一种多层夹芯型聚氨酯避孕套及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种避孕套,尤其涉及一种多层夹芯型聚氨酯避孕套及其制备方法。
背景技术
避孕套又称安全套。是目前世界上应用最广泛的避孕工具之一。
目前,多数现有的避孕套的主要原材料是天然橡胶,但是天然橡胶所制得的避孕套均存在厚度较厚(市售产品一般为45~70μm)、强度和体积太低的问题,而且天然橡胶中含有过敏性水溶性蛋白质等许多非橡胶成份,容易使消费者产生红斑、瘙痒等过敏反应,从而造成严重的不适感;另外,天然橡胶避孕套在有效避孕时,虽可以对病毒产生一定的阻隔作用,但是失败率高达15%,不利于疾病的控制。
随着本领域技术人员的研究发现,聚氨酯也可以作为避孕套的材料进行使用,而且研究表明,聚氨酯用作避孕套时可具有无毒、强度高、无过敏反应、无特殊气味等特点。但是现阶段的聚氨酯避孕套尽管较薄(厚度为15~30μm),但存在塑感太强的问题,100%模量在2.1~3.5mPa(一般避孕套的100%模量不超过1.5mPa)。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种多层夹芯型聚氨酯避孕套及其制备方法,克服现有技术中存在的避孕套过厚造成不适、避孕套强度和体积过低、塑感太强等问题。
为了实现上述目的或者其他目的,本发明是通过以下技术方案实现的:
一种多层夹芯型聚氨酯避孕套,所述避孕套从内至外包括第一层天然橡胶层、第二层及第三层均为聚氨酯层以及第四层天然橡胶层;
第一层及第四层的天然橡胶层的原料组分及重量份数为:天然橡胶850-950份、硫化剂8-15份、促进剂3-6份、防老剂7-13份、分散剂1-2份、增稠剂2-4份;
第二层及第三层的聚氨酯层的原料组分及重量份数为:聚氨酯70-95份、润湿剂0.05-0.5份、交联剂0.1-1份、增稠剂0.05-0.5份、消泡剂0.05-5份、氨水0-5份,水5-30份。
其中,所述硫化剂选自硫磺。
所述促进剂选自二苄基二硫代氨基镓酸锌或四苄基二硫化秋兰姆。
所述防老剂选自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚或对甲酚和双环戊二烯丁基化产物。
所述分散剂选自聚乙烯蜡。
所述增稠剂选自聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种。
所述润湿剂选自有机硅类、有机氟类或者炔二醇类的一种或者两种以上。
进一步地,所述有机硅类润湿剂是指羟基硅油、二甲基硅油、聚醚改性硅油的一种或两种以上。所述有机氟类润湿剂是指含氟类水溶性树脂中的一种或者两种以上。
所述炔二醇类润湿剂是指含有两个羟基的含碳碳三键的化合物中的一种或者两种以上。所述炔二醇类润湿剂为2,4,7,9-四甲基-5-葵炔-4,7二醇或2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8二醇。
所述交联剂选自氨基树脂。
所述消泡剂选自正丁醇、仲辛醇中的一种或两种。
进一步地,所述聚氨酯层中的聚氨酯是有机硅改性聚氨酯。
更进一步地,所述有机硅改性聚氨酯可包括以下原料组分及重量份数:聚醚改性硅氧烷2-10份、聚合多元醇90-98份、小分子多元醇3-10份、二异氰酸酯单体20-40份、催化剂0.01-0.1份、稀释剂0-200份、中和剂1-3份、乙二胺1-6份,以及水300-600份。
