CN107903453A - 一种高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法：先使用硬脂酸乙醇溶液对纳米蜂胶粉进行改性制备硬脂酸包覆纳米蜂胶粉，然后将其加入到天然胶乳中制备硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳，再加入硼酸铝晶须分散液和硫化配合剂制备硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳；所得复合胶乳过滤后将滤液进行干燥成膜，将所成的膜在干燥箱中硫化即可。本发明所制备的高力学性能抗菌减重拉力带充分利用了纳米蜂胶粉的抗菌性能以及硼酸铝晶须的高力学性能，所制备的减重拉力带不仅具有优良的力学强度，还具有极佳的抗菌性能。本发明的制备方法还具有绿色环保、工艺简单和价格便宜等优点。

Description

一种高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法。
背景技术
天然胶乳是从巴西三叶橡胶树中割取出的乳白色天然液体物质，具有优异的综合性能，成膜性能良好、胶膜富有柔韧性，所得制品也具有较高的强度、较长的伸长率、较强的耐屈挠性及耐蠕变性能等优良特性，因此被广泛应用于制备浸渍、压出、模铸和海绵胶乳制品。但由于环境及天然胶乳中其它非橡胶组分对胶乳制品的影响，导致天然胶乳制品抗菌性能、耐撕裂性能、耐磨性能及耐腐蚀性能较差，使得其在应用上有所局限。随着人们生活水平的提高，制备出的胶乳制品不仅需满足高的力学强度还应具有耐热性，耐老化及抗菌性能。目前，国内外研究抗菌性天然胶乳复合材料的报道甚少，成果未有明显突破。
随着经济的发展，人们对于健康更加关注，越来越多的肥胖人群加入到了减重行列中，拉力带在减重运动中占有重要地位，但目前市面上常见的减重拉力带大多由纯天然胶乳材料制成，耐撕裂性能及耐磨性能均欠佳，使用寿命较短，且在减肥过程中由于人体大量出汗会导致纯天然胶乳减重拉力带不仅受到汗液的腐蚀，还会大量滋生细菌危害人体健康。因此，对纯天然胶乳膜材料进行改性并用于制造具有高力学性能及抗菌性能的减重拉力带是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于解决现有由纯天然胶乳膜制成的减重拉力带的缺点，提供一种高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)硬脂酸包覆纳米蜂胶粉的制备：将纳米蜂胶粉料浆加热至55℃并搅拌，然后缓慢加入质量分数为3％的硬脂酸乙醇溶液，继续搅拌30min后趁热过滤，所得固体干燥后即可制得所述硬脂酸包覆纳米蜂胶粉；
2)硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳的制备：将步骤1)中制备的硬脂酸包覆纳米蜂胶粉加入到天然胶乳中并加热至50℃，所得混合物搅拌25min后即可制得硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳；
3)硼酸铝晶须分散液的制备：将硼酸铝晶须加入到水中进行超声分散30min即可制得所述硼酸铝晶须分散液；
4)硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳的制备：将步骤3)中制备的硼酸铝晶须分散液加入到步骤2)中制备的硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳中，所得混合物在60℃搅拌10min，随后加入硫化配合剂，再继续搅拌30min，然后进行超声分散10min，即可制得所述硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳；
5)硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳胶膜的制备：将步骤4)中制备的硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳进行超声分散25min，所得混合物过滤后将滤液倒入带有边框的玻璃板中，在室温下干燥3天即可成膜，将所得的膜用水淋洗后晾干，然后在干燥箱中硫化，即可制得所述硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳胶膜；
6)将步骤5)中制备的硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳胶膜进行剪裁即可制得所述高力学性能抗菌减重拉力带。
优选地，所述的硼酸铝晶须、硬脂酸包覆纳米蜂胶粉、天然胶乳(质量以干胶计)和硫化配合剂的质量比为5：3：100：1.4。
优选地，所述的硼酸铝晶须的直径D为1.0μm,平均长度L为30-80μm。
优选地，所述的搅拌方式为电动搅拌。
优选地，步骤5)中所述的硫化温度为75℃，硫化时间为2.5小时。
优选地，所述硫化配合剂由20％KOH溶液、50％硫磺分散体、40％氧化锌分散体和50％促进剂ZDC分散体按质量比0.2：0.5:0.45:0.25组成。
相对于现有的制备减重拉力带的方法，本发明的原理及增益效果如下：
(1)本发明制备减重拉力带的方法首先采用硬脂酸包覆纳米蜂胶粉加入到天然胶乳中对其进行改性，极大地提高了所制备的复合胶乳的抗菌性能，这是因为天然蜂胶中含有大量的具有广泛抗菌活性的黄酮类化合物、萜烯类化合物、多酚类化合物以及生物碱，在本发明的制备方法中还使用质量分数为3％的硬脂酸乙醇溶液对纳米蜂胶粉进行改性来进一步增强所制备的复合胶乳的抗菌活性，因此，将硬脂酸包覆纳米蜂胶粉加入到天然胶乳中可以使所制备的复合胶乳具有优异的抗菌活性。
(2)本发明制备减重拉力带的方法还通过添加硼酸铝晶须对硬脂酸包覆的纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳胶进行进一步增强改性，充分利用了硼酸铝晶须具有优良的物理性能和化学稳定性，这是因为硼酸铝晶须尺寸极小，内部很少甚至没有普通材料常见的空隙、位错以及杂质等缺陷，因此其强度能接近晶体的理论强度，其力学强度可与性能极佳的碳化硅晶须相媲美。
(3)本发明制备减重拉力带的方法还具有绿色环保、工艺简单以及价格低廉等优点，这是因为本发明所用的原料纳米蜂胶粉和天然胶乳均属于天然产物，便宜易得；而另一原料硼酸铝晶须也属于无毒无害的高纯绿色环保材料，且价格便宜，还不到碳化硅晶须价格的四分之一，制造工艺也相对简单。
具体实施方式
下面进一步结合实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，示例中具体的质量、反应时间和温度、工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。实施例中未注明具体技术或条件者，均为按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购买的常规产品。
实施例：
高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将10g纳米蜂胶粉料浆在电动搅拌下进行水浴加热至55℃，然后缓慢加入50ml质量分数为3％的硬脂酸乙醇溶液，所得混合物继续搅拌30min后趁热过滤，将所得固体干燥后即可制得硬脂酸包覆纳米蜂胶粉；
(2)称取3g步骤(1)中制备的硬脂酸包覆纳米蜂胶粉在电动搅拌下缓慢加入到100g天然胶乳(质量以干胶计)中，所得混合物在50℃用电动搅拌器搅拌25min即可制得硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳；
(3)将硼酸铝晶须(直径D为1.0μm,平均长度L为30-80μm)在110℃的烘箱中烘干50min，然后称取5g干燥后的硼酸铝晶须加入到25ml去离子水中进行超声分散30min即可制得硼酸铝晶须分散液；
(4)将步骤(3)中制备的硼酸铝晶须分散液加入到步骤(2)中制备的硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳中，所得混合物在60℃搅拌10min，随后加入1.4g硫化配合剂(由0.2g 20％KOH溶液、0.5g 50％硫磺分散体、0.45g 40％氧化锌分散体和0.25g 50％促进剂ZDC分散体组成)，所得混合物继续搅拌30min，然后再进行超声分散10min，即可制得硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳；
(5)将步骤(4)中制备的硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳进行超声分散25min，过滤后将滤液倒入带有边框的玻璃板中，在室温下干燥3天即可成膜，将所得的膜用水淋洗后晾干，然后在干燥箱中在75℃硫化2.5小时，即可制得硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳胶膜；
(6)将步骤(5)中制备的酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳胶膜进行剪裁即可制得高力学性能抗菌减重拉力带。
对所制备的高力学性能抗菌减重拉力带按照GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》进行拉伸性能测试，按照GB/T531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计(邵尔硬度)》进行硬度测试，所用仪器为：邵尔A型橡胶硬度计LX-A；按照贴膜法进行测试抗菌率；结果表明：本发明所制备的高力学性能抗菌减重拉力带比由纯天然胶乳膜制成的减重拉力带，具有以下显著效果：
200％定伸应力由4.88Mpa提高到6.79Mpa，
500％定伸应力由6.78Mpa提高到8.65Mpa，
拉伸强度由17.76Mpa提高到21.54Mpa，
撕裂强度由27.58Mpa提高到38.74Mpa，
扯断伸长率由597％提高到779％，
邵尔A型硬度由31度提高到39度，
对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别由0％和0％提高到了65.7％和77.8％。
因此，依照本发明的制备方法所制备的减重拉力带不仅具有较高力学性能还具有良好的抗菌活性。

