CN105542248B - 石墨烯改性天然乳胶制备方法及高阻隔性安全套 - Google Patents

石墨烯改性天然乳胶制备方法及高阻隔性安全套 Download PDF

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Abstract

本发明公开了石墨烯改性天然乳胶制备方法及高阻隔性安全套，先将石墨烯与分散剂混合液进行混合研磨搅拌，然后再混入天然乳胶水溶液中，使得石墨烯在乳胶中能够均匀分散，使得天然乳胶复合材料强度得到提高；同时，石墨烯/乳胶复合作用使微孔较少，大大减小了病毒的透过几率，石墨烯安全套厚度可达到5‑80微米，能够满足安全套的使用要求。通过复合交联纳米填充技术，形成了致密的高阻隔填充层，分子间天然缝隙减少。不仅能阻隔艾滋病毒，而且比之更小的乙肝病毒，丙肝病毒，人类乳头瘤病毒等，以及绝多大多数有害细菌，也不能通过其微孔。

Description

石墨烯改性天然乳胶制备方法及高阻隔性安全套
技术领域
本发明属于天然橡胶的组合物技术领域，具体的为一种石墨烯改性天然乳胶制备方法及高阻隔性安全套。
背景技术
避孕套的作用主要是用来阻止怀孕和防止性病，也叫做安全套。然而中国国家计生委的一些研究项目和查阅的大量国际资料表明：目前市场上的避孕套产品，使用的材质主要是天然乳胶，其自然裂缝约3000nm，足以预防直径约为5000nm的人类精子头部，但艾滋病病毒的直径仅为120nm，人类乳头瘤病毒直径在45-55nm之间，乙肝病毒中大球形颗粒直径为42nm。各种病毒的体积远远小于天然乳胶的自然裂缝，即使是正确使用避孕套，还是有可能感染上性传播疾病。《新英格兰医学杂志》报告避孕套预防艾滋病的失败率为16.7%，《英国社会科学医学杂志》报告避孕套预防艾滋病的失败率高达31%；美国国家卫生研究院（NIH）、食品和药品管理局（FDA）、疾病控制和预防中心（CDC）以及美国国际开发署（US－AID）共同组成的科学特别小组，检查了乙肝、艾滋病、淋病、衣原体、梅毒、软下疳、性病淋巴肉芽肿、生殖器疱疹和尖锐湿疣等几种性传播疾病，发现目前广泛使用的避孕套不能阻止任何一种性病传播。人们做出了种种努力，至今还未真正解决这个世界性的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种石墨烯改性天然乳胶制备方法及高阻隔性安全套，不仅能够有效增强天然乳胶的力学性能，并且能够提高制备得到的安全套的阻隔性，能够有效避免病毒感染。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明首先提出了一种石墨烯改性天然乳胶制备方法，包括如下步骤：
1）将石墨烯粉与分散助剂按比例混合，研磨后得到均匀稳定的石墨烯纳米分散液A；
2）向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中加入稳定剂与表面活性剂后，继续搅拌5-10min；再缓慢加入所述石墨烯纳米分散液A，继续搅拌5-10min；再加入促进剂、防老剂、硫化剂以及硫化活性剂，获得乳胶混合液B；
3）对所述乳胶混合液B进行预硫化处理：即将乳胶混合液B采用水浴边加热边慢速搅拌处理,加热温度40-80℃，加热时间2-5小时，制成半硫化胶乳C；
4）将所述半硫化胶乳C停放12-24h后，对其进行高速离心处理过滤，获得细化半硫化胶乳D；
5）将所述细化半硫化胶乳D用模具浸渍成型后加热干燥，得到石墨烯改性天然乳胶。
进一步，所述步骤1）中，所述石墨烯纳米分散液A中的石墨烯的浓度为0.5-50mg/ml。
进一步，研磨后的石墨烯尺寸为200-800nm，厚度为1-3nm。
进一步，所述步骤1）中，分散助剂与石墨烯粉的质量比为2-10：1。
