CN108219222A - 一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵及其制备方法，属于泡沫材料技术领域。本发明通过分子间氢键作用将竹纤维与透明质酸钠进行氢键自组装，生成了多重网络的高分子聚合物包裹在竹纤维表面和孔隙内，再将改性竹纤维与天然胶乳复合发泡，制成改性竹纤维/天然胶乳复合海绵，本发明制备的改性竹纤维/天然胶乳复合海绵中竹纤维键接复合透明质酸钠可螯合吸附蛋白质，减少天然胶乳中蛋白含量，改善由于蛋白质的存在使得海绵制品在潮湿高热的环境下易受霉菌污染，发生霉变，进而影响海绵制品的使用性能的问题，并结合竹纤维的抑菌性能，进一步提高复合海绵的防霉性。

Description

一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵及其制备方法，属于泡沫材料技术领域。

背景技术

胶乳海绵因具有良好的透气性、缓冲减压性能、隔音隔热、耐寒、耐压缩疲劳等优点，被广泛应用于工业生产生活等方面。胶乳海绵是胶乳制品耗胶量较大的制品之一。随着胶乳海绵越来越广泛的应用，人们对海绵质量提出新要求。而且对纯天然胶乳海绵而言，无法皆备各种性能，故对海绵的研究产生新的方向—作为承载基体制备复合材料。

为改善橡胶制品的某些性能，降低成本，通常在橡胶基体中加入填料制成复合材料。填料具备橡胶基体不具有的性能，如防老化、防光氧化、抗菌性、耐寒耐油、增强橡胶制品物理性能等。对胶乳制品而言，常见的是对其补强。橡胶的补强是指改善橡胶的某些性能，如定伸应力、拉伸强度、耐磨性、硬度或者其他物理性能等。橡胶制品通常都要经过填料的补强，使其具有更好的性能。填料在胶乳制品的合成中起增容补强、改善某一性能、降低成本的作用。在胶乳工业中，常用填料为碳酸钙、二氧化硅。近年来，纳米级的粒子作为填料被广泛应用于胶乳制品的生产中。相比于普通粒子，纳米粒子可降低或升高粒子的熔点、改善热力学性能，产生小尺寸效应；由于粒子纳米化，使其表面能增加，可更好地与其他基体材料结合；亦可使物质光谱性质产生变化；纳米级的粒子具有的波动性可贯穿势垒，产生宏观量子隧道效应。以上优点说明，大比表面积、小尺寸微粒能够使其更好地发挥作用。

对于胶乳海绵，其基体为天然胶乳，其中含有少量蛋白质，由于蛋白质的存在使得海绵制品在潮湿高热的环境下易受霉菌污染，发生霉变，进而影响海绵制品的使用性能。因此，赋予胶乳海绵一定的防霉性可改善这一缺陷，从而可提高其使用性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对海绵制品在潮湿高热的环境下易受霉菌污染，发生霉变，进而影响海绵制品使用性能的问题，提供了一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

包括下述重量份原料组成：100~120份天然胶乳，2~3份硫磺，1.0~1.5份二乙基二硫代氨基甲酸锌，1.0~1.5份2-巯基苯骈噻唑，1.0~1.5份油酸钾，2~3份硫酸铵，20~30份分散液，2~3份氧化锌，1.0~1.5份氟硅酸钠。