更进一步地,所述聚合多元醇可以是聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇和聚碳酸酯二醇中的一种或者两种以上。所述聚醚改性硅氧烷是指聚醚改性的、羟基封端的有机硅氧烷,可以是分子量为1000-3000的聚醚改性羟基硅油或聚醚改性有机硅,优选分子量为2000;其他聚合多元醇的分子量优选为800-4000。
更进一步地,所述小分子多元醇包括3-8份含羧基二元醇和1-7份其他多元醇,其中含羧基二元醇为双羟甲基丙酸和双羟甲基丁酸中的一种,其他多元醇选自三羟基丙烷、甘油、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、1,4-丁二醇中的一种或两种以上。优选地,含羧基二元醇为双羟甲基丙酸。
更进一步地,所述二异氰酸酯单体选自TDI、MDI、HDI、HMDI、IPDI中的一种或者多种;所述催化剂为有机锡催化剂,优选二月桂酸二正丁锡;所述稀释剂优选丙酮或丁酮。
更进一步地,所述中和剂选自三乙胺、三乙醇胺中的一种或者两种。
进一步地,所述有机硅改性聚氨酯的制备方法为:
a)将聚醚改性硅氧烷、聚合多元醇、小分子多元醇加入到反应釜中,搅拌,并在60-140℃下真空脱水1-5h;
b)步骤a)脱水结束后,温度降至50℃以下,依次加入二异氰酸酯单体、催化剂、稀释剂,充分搅拌,升温至85℃,保温反应;
c)保温反应结束后,降温,加入中和剂进行中和,加入水,高速分散;
d)然后加入乙二胺,搅拌,过滤、出料,即得有机硅改性聚氨酯。
优选地,步骤a)中在120℃下真空脱水3h,步骤b)中保温反应2-8h,优选5h。步骤c)中降温至50℃以下。
优选地,步骤d)搅拌反应30min。
另外一方面,本发明还提供了一种制备上述多层夹芯型聚氨酯避孕套的方法,具体步骤为:
1)配制天然橡胶胶乳:将天然橡胶、硫化剂、促进剂、防老剂、分散剂、增稠剂按重量份数混合并搅拌均匀,即得相应的天然橡胶胶乳;
2)配制聚氨酯胶乳:将有机硅改性丙烯酸酯、润湿剂、交联剂、增稠剂、消泡剂、氨水,去离子水按重量份数混合并搅拌均匀,即得相应的聚氨酯胶乳:
3)将步骤1)获得的天然橡胶胶乳分别注入到第一道胶槽和第四道胶槽中,将步骤2)获得的聚氨酯胶乳分别注入到第二道胶槽和第三道胶槽中;
4)将清洗干燥后的避孕套模具放置在避孕套生产线上,使避孕套模具浸入第一道胶槽浸胶、前行到达烘干区干燥,形成第一层天然橡胶层;
5)经步骤4)涂胶结束后的避孕套模具继续前行并浸入第二道胶槽浸胶,浸胶后干燥浸入第三道胶槽,浸胶后再次干燥,然后浸入第四道胶槽中浸胶,并再次干燥,脱模,形成多层夹芯型避孕套。
其中,步骤1)所得天然橡胶胶乳的固含量为30-50%,粘度为5-30cp。
步骤2)所得聚氨酯胶乳的固含量为10-40%,粘度为5-25cp。本发明中所述粘度是在25℃下测得。
进一步地,所述避孕套模具进入四道胶槽的时间均为6-12s。
本发明中所采用的避孕套生产线依次包括第一道胶槽、第二道胶槽、第三道胶槽和第四道胶槽,使用时能够带动避孕套模具以一定的速度前行,依次经过第一道胶槽、烘干区、第二道胶槽、烘干区、第三道胶槽、烘干区、第四次胶槽、烘干区、脱模区。本发明中所采用的制备方法,避孕套模具的长度是80-120cm;浸胶过程中避孕套前行速度是8-12m/s,保证避孕套模具在胶乳中浸胶时间在6-12s,同时与胶乳的固含量和粘度等参数一同作用来控制避孕套的厚度,使避孕套第一层和第四层天然橡胶层两层厚度控制在20-30μm,第二层和第三层的聚氨酯层两层厚度控制在5-10μm,成品避孕套的厚度在30-40μm。