进一步，所述分散剂为氨水、KOH、酪素、平平加O、六偏磷酸钠、分散剂NF、十六烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸钠、稳定剂LW、异丙基萘磺酸钠和异丁基萘磺酸钠中至少一种的混合物。
进一步，以40%-60%天然乳胶为100phr；
所述稳定剂用量为0.2-1phr，且所述稳定剂为氨水、KOH、稳定剂LW或酪素；
所述表面活性剂用量为0.2-1phr，所述表面活性剂为平平加O、六偏磷酸钠、分散剂NF、十六烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸钠、异丙基萘磺酸钠和异丁基萘磺酸钠中的一种或至少两种的混合物；
所述促进剂用量为0.4-1phr，所述促进剂为二乙基二硫代氨基甲酸锌、四苄基二硫化秋兰姆或二苄基二硫代氨基甲酸锌；
所述防老剂用量为0.8-1.5phr，所述防老剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；
所述硫化剂用量为1-2phr，所述硫化剂为硫磺；
所述硫化活性剂用量为0.5-2phr，所述硫化活性剂为氧化锌。
进一步，所述石墨烯改性天然乳胶中，石墨烯的质量含量为0.1-10%。
进一步，所述步骤3）中，慢速搅拌的速率为80-150r/min。
进一步，还包括步骤6），对所述石墨烯改性天然乳胶进行固化成形处理，且固化成形处理的温度为100-150℃。
本发明还提出了一种高阻隔性安全套，其采用如上所述的石墨烯改性天然乳胶制备方法制备得到的石墨烯改性天然乳胶在安全套模具上成型制备得到。
本发明的有益效果在于：
本发明的石墨烯改性天然乳胶制备方法及高阻隔性安全套，先将石墨烯与分散剂混合液进行混合搅拌，然后再混入天然乳胶水溶液中，使得石墨烯在乳胶中能够均匀分散，使得天然乳胶复合材料强度和韧度均得到提高；同时，石墨烯/乳胶复合作用使微孔较少，大大减小了病毒的透过几率，石墨烯安全套厚度可达到5-80微米，能够满足安全套的使用要求。
通过复合交联纳米填充技术，形成了致密的高阻隔填充层，分子间缝隙减少。不仅能阻隔艾滋病毒，而且比之更小的乙肝病毒，丙肝病毒，人类乳头瘤病毒等，及绝多大多数有害细菌，也不能通过其微孔。如此，安全套的力学性能提高了20-200%，阻隔性能提高，基本可以阻隔各种病毒。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明石墨烯改性天然乳胶制备方法的制备流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明的高阻隔性安全套，采用石墨烯改性天然乳胶在安全套模具上成型制备得到，且石墨烯改性天然乳胶的制备方法包括如下步骤：
1）将石墨烯粉与分散助剂按比例混合，研磨后得到均匀稳定的石墨烯纳米分散液A；其中，分散助剂与石墨烯粉的质量比为2-10：1；所述石墨烯纳米分散液A中石墨烯的浓度为0.5-50mg/ml，研磨后的石墨烯尺寸为200-800nm，厚度为1-3nm，研磨时采用研磨设备研磨5-8小时；分散剂为氨水、KOH、酪素、平平加O、六偏磷酸钠、分散剂NF、十六烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸钠、稳定剂LW、异丙基萘磺酸钠和异丁基萘磺酸钠中至少一种的混合物。
2）向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中加入稳定剂与表面活性剂后，继续搅拌5-10min；再缓慢加入所述石墨烯纳米分散液A，继续搅拌5-10min；再加入促进剂、防老剂、硫化剂以及硫化活性剂，获得乳胶混合液B。
进一步，以60%天然乳胶为100phr；
所述稳定剂用量为0.2-1phr，且所述稳定剂为氨水、KOH、稳定剂LW或酪素；
所述表面活性剂用量为0.2-1phr，所述表面活性剂为平平加O、六偏磷酸钠、分散剂NF、十六烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸钠、异丙基萘磺酸钠和异丁基萘磺酸钠中的一种或至少两种的混合物；