Claims (6)

1.一种高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)硬脂酸包覆纳米蜂胶粉的制备：将纳米蜂胶粉料浆加热至55℃并搅拌，然后缓慢加入质量分数为3％的硬脂酸乙醇溶液，继续搅拌30min后趁热过滤，所得固体干燥后即可制得所述硬脂酸包覆纳米蜂胶粉；
2)硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳的制备：将步骤1)中制备的硬脂酸包覆纳米蜂胶粉加入到天然胶乳中并加热至50℃，所得混合物搅拌25min后即可制得硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳；
3)硼酸铝晶须分散液的制备：将硼酸铝晶须加入到水中进行超声分散30min即可制得所述硼酸铝晶须分散液；
4)硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳的制备：将步骤3)中制备的硼酸铝晶须分散液加入到步骤2)中制备的硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳中，所得混合物在60℃搅拌10min，随后加入硫化配合剂，再继续搅拌30min，然后进行超声分散10min，即可制得所述硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳；
5)硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳胶膜的制备：将步骤4)中制备的硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳进行超声分散25min，所得混合物过滤后将滤液倒入带有边框的玻璃板中，在室温下干燥3天即可成膜，将所得的膜用水淋洗后晾干，然后在干燥箱中硫化，即可制得所述硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳胶膜；
6)将步骤5)中制备的硼酸铝晶须/硬脂酸包覆纳米蜂胶粉/天然胶乳复合胶乳胶膜进行剪裁即可制得所述高力学性能抗菌减重拉力带。
2.根据权利要求1所述的高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法,其特征在于，所述的硼酸铝晶须、硬脂酸包覆纳米蜂胶粉、天然胶乳(质量以干胶计)和硫化配合剂的质量比为5：3：100：1.4。
3.根据权利要求1所述的高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法，其特征在于，所述的硼酸铝晶须的直径D为1.0μm,平均长度L为30-80μm。
4.根据权利要求1所述的高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法，其特征在于，所述的搅拌方式为电动搅拌。
5.根据权利要求1所述的高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法，其特征在于，步骤5)中所述的硫化温度为75℃，硫化时间为2.5小时。
6.根据权利要求1所述的高力学性能抗菌减重拉力带的制备方法，其特征在于，所述硫化配合剂由20％KOH溶液、50％硫磺分散体、40％氧化锌分散体和50％促进剂ZDC分散体按质量比0.2：0.5:0.45:0.25组成。
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