CN105037835A - 一种基于石墨烯改性技术的新型安全套及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于常用医疗卫生用品技术领域，具体涉及一种基于石墨烯改性技术的新型安全套及制造方法。所述新型安全套添加有0.1%-25%的氧化石墨烯及功能化石墨烯。所述氧化石墨烯或化学修饰后的功能化石墨烯根据需要通过水相，或乳剂分散到天然乳胶为基材的安全套材料中。按照现行工艺制成安全套。本发明的安全套有益效果：厚度最薄可以达到15μm，依然保持较高韧性，能够满足安全套使用要求，强度比原天然乳胶材料提升15-40%，石墨烯由于较低透气性和材料复合作用使微孔较少，大大减小了病毒的透过几率，复合材料的导热系数得到10-20的提高，增加了安全套的体感。

Description

一种基于石墨烯改性技术的新型安全套及制造方法

技术领域

本发明属于常用医疗卫生用品技术领域，具体涉及一种基于石墨烯改性技术的新型安全套及制造方法。

背景技术

安全套具有两方面作用，一是可以有效避孕，一是可以预防疾病的传播。现有的安全套大多为天然乳胶制成，天然乳胶存在5μm的本征孔隙，可以有效阻隔精子，也可以有效阻隔大多数细菌和部分病毒。但是由于避孕和阻隔病毒效果与体感存在矛盾，安全套厚度越厚，对细菌、病毒的阻隔相对越好，但是体感变差。厚度较薄时，体感变好，但是安全套容易破裂，细菌和病毒容易透过微孔传播，导致对精子和疾病的隔绝安全性变差。厚度变薄时，一些直径更小的病毒，比如艾滋病毒、乙肝病毒、人乳头瘤病毒、阴部单纯疱疹病毒等，阻隔效果却不理想。有鉴于此，本领域技术人员一直致力于寻找能够制造更薄，强度更好，孔隙更小的材料，体感更好的安全套制作方法。

发明内容

为了有效解决现有技术无法制备更薄，导热性更好，强度和韧性更好，体感更佳的安全套，本发明提出一种基于石墨烯改性技术的新型安全套及制造方法。

一种基于石墨烯改性技术的新型安全套，所述新型安全套添加有0.1%-25%由氧化石墨烯及功能化石墨烯组成的石墨烯组合物。

进一步地，所述功能化石墨烯为通过化学官能团修饰后的石墨烯。

进一步地，所述化学官能团包括羟基，羧基，巯基，氨基，酰胺基，酰卤基，醛基，羰基，环氧基，酯基，酰胺，多硫，胺，胺类阳离子，氰，异氰，异氰酸酯基，吡啶及其衍生物，吡咯及其衍生物，膦，磷及磷酸酯，磺酸及磺酸酯基的一种或几种。

进一步地，所述新型安全套以乳胶主材质，主材质中添加有0.1%-25%的氧化石墨烯及化学官能团修饰后的石墨烯。

一种基于石墨烯改性技术的新型安全套的制造方法，所述方法包括以下步骤：

A）首先获取由氧化石墨烯及功能化石墨烯组成的石墨烯组合物，用氧化剥离法或其他方法获得，氧化剥离法要去除掉石墨烯组合物中没有剥离的石墨和其他杂质，通过一定程度的化学还原和官能团化，获得氧化还原后的组合物；单一氧化石墨烯仅需一定程度的还原处理，不再经过特殊官能团化过程。氧化石墨烯及功能化石墨烯亦可以分开制备，然后以一定比例混合；

B）向步骤A中的氧化还原后的组合物加入去离子水，超声振荡合成悬浊液状的石墨烯化合物水溶液；

C）向石墨烯化合物水溶液中添加稀释的乳胶，随后进行超声搅拌，搅拌过程中添加固化剂、表面活性剂、促进剂、硬脂酸及防老剂，获得混合液；

D）将混合液加入乙酸调节PH值，随后固化絮凝，将固化絮凝物硫化，硫化后在模具上成型，获得氧化石墨烯-天然乳胶、功能化石墨烯-天然乳胶复合材料，再将该复合材料制成新型安全套。

进一步地，所述步骤C）的超声搅拌具体为：将步骤B）中的石墨烯化合物水溶液浓度控制在0.1-20mg/ml，取乳胶并用纯水将乳胶、稀释至固体浓度为10-50%之间，将石墨烯化合物水溶液及稀释后的乳胶搅拌混合，混合后使石墨烯含量占整个乳胶含量的0.05-6%，搅拌混合时间为30min-8h，在混合过程中同时进行超声波超声处理，获得混合液。

进一步地，所述添加固化剂配比为：天然乳胶100phr、硫0.5-2.5phr、氧化锌2-7phr；所述表面活化剂用量为0.3-2phr；所述表面活化剂为十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸或十六烷基苯磺酸钠；所述促进剂用量为0.3-1.8phr，并所述促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；所述硬脂酸用量为0.1-1.5phr，所述防老剂用量为0.3-2.5phr，所述防老剂为N-异丙基-N'-苯基对苯二胺。