所述促进剂用量为0.4-1phr，所述促进剂为二乙基二硫代氨基甲酸锌、四苄基二硫化秋兰姆或二苄基二硫代氨基甲酸锌；
所述防老剂用量为0.8-1.5phr，所述防老剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；
所述硫化剂用量为1-2phr，所述硫化剂为硫磺；
所述硫化活性剂用量为0.5-2phr，所述硫化活性剂为氧化锌。
3）对所述乳胶混合液B进行预硫化处理：即将乳胶混合液B采用水浴边加热边慢速搅拌处理,加热温度40-80℃，加热时间2-5小时，慢速搅拌的速率为80-150r/min，制成半硫化胶乳C。
4）将所述半硫化胶乳C停放12-24h后，对其进行高速离心处理并过滤，获得细化半硫化胶乳D。
5）将所述细化半硫化胶乳D用模具浸渍成型后加热干燥，得到石墨烯改性天然乳胶；所述石墨烯改性天然乳胶中，石墨烯的质量含量为0.1-10%。
6）对所述石墨烯改性天然乳胶进行固化成形处理，且固化成形处理的温度为100-150℃。
本发明的石墨烯改性天然乳胶制备方法及高阻隔性安全套，先将石墨烯与分散剂混合液进行混合搅拌，然后再混入天然乳胶水溶液中，使得石墨烯在乳胶中能够均匀分散，使得天然乳胶复合材料强度和韧度均得到提高；同时，石墨烯/乳胶复合作用使微孔较少，大大减小了病毒的透过几率，石墨烯安全套厚度可达到5-80微米，能够满足安全套的使用要求。通过复合交联纳米填充技术，形成了致密的高阻隔填充层，分子间缝隙减少。不仅能阻隔艾滋病毒，而且比之更小的乙肝病毒，丙肝病毒，人类乳头瘤病毒等，及绝多大多数有害细菌，也不能通过其微孔。
实施例1
本实施例的高阻隔性安全套，采用石墨烯改性天然乳胶制备得到，且石墨烯改性天然乳胶的制备方法包括如下步骤：
1）将分散助剂与石墨烯粉按质量比10:1混合，研磨后得到均匀稳定的石墨烯纳米分散液A；所述石墨烯纳米分散液A中石墨烯的浓度为0.5mg/ml，研磨后的石墨烯尺寸为500-700nm，厚度为1-3nm，研磨时采用研磨设备研磨6小时；本实施例的分散剂为异丙基萘磺酸钠和异丁基萘磺酸钠的混合液。
2）向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中加入稳定剂与表面活性剂后，继续搅拌5min；再缓慢加入所述石墨烯纳米分散液A，继续搅拌7min；再加入促进剂、防老剂、硫化剂以及硫化活性剂，获得乳胶混合液B。
进一步，以60%天然乳胶为100phr；
所述稳定剂用量为0.2phr，且所述稳定剂为氨水、KOH、稳定剂LW或酪素，本实施例的稳定剂为氨水。
所述表面活性剂用量为0.6phr，所述表面活性剂为平平加O、六偏磷酸钠、分散剂NF、十六烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸钠、异丙基萘磺酸钠和异丁基萘磺酸钠中的一种或至少两种的混合物；本实施例的表面活性剂为平平加O。
所述促进剂用量为0.4phr，所述促进剂为二乙基二硫代氨基甲酸锌、四苄基二硫化秋兰姆或二苄基二硫代氨基甲酸锌，本实施例的促进剂为二乙基二硫代氨基甲酸锌。
所述防老剂用量为1.5phr，所述防老剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；
所述硫化剂用量为1phr，所述硫化剂为硫磺；
所述硫化活性剂用量为1.5phr，所述硫化活性剂为氧化锌。
3）对所述乳胶混合液B进行预硫化处理：即将乳胶混合液B采用水浴边加热边慢速搅拌处理,加热温度60℃，加热时间5小时，慢速搅拌的速率为150r/min，制成半硫化胶乳C。
4）将所述半硫化胶乳C停放12h后，对其进行高速离心处理并过滤，获得细化半硫化胶乳D。