进一步地,浸胶前避孕套模具的温度为40-70℃,四道胶槽中的天然橡胶胶乳和聚氨酯胶乳的温度均为20-35℃,优选30℃。烘干区的烘干温度为50-110℃,优选80℃。
综合以上,本发明提供了一种多层夹芯型聚氨酯避孕套及其制备方法,所制得的避孕套是多层夹芯型,中间两层采用有机硅改性聚氨酯,所得避孕套具有高阻隔性、高强度的特点,而且厚度较薄,综合性能较好,有效解决了现有产品所存在的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1中多层夹芯型聚氨酯避孕套的扫描电镜照片(2μm);
图2为市售普通乳胶避孕套的扫描电镜照片(2μm)。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
1、有机硅改性聚氨酯的配方:聚醚改性羟基硅油(分子量2000)2份、聚四氢呋喃二醇98份、双羟甲基丙酸8份、三羟基丙烷2份、TDI 20份、有机锡催化剂0.1份、三乙胺1份、乙二胺6份,以及去离子水600份;
有机硅改性聚氨酯的制备方法为:
a)将聚醚改性羟基硅油、多元醇、小分子多元醇加入到反应釜中,搅拌,并在60-140℃下真空脱水5h;
b)步骤1)脱水结束后,温度降至50℃以下,依次加入二异氰酸酯单体、催化剂、稀释剂,充分搅拌,升温至85℃,保温反应2h;
c)保温结束后,降温至50℃以下,加入中和剂进行中和,加入去离子水,高速分散;
d)然后向步骤c)中加入乙二胺,搅拌30min,过滤、出料,即得有机硅改性聚氨酯。
2、制备多层夹芯型聚氨酯避孕套
第一层天然橡胶层配方:天然橡胶950份、硫磺8份、二苄基二硫代氨基镓酸锌(促进剂)6份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(防老剂)7份、聚乙烯蜡(分散剂)1份、聚丙烯酸钠(增稠剂)4份;
第二层聚氨酯层配方:有机硅改性聚氨酯70份、羟基硅油0.5份、氨基树脂0.1份、羧甲基纤维素0.1份、正丁醇0.2份、去离子水30份;
第三层聚氨酯层配方:有机硅改性聚氨酯70份、羟基硅油0.5份、氨基树脂0.1份、羧甲基纤维素0.1份、正丁醇0.2份、去离子水30份;
第四层天然橡胶层配方:天然橡胶950份、硫磺8份、二苄基二硫代氨基镓酸锌(促进剂)6份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(防老剂)7份、聚乙烯蜡(分散剂)1份、聚丙烯酸钠(增稠剂)4份;
制备方法:1)配制天然橡胶胶乳:分别将第一层和第四层的天然橡胶、硫化剂、促进剂、防老剂、分散剂、增稠剂按重量份数混合并搅拌均匀,即得第一层和第四层的天然橡胶胶乳,其中第一层的固含量为30%,粘度为10cp,第四层的固含量为35%,粘度为20cp;
2)配制聚氨酯胶乳:分别将第二层和第三层有机硅改性聚氨酯、润湿剂、交联剂、增稠剂、消泡剂、氨水,去离子水按重量份数混合并搅拌均匀,即得第二层和第三层的聚氨酯胶乳,其中第二层的固含量为10%,粘度为5cp,第三层的固含量为10%,粘度为5cp;
3)将步骤1)获得的天然橡胶胶乳注入到第一道胶槽和第四道胶槽中,将步骤2)获得的聚氨酯胶乳注入到第二道胶槽和第三道胶槽中;
4)将清洗干燥后的避孕套模具放置在避孕套生产线上,生产线前行速度为8-12m/s,使避孕套模具依次经过第一道胶槽浸胶、前行到达烘干区干燥,形成第一层天然橡胶层;