进一步地，所述步骤D）中具体为：在步骤C）搅拌完成后，继续超声混合1-5h，最后加入5%的乙酸调节混合液的PH值，随后固化絮凝，将固化絮凝物在60-170℃下硫化，在模具上硫化5小时以上成型，获得氧化石墨烯-天然乳胶，功能化石墨烯-天然乳胶复合材料。

进一步地，所述功能化石墨烯为通过化学官能团修饰后的石墨烯；所述化学官能团包括羟基，羧基，巯基，氨基，酰胺基，酰卤基，醛基，羰基，环氧基，酯基，酰胺，多硫，胺，胺类阳离子，氰，异氰，异氰酸酯基，吡啶及其衍生物，吡咯及其衍生物，膦，磷及磷酸酯，磺酸及磺酸酯基的一种或几种。

本发明的有益效果：添加了氧化石墨烯，功能化石墨烯或是两者与石墨烯的混合物后获得的功能化石墨烯-天然乳胶复合材料，强度和韧度均得到显著提高。厚度最薄可以达到15μm，依然保持较高韧性，能够满足安全套使用要求，强度比原天然乳胶材料提升15-40%，石墨烯由于较低透气性和材料复合作用使微孔较少，大大减小了病毒的透过几率，复合材料的导热系数得到10-20的提高，增加了安全套的体感。

附图说明

图1为本发明新型安全套的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。

本发明提供过一种基于石墨烯改性技术的新型安全套，所述新型安全套以乳胶为主要材料，还包括氧化石墨烯及化学修饰的石墨烯，氧化石墨烯及化学修饰石墨烯添加量0.1%-25%；修饰化学官能团包括羟基，羧基，巯基，氨基，酰胺基，酰卤基（卤素包括氯，溴，碘），醛基，羰基，环氧基，酯基，酰胺，多硫，胺，胺类阳离子，氰，异氰，异氰酸酯基，吡啶及其衍生物，吡咯及其衍生物，膦，磷及磷酸酯，磺酸及磺酸酯基等的一种或几种。

氧化石墨烯或化学修饰后的功能化石墨烯通过根据需要通过水相或油相，或乳剂分散到天然乳胶安全套材料中。按照现行工艺制成安全套。

本发明将氧化石墨烯或化学修饰后的功能化石墨烯通过根据需要通过水相或油相，或乳剂分散到天然乳胶安全套材料中具体包括以下步骤：

A）首先选取氧化石墨烯及化学修饰的功能化石墨烯其中任意一种、两种或几种的组合物。石墨烯化合物具体包括氧化石墨烯及功能化石墨烯。

B）向上述步骤A）中的氧化石墨烯、及功能化石墨烯中加入去离子水，超声振荡混合成悬浊液状态的石墨烯化合物水溶液；在悬浊液中，石墨烯化合物以片状存在，大小在50nm-50μm之间，边缘含有活性化学官能团，中心部分也含有少量官能团，保证石墨烯化合物片的尺寸在50nm-50μm之间，破碎的效果好，分散质量高便于后续步骤的再次聚乳。

C）将步骤B）中的石墨烯化合物水溶液浓度控制在0.1-20mg/ml，取天然乳胶，并用纯水或油将天然乳胶稀释至固体浓度为10-50%之间，将石墨烯化合物水溶液及稀释后的天然乳胶材料搅拌混合，混合后使石墨烯含量占整个乳胶含量的0.05-6%，在混合过程中同时进行超声波超声，获得混合液；

搅拌混合时间为30min-8h，同时在搅拌的过程中加入固化剂、表面活性剂、促进剂、硬脂酸及防老剂，其中固化剂配比为：天然乳胶100phr、硫0.5-2.5phr、氧化锌2-7phr；所述表面活化剂用量为0.3-2phr，所述固化剂是通过添加试剂获得改性天然乳胶；所述表面活化剂为十二烷基苯磺酸/十二烷基苯磺酸钠，十六烷基苯磺酸/十六烷基苯磺酸钠；所述促进剂用量为0.3-1.8phr，并所述促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺等；所述硬脂酸用量为0.1-1.5phr，所述防老剂用量为0.3-2.5phr，所述防老剂为N-异丙基-N'-苯基对苯二胺等；

本发明添加固化剂、促进剂、硬脂酸及表面活性剂，其中固化剂提高天然乳胶的力学性能、耐热性、耐水性、防腐蚀性；应用表面活化剂在搅拌过程提高亲水性；其中促进剂及固化剂配合使用，实现提高反应速率的同时，又保证的反应的稳定性；提高了上述步骤B完成破乳后，在石墨烯片保留的官能团上具有较高的亲和力，让聚乳更加快速稳定，也具有更好的聚乳效果。

D）在上述步骤C）搅拌完成中，继续超声混合1-5h，最后加入5%的乙酸调节混合液的PH值，随后固化絮凝，将固化絮凝物在60-170℃下硫化，在模具上硫化5小时以上成型，获得经过石墨烯改性的功能化石墨烯-天然乳胶，氧化石墨烯-天然乳胶，功能化石墨烯-天然乳胶复合材料安全套。