5）将所述细化半硫化胶乳D用安全套模具浸渍成型后加热干燥，得到石墨烯改性天然乳胶。石墨烯改性天然乳胶中，石墨烯的质量含量为5%。
6）对所述石墨烯改性天然乳胶进行固化成形处理，且固化成形处理的温度为100℃。
实施例2
本实施例的高阻隔性安全套，采用石墨烯改性天然乳胶在安全套模具上成型制备得到，且石墨烯改性天然乳胶的制备方法包括如下步骤：
1）将分散助剂与石墨烯粉按质量比5：1混合，研磨后得到均匀稳定的石墨烯纳米分散液A；所述石墨烯纳米分散液A中石墨烯的浓度为50mg/ml，研磨后的石墨烯尺寸为200-500nm，厚度为1-3nm，研磨时采用研磨设备研磨8小时；分散剂为分散剂NF。
2）向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中加入稳定剂与表面活性剂后，继续搅拌10min；再缓慢加入所述石墨烯纳米分散液A，继续搅拌5min；再加入促进剂、防老剂、硫化剂以及硫化活性剂，获得乳胶混合液B。
进一步，以60%天然乳胶为100phr；
所述稳定剂用量为1phr，且所述稳定剂为氨水或KOH；
所述表面活性剂用量为0.2phr，所述表面活性剂为十六烷基苯磺酸；
所述促进剂用量为1phr，所述促进剂为二乙基二硫代氨基甲酸锌；
所述防老剂用量为0.8phr，所述防老剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；
所述硫化剂用量为2phr，所述硫化剂为硫磺；
所述硫化活性剂用量为0.5phr，所述硫化活性剂为氧化锌。
3）对所述乳胶混合液B进行预硫化处理：即将乳胶混合液B采用水浴边加热边慢速搅拌处理,加热温度40℃，加热时间2小时，慢速搅拌的速率为80r/min，制成半硫化胶乳C。
4）将所述半硫化胶乳C停放24h后，对其进行高速离心处理并过滤，获得细化半硫化胶乳D。
5）将所述细化半硫化胶乳D用安全套模具浸渍成型后加热干燥，得到石墨烯改性天然乳胶。石墨烯改性天然乳胶中，石墨烯的质量含量为0.1%。
6）对所述石墨烯改性天然乳胶进行固化成形处理，且固化成形处理的温度为150℃。
实施例3
本实施例的高阻隔性安全套，采用石墨烯改性天然乳胶在安全套模具上成型制备得到，且石墨烯改性天然乳胶的制备方法包括如下步骤：
1）将分散助剂与石墨烯粉按质量比2:1混合，研磨后得到均匀稳定的石墨烯纳米分散液A；所述石墨烯纳米分散液A的浓度为20mg/ml，研磨后的石墨烯尺寸为500-800nm，厚度为1-3nm，研磨时采用研磨设备研磨5小时；本实施例的分散剂为六偏磷酸钠。
2）向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中加入稳定剂与表面活性剂后，继续搅拌8min；再缓慢加入所述石墨烯纳米分散液A，继续搅拌10min；再加入促进剂、防老剂、硫化剂以及硫化活性剂，获得乳胶混合液B。
进一步，以60%天然乳胶为100phr；
所述稳定剂用量为0.6phr，本实施例的稳定剂为稳定剂LW；
所述表面活性剂用量为1phr，所述表面活性剂为十六烷基苯磺酸钠、异丙基萘磺酸钠和异丁基萘磺酸钠的混合物；
所述促进剂用量为0.8phr，本实施例的促进剂为二苄基二硫代氨基甲酸锌；
所述防老剂用量为1.2phr，所述防老剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；
所述硫化剂用量为1.5phr，所述硫化剂为硫磺；
所述硫化活性剂用量为2phr，所述硫化活性剂为氧化锌。
3）对所述乳胶混合液B进行预硫化处理：即将乳胶混合液B采用水浴边加热边慢速搅拌处理,加热温度80℃，加热时间4小时，慢速搅拌的速率为100r/min，制成半硫化胶乳C。
4）将所述半硫化胶乳C停放18h后，对其进行高速离心处理并过滤，获得细化半硫化胶乳D。
5）将所述细化半硫化胶乳D用安全套模具浸渍成型后加热干燥，得到石墨烯改性天然乳胶。石墨烯改性天然乳胶中，石墨烯的质量含量为10%。
