浓缩天然胶乳共混，得到乳状的桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料，再将该复合材料按常规方法凝固、干燥，制成片状的蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料。

本发明制备的是一种纯天然橡胶与蚕丝共混、未加其他任何化学添加剂的复合材料，并且在扫描电镜(SEM)图中显示，丝纤维直径在10μm左右，一端伸入橡胶基体内部，形成紧密的结合。因此，具备如下显著效果。

——蚕丝作为一种生物蛋白，主要通过与环境的协作来发挥抗菌作用，不会像其他抗生素类抗菌剂会随着细菌抗药性增加而最终失效，从而使该复合材料具有广谱抗菌性。

——不影响材料的综合力学性能，从而扩大了天然橡胶的应用范围，特别是在医疗、卫生领域的应用具有重大的意义。

[实施方式]

除非另有说明，下文采用的份数为干重量份。

实施例1

a.取1份的桑蚕丝，用清水清洗，去离子水浸泡，除去其中的污物、杂质，制备净化的桑蚕丝；

b.将“a”制备的净化桑蚕丝在去离子水中煮沸25分钟，得到熟桑蚕丝，自然冷却后，剪切至每段3cm，60℃下干燥36小时；

c.将“b”制备的干燥桑蚕丝段加入到100mL室温下过饱和氯化钙溶液中，在电炉上加热煮沸直到蚕丝溶解，得到桑蚕丝丝素蛋白溶液；

d.将“c”得到的桑蚕丝丝素蛋白溶液倒入纤维素透析袋中，用去离子水透析70小时，除去溶液中的氯化钙小分子，制得纯桑蚕丝丝素蛋白溶液；

e.将0.1份“d”制备的桑蚕丝丝素蛋白溶液加入到30份离心浓缩总固含量为60％的浓缩天然胶乳中，搅拌1个小时，充分混合，得到乳状的桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料，再将该复合材料按常规方法凝固、干燥，制成片状的抗菌天然橡胶复合材料。

取10g该例所得到乳状的桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料置于烧杯中在空气中放置，并与未加桑蚕丝丝素蛋白的浓缩天然胶乳作对照，进行霉菌抑制测试。结果表明，15天后未加入桑蚕丝丝素蛋白的浓缩天然胶乳表层有小片霉菌，而采用本发明制备的乳状桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料的表面未见有霉菌生长；30天后，未加入桑蚕丝丝素蛋白的浓缩天然胶乳表层被霉菌全部覆盖，而采用本发明制备的乳状桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料的表面依然没有霉菌生长。可见，采用本发明制备的乳状桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料的对于霉菌的生长具有很好的抑制作用。

实施例2

a.取15份的桑蚕丝，用清水清洗，去离子水浸泡，除去其中的污物、杂质，制备净化的桑蚕丝；

b.将“a”制备的净化桑蚕丝在去离子水中煮沸25分钟，得到熟桑蚕丝，自然冷却后，剪切至每段3cm，60℃下干燥38小时；

c.将“b”制备的干燥桑蚕丝段加入到150mL室温下过饱和氯化钙溶液中，在电炉上加热煮沸直到蚕丝溶解，得到桑蚕丝丝素蛋白溶液；

d.将“c”得到的桑蚕丝丝素蛋白溶液倒入纤维素透析袋中，用去离子水透析72小时，除去溶液中的氯化钙小分子，制得纯桑蚕丝丝素蛋白溶液；

e.将5份“d”制备的桑蚕丝丝素蛋白溶液加入到30份离心浓缩总固含量为60％的预硫化浓缩天然胶乳中，搅拌1个小时，充分混合，得到乳状的桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料，再将该复合材料按常规方法凝固、干燥，制成片状的抗菌天然橡胶复合材料。

取10g该例所得到乳状的桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料置于烧杯中在空气中放置，并与未加桑蚕丝丝素蛋白的预硫化浓缩天然胶乳作对照，进行霉菌抑制测试。结果表明，15天后未加入桑蚕丝丝素蛋白的预硫化天然胶乳表面有零星的霉点，而采用本发明制备的乳状桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料的表面没有霉菌生长；30天后，未加入桑蚕丝丝素蛋白的预硫化天然胶乳表面有很多黑色霉菌聚集生长，而采用本发明制备的乳状桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料的表面依然没有霉菌的生长。可见，采用本发明制备的乳状桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料的对于霉菌的生长具有很好的抑制作用。

实施例3

a.取18份的桑蚕丝，用清水清洗，去离子水浸泡，除去其中的污物、杂质，制备净化的桑蚕丝；

b.将“a”制备的净化桑蚕丝在去离子水中煮沸25分钟，得到熟桑蚕丝，自然冷却后，剪切至每段4cm，60℃下干燥40小时；

c.将“b”制备的干燥桑蚕丝段加入到200mL室温下过饱和氯化钙溶液中，在电炉上加热煮沸直到蚕丝溶解，得到桑蚕丝丝素蛋白溶液；

d.将“c”得到的桑蚕丝丝素蛋白溶液倒入纤维素透析袋中，用去离子水透析75小时，除去溶液中的氯化钙小分子，制得纯桑蚕丝丝素蛋白溶液；

e.将8份“d”制备的桑蚕丝丝素蛋白溶液加入到36份离心浓缩总固含量为60％的浓缩天然胶乳中，搅拌1个小时，充分混合，得到乳状的桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料，再将该复合材料按常规方法凝固、干燥，制成片状的抗菌天然橡胶复合材料。

上述三个实施例所得到的桑蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料，经抑菌性能测试，结果表明，对于大肠杆菌的抑制效果，24小时后抑菌率达到99％，48小时后达到98％，证明本发明制备的桑蚕丝/天然橡胶复合材料具有良好的抗菌性。

Claims (5)

1、一种蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料，其特征在于该复合材料含有如下的组分(干重量份)：

天然橡胶     20～50份；

蚕丝         0.1～10份。

2、根据权利要求1所述的一种蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料，其特征在于该复合材料的制备方法是，将蚕丝作为抗菌添加剂，用清水清洗，除去蚕丝中的污物、杂质，再用去离子水煮沸，干燥后剪成小段；然后将蚕丝段加入中性盐溶液中，加热煮沸至蚕丝溶解，得到蚕丝丝素蛋白溶液；再将蚕丝丝素蛋白溶液装入纤维素透析袋中，透析，除去其中的无机小分子，得到纯化的蚕丝丝素蛋白溶液；最后，再将纯化的蚕丝丝素蛋白溶液与乳状的天然橡胶共混，得到乳状的蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料，将该复合材料按常规方法凝固、干燥制成片状蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料。

3、根据权利要求1-2所述的一种蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料及其制备方法，其特征在于所述的蚕丝，可选桑蚕丝，或柞蚕丝，或天蚕丝，或樟蚕丝，优选桑蚕丝。

4、根据权利要求1-2所述的一种蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料及其制备方法，其特征在于所述的乳状天然橡胶，可选源自巴西三叶橡胶树的新鲜天然胶乳，或浓缩天然胶乳，或预硫化的浓缩天然胶乳，优选离心、浓缩总固体含量为60％的浓缩天然胶乳，或总固体含量为60％的预硫化浓缩天然胶乳。

5、根据权利要求1-2所述一种蚕丝/天然橡胶抗菌复合材料及其制备方法，其特征在于所述的中性盐溶液，可选氯化钙溶液，或氯化镁溶液，或氯化锌溶液，或氯化锂溶液，优选室温下的过饱和氯化钙溶液。