本发明在步骤C彻底完成后，再进行硫化，保证了硫化的效果，也保证了破乳、凝聚的效果。

按照现行工艺将石墨烯改性的乳胶制作成新型安全套。添加了氧化石墨烯，功能化石墨烯或是两者与石墨烯的混合物后获得的石墨烯-天然乳胶，氧化石墨烯-天然乳胶，功能化石墨烯-天然乳胶复合材料，强度和韧度均得到显著提高。厚度最薄可以达到15μm，依然保持较高韧性，能够满足安全套使用要求，强度比原天然乳胶材料提升15-40%，石墨烯由于较低透气性和材料额度复合作用使微孔较少，大大减小了病毒的透过几率，复合材料的导热系数得到10-20的提高，增加了安全套的体感。

Claims (9)

1.一种基于石墨烯改性技术的新型安全套，其特征在于，所述新型安全套添加有0.1%-25%由氧化石墨烯及功能化石墨烯一种或是两者组成的石墨烯化合物的组合物。

2.根据权利要求1所述的新型安全套，其特征在于，所述功能化石墨烯为通过化学官能团修饰后的石墨烯。

3.根据权利要求2所述的新型安全套，其特征在于，所述化学官能团包括羟基，羧基，巯基，氨基，酰胺基，酰卤基，醛基，羰基，环氧基，酯基，酰胺，多硫，胺，胺类阳离子，氰，异氰，异氰酸酯基，吡啶及其衍生物，吡咯及其衍生物，膦，磷及磷酸酯，磺酸及磺酸酯基的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的新型安全套，其特征在于，所述新型安全套以天然乳胶为主材质，主材质中添加有0.1%-25%由氧化石墨烯、化学官能团修饰后的功能化石墨烯，或两者组成的石墨烯化合物的组合物。

5.一种基于石墨烯改性技术的新型安全套的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A）首先获取由氧化石墨烯及功能化石墨烯组成的石墨烯组合物，用剥离法（液相或者气相剥离）或者其他方法获得氧化石墨烯，所述所述剥离法应在去除掉石墨烯组合物中没有剥离的石墨和其他杂质后使用，功能化石墨烯（石墨烯衍生物）为石墨烯通过化学方法官能团化获得，氧化石墨烯，石墨烯衍生物单独使用或两者配合使用；

B）向步骤A中的氧化还原后的组合物加入去离子水，超声振荡合成悬浊液状的石墨烯化合物水溶液；

C）向石墨烯化合物水溶液中添加稀释的天然乳胶，随后进行超声搅拌，搅拌过程中添加固化剂、表面活性剂、促进剂、硬脂酸及防老剂，获得混合液；

D）将混合液加入乙酸调节PH值，随后固化絮凝，将固化絮凝物硫化，在模具上硫化成型，获得氧化石墨烯-天然乳胶、功能化石墨烯-天然乳胶新型安全套。

6.根据权利要求5所述的新型安全套的制造方法，其特征在于，所述步骤C）的超声搅拌具体为：将步骤B）中的石墨烯化合物水溶液浓度控制在0.1-20mg/ml，取乳胶，并用纯水将乳胶稀释至固体浓度为10-50%之间，将石墨烯化合物水溶液及稀释后的乳胶搅拌混合，搅拌混合时间为30min-8h，在混合过程中同时进行超声波超声处理，获得混合液。

7.根据权利要求6所述的新型安全套的制造方法，其特征在于，所述添加固化剂配比为：天然乳胶100phr、硫0.5-2.5phr、氧化锌2-7phr；所述表面活化剂用量为0.3-2phr；所述表面活化剂为十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸或十六烷基苯磺酸钠；所述促进剂用量为0.3-1.8phr，并所述促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；所述硬脂酸用量为0.1-1.5phr，所述防老剂用量为0.3-2.5phr，所述防老剂为N-异丙基-N'-苯基对苯二胺。

8.根据权利要求5所述的新型安全套的制造方法，其特征在于，所述步骤D）中具体为：在步骤C）搅拌完成后，继续超声混合1-5h，最后加入5%的乙酸，调节混合液的PH值，随后固化絮凝，将固化絮凝物在60-170℃下硫化，硫化5小时以上，在模具上成型，获得氧化石墨烯-天然乳胶、功能化石墨烯-天然乳胶复合材料安全套。

9.根据权利要求5所述的新型安全套的制造方法，其特征在于，所述功能化石墨烯为通过化学官能团修饰后的石墨烯；所述化学官能团包括羟基，羧基，巯基，氨基，酰胺基，酰卤基，醛基，羰基，环氧基，酯基，酰胺，多硫，胺，胺类阳离子，氰，异氰，异氰酸酯基，吡啶及其衍生物，吡咯及其衍生物，膦，磷及磷酸酯，磺酸及磺酸酯基的一种或几种。