6）对所述石墨烯改性天然乳胶进行固化成形处理，且固化成形处理的温度为120℃。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种石墨烯改性天然乳胶制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）将石墨烯粉与分散助剂按比例混合，研磨后得到均匀稳定的石墨烯纳米分散液A；
2）向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中加入稳定剂与表面活性剂后，继续搅拌5-10min；再缓慢加入所述石墨烯纳米分散液A，继续搅拌5-10min；再加入促进剂、防老剂、硫化剂以及硫化活性剂，获得乳胶混合液B；
3）对所述乳胶混合液B进行预硫化处理：即将乳胶混合液B采用水浴边加热边慢速搅拌处理,加热温度40-80℃，加热时间2-5小时，制成半硫化胶乳C；
4）将所述半硫化胶乳C停放12-24h后，对其进行高速离心处理过滤，获得细化半硫化胶乳D；
5）将所述细化半硫化胶乳D用模具浸渍成型后加热干燥，得到石墨烯改性天然乳胶；所述石墨烯改性天然乳胶中，石墨烯的质量含量为0.1-10%。
2.根据权利要求1所述的石墨烯改性天然乳胶制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，所述石墨烯纳米分散液A中的石墨烯的浓度为0.5-50mg/ml。
3.根据权利要求2所述的石墨烯改性天然乳胶制备方法，其特征在于：研磨后的石墨烯尺寸为200-800nm，厚度为1-3nm。
4.根据权利要求1所述的石墨烯改性天然乳胶制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，分散助剂与石墨烯粉的质量比为2-10：1。
5.根据权利要求1所述的石墨烯改性天然乳胶制备方法，其特征在于：所述分散剂为氨水、KOH、酪素、平平加O、六偏磷酸钠、分散剂NF、十六烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸钠、稳定剂LW、异丙基萘磺酸钠和异丁基萘磺酸钠中至少一种的混合物。
6.根据权利要求1所述的石墨烯改性天然乳胶制备方法，其特征在于：以40%-60%天然乳胶为100phr；
所述稳定剂用量为0.2-1phr，且所述稳定剂为氨水、KOH、稳定剂LW或酪素；
所述表面活性剂用量为0.2-1phr，所述表面活性剂为平平加O、六偏磷酸钠、分散剂NF、十六烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸钠、异丙基萘磺酸钠和异丁基萘磺酸钠中的一种或至少两种的混合物；
所述促进剂用量为0.4-1phr，所述促进剂为二乙基二硫代氨基甲酸锌、四苄基二硫化秋兰姆或二苄基二硫代氨基甲酸锌；
所述防老剂用量为0.8-1.5phr，所述防老剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；
所述硫化剂用量为1-2phr，所述硫化剂为硫磺；
所述硫化活性剂用量为0.5-2phr，所述硫化活性剂为氧化锌。
7.根据权利要求1所述的石墨烯改性天然乳胶制备方法，其特征在于：所述步骤3）中，慢速搅拌的速率为80-150r/min。
8.根据权利要求1-7任一项所述的石墨烯改性天然乳胶制备方法，其特征在于：还包括步骤6），对所述石墨烯改性天然乳胶进行固化成形处理，且固化成形处理的温度为100-150℃。
9.一种高阻隔性安全套，其特征在于：其采用如权利要求1-8任一项所述的石墨烯改性天然乳胶制备方法制备得到的石墨烯改性天然乳胶在安全套模具上成型制备得到。
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