5)经步骤4)涂胶结束后的避孕套模具继续前行并依次浸入第二道胶槽浸胶,浸胶后干燥浸入并第三道胶槽,浸胶后再次干燥,然后浸入第四道胶槽中浸胶,并再次干燥,脱模,形成多层夹芯型避孕套;
其中,浸胶前避孕套模具的温度为50℃,四道胶槽中的天然橡胶胶乳和聚氨酯胶乳的温度均为20℃。烘干区的烘干温度为110℃。
图1为所得避孕套的扫描电镜照片,与普通乳胶避孕套的扫描电镜(图2)相比,本发明的避孕套阻隔性比较高。
实施例2
1、有机硅改性聚氨酯的配方:聚醚改性有机硅(分子量3000)5份、聚己内酯二醇95份、双羟甲基丙酸5份、丙二醇5份、MDI 40份、有机锡催化剂0.05份、丙酮100份、三乙胺2份、乙二胺4份,以及去离子水300份;
有机硅改性聚氨酯的制备方法为:
a)将聚醚改性有机硅、多元醇、小分子多元醇加入到反应釜中,搅拌,并在60-140℃下真空脱水3h;
b)步骤1)脱水结束后,温度降至50℃以下,依次加入二异氰酸酯单体、催化剂、稀释剂,充分搅拌,升温至85℃,保温反应5h;
c)保温结束后,降温至50℃以下,加入中和剂进行中和,加入去离子水,高速分散;
d)然后向步骤c)中加入乙二胺,搅拌30min,过滤、出料,即得有机硅改性聚氨酯。
2、制备多层夹芯型聚氨酯避孕套
第一层天然橡胶层配方:天然橡胶850份、硫磺15份、四苄基二硫化秋兰姆促进剂3份、对甲酚和双环戊二烯丁基化产物防老剂13份、聚乙烯蜡分散剂2份、聚乙烯吡咯烷酮增稠剂3份;
第二层聚氨酯层配方:有机硅改性聚氨酯95份、二甲基硅油0.05份、氨基树脂1份、聚乙烯吡咯烷酮0.05份、正丁醇5份、氨水5份,去离子水20份;
第三层聚氨酯层配方:有机硅改性聚氨酯80份、聚醚改性硅油0.2份、氨基树脂0.5份、羧甲基纤维素0.5份、仲辛醇5份、氨水2份,去离子水10份;
第四层天然橡胶层配方:天然橡胶900份、硫磺12份、二苄基二硫代氨基镓酸锌5份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚9份、聚乙烯蜡2份、聚丙烯酸钠3份;
制备方法:1)配制天然橡胶胶乳:分别将第一层和第四层的天然橡胶、硫化剂、促进剂、防老剂、分散剂、增稠剂按重量份数混合并搅拌均匀,即得第一层和第四层的天然橡胶胶乳,其中第一层的固含量为35%,粘度为5cp,第四层的固含量为45%,粘度为10cp;
2)配制聚氨酯胶乳:分别将第二层和第三层聚氨酯、润湿剂、交联剂、增稠剂、消泡剂、氨水,去离子水按重量份数混合并搅拌均匀,即得第二层和第三层的聚氨酯胶乳,其中第二层的固含量为25%,粘度为15cp,第三层的固含量为40%,粘度为25cp;
3)将步骤1)获得的天然橡胶胶乳注入到第一道胶槽和第四道胶槽中,将步骤2)获得的聚氨酯胶乳注入到第二道胶槽和第三道胶槽中;
4)将清洗干燥后的避孕套模具放置在避孕套生产线上,生产线前行速度为8-12m/s,使避孕套模具依次经过第一道胶槽浸胶、前行到达烘干区干燥,形成第一层天然橡胶层;
5)经步骤4)涂胶结束后的避孕套模具继续前行并依次浸入第二道胶槽浸胶,浸胶后干燥浸入并第三道胶槽,浸胶后再次干燥,然后浸入第四道胶槽中浸胶,并再次干燥,脱模,形成多层夹芯型避孕套;
其中,浸胶前避孕套模具的温度为40℃,四道胶槽中的天然橡胶胶乳和聚氨酯胶乳的温度均为30℃。烘干区的烘干温度为80℃。
实施例3
1、有机硅改性聚氨酯的配方:聚醚改性羟基硅油(分子量1000)10份、聚四氢呋喃二醇90份、双羟甲基丙酸8份、三羟基丙烷2份、HDI 30份、有机锡催化剂0.01份、丁酮200份、三乙醇胺3份、乙二胺1份,以及去离子水400份;
有机硅改性聚氨酯的制备方法为:
a)将聚醚改性羟基硅油、多元醇、小分子多元醇加入到反应釜中,搅拌,并在60-140℃下真空脱水1;
b)步骤1)脱水结束后,温度降至50℃以下,依次加入二异氰酸酯单体、催化剂、稀释剂,充分搅拌,升温至85℃,保温反应8h;
c)保温结束后,降温至50℃以下,加入中和剂进行中和,加入去离子水,高速分散;
d)然后向步骤c)中加入乙二胺,搅拌30min,过滤、出料,即得有机硅改性聚氨酯。
2、制备多层夹芯型聚氨酯避孕套
第一层天然橡胶层配方:天然橡胶900份、硫磺10份、四苄基二硫化秋兰姆4份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚10份、聚乙烯蜡1.5份、羧甲基纤维素2份;
第二层聚氨酯层配方:有机硅改性聚氨酯78份、2,4,7,9-四甲基-5-葵炔-4,7二醇0.3份、氨基树脂0.5份、羟乙基纤维素0.5份、正丁醇0.05、氨水3份,去离子水5份;
第三层聚氨酯层配方:有机硅改性聚氨酯95份、二甲基硅油0.05份、氨基树脂1份、聚丙烯酸钠0.05份、正丁醇0.05、氨水5份,去离子水5份;
第四层天然橡胶层配方:天然橡胶850份、硫磺15份、四苄基二硫化秋兰姆3份、对甲酚和双环戊二烯丁基化产物13份、聚乙烯蜡1.5份、聚丙烯酸钠2份;
制备方法:1)配制天然橡胶胶乳:分别将第一层和第四层的天然橡胶、硫化剂、促进剂、防老剂、分散剂、增稠剂按重量份数混合并搅拌均匀,即得第一层和第四层的天然橡胶胶乳,其中第一层的固含量为40%,粘度为20cp,第四层的固含量为50%,粘度为30cp;
2)配制聚氨酯胶乳:分别将第二层和第三层有机硅改性聚氨酯、润湿剂、交联剂、增稠剂、消泡剂、氨水,去离子水按重量份数混合并搅拌均匀,即得第二层和第三层的聚氨酯胶乳,其中第二层的固含量为40%,粘度为25cp,第三层的固含量为30%,粘度为15cp;
3)将步骤1)获得的天然橡胶胶乳注入到第一道胶槽和第四道胶槽中,将步骤2)获得的聚氨酯胶乳注入到第二道胶槽和第三道胶槽中;
4)将清洗干燥后的避孕套模具放置在避孕套生产线上,生产线前行速度为8-12m/s,使避孕套模具依次经过第一道胶槽浸胶、前行到达烘干区干燥,形成第一层天然橡胶层;
5)经步骤4)涂胶结束后的避孕套模具继续前行并依次浸入第二道胶槽浸胶,浸胶后干燥浸入并第三道胶槽,浸胶后再次干燥,然后浸入第四道胶槽中浸胶,并再次干燥,脱模,形成多层夹芯型避孕套;
其中,浸胶前避孕套模具的温度为70℃,四道胶槽中的天然橡胶胶乳和聚氨酯胶乳的温度均为35℃。烘干区的烘干温度为50℃。
分别在实施例1-3的制备过程中测量不同层的厚度,结果如表一所示。
表一
|
第一层/厚度 |
第二层/厚度 |
第三层/厚度 |
第四层/厚度 |
实施例一 |
天然橡胶/14μm |
聚氨酯/3μm |
聚氨酯/2μm |
天然橡胶/16μm |
实施例二 |
天然橡胶/15μm |
聚氨酯/5μm |
聚氨酯/5μm |
天然橡胶/15μm |
实施例三 |
天然橡胶/11μm |
聚氨酯/4μm |
聚氨酯/6μm |
天然橡胶/9μm |
将实施例中制得的避孕套与市售产品进行对比,结果如表二所示。
表二
从表中可以看出,本发明所制得的避孕套比市售产品薄,且爆破压力大于市售产品,综合性能较好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。