所述天然胶乳固含量为60.0~62.5%，氨含量为0.60~0.65%。

所述分散液为改性竹纤维加入去离子水中配置成质量分数为10%的混合液。

所述改性竹纤维为竹纤维、透明质酸钠、去离子水、氯仿混合均匀后搅拌反应并超声分散，醇沉并调节pH至5.0~5.5后静置过滤，洗涤干燥制得。

所述竹纤维、透明质酸钠、去离子水、氯仿的重量份为3~5份竹纤维，1~2份透明质酸钠，50~100份去离子水，50~100份氯仿。

所述搅拌反应为在氮气氛围，35~40℃下以300~400r/min搅拌20~30min。

具体步骤为：

（1）取竹纤维、透明质酸钠、去离子水、氯仿混合均匀后搅拌反应，冷却至0~4℃并超声分散，醇沉并调节pH至5.0~5.5后静置过滤，洗涤干燥得改性竹纤维；

（2）取改性竹纤维，加入去离子水中配置成质量分数为10%的混合液，再以300W超声波超声分数20~30min，得分散液；

（3）取硫磺、二乙基二硫代氨基甲酸锌、2-巯基苯骈噻唑，装入研磨机中研磨1~2h，再加入天然胶乳，继续研磨1~2h后静置熟化1~2天，得反应液；

（4）向反应液中加入油酸钾、硫酸铵、分散液，以250~300r/min搅拌发泡1~2h，再以120~150r/min搅拌匀泡1~2h，得发泡液；

（5）向发泡液中边搅拌边加入氧化锌，搅拌1~2min后加入氟硅酸钠，搅拌至胶凝点时立即注模，在100~120℃下定型15~20min，再在沸水浴中硫化1~2h，取出水洗干燥，得改性竹纤维/天然胶乳复合海绵。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明通过分子间氢键作用将竹纤维与透明质酸钠进行氢键自组装，生成了多重网络的高分子聚合物包裹在竹纤维表面和孔隙内，再将改性竹纤维与天然胶乳复合发泡，制成改性竹纤维/天然胶乳复合海绵；

（2）本发明制备的改性竹纤维/天然胶乳复合海绵是一种多孔开放式的低密度材料，同时也是一种橡胶质的连续泡沫体，其中改性竹纤维与天然胶乳结合度好，改性竹纤维分散均匀在基体中形成支撑结构，有效增加复合海绵的物理机械性能；

（3）本发明制备的改性竹纤维/天然胶乳复合海绵中竹纤维键接复合透明质酸钠可螯合吸附蛋白质，减少天然胶乳中蛋白含量，改善由于蛋白质的存在使得海绵制品在潮湿高热的环境下易受霉菌污染，发生霉变，进而影响海绵制品的使用性能的问题，并结合竹纤维的抑菌性能，进一步提高复合海绵的防霉性。

具体实施方式

取3~5g竹纤维，1~2g透明质酸钠，50~100g去离子水，50~100g氯仿混合均匀，在氮气氛围，35~40℃下以300~400r/min搅拌20~30min，再冷却至0~4℃，用300W超声波超声分散30~40min，再加入50~100g无水乙醇，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节滤液pH至5.0~5.5，静置1~2h后过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣2~3次再用去离子水洗涤滤渣2~3次，并置于干燥箱中，在60~80℃下干燥6~8h，得改性竹纤维，取2~3g改性竹纤维，加入去离子水中配置成质量分数为10%的混合液，再以300W超声波超声分数20~30min，得分散液，取2~3g硫磺，1.0~1.5g二乙基二硫代氨基甲酸锌，1.0~1.5g2-巯基苯骈噻唑，装入研磨机中研磨1~2h，再加入100~120g天然胶乳，继续研磨1~2h后静置熟化1~2天，得反应液，向反应液中加入1.0~1.5g油酸钾，2~3g硫酸铵，20~30g分散液，以250~300r/min搅拌发泡1~2h，再以120~150r/min搅拌匀泡1~2h，得发泡液，向发泡液中以180~200r/min搅拌并加入2~3g氧化锌，继续搅拌1~2min后加入1.0~1.5g氟硅酸钠，搅拌至胶凝点时立即注模，在100~120℃下定型15~20min，再在沸水浴中硫化1~2h，取出用去离子水洗涤2~3次后置于干燥箱中，在60~80℃下干燥6~8h，得改性竹纤维/天然胶乳复合海绵。

实例1

取3g竹纤维，1g透明质酸钠，50g去离子水，50g氯仿混合均匀，在氮气氛围，35℃下以300r/min搅拌20min，再冷却至0℃，用300W超声波超声分散30min，再加入50g无水乙醇，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节滤液pH至5.0，静置1h后过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣2次再用去离子水洗涤滤渣2次，并置于干燥箱中，在60℃下干燥6h，得改性竹纤维，取2g改性竹纤维，加入去离子水中配置成质量分数为10%的混合液，再以300W超声波超声分数20min，得分散液，取2g硫磺，1.0g二乙基二硫代氨基甲酸锌，1.0g2-巯基苯骈噻唑，装入研磨机中研磨1h，再加入100g天然胶乳，继续研磨1h后静置熟化1天，得反应液，向反应液中加入1.0g油酸钾，2g硫酸铵，20g分散液，以250r/min搅拌发泡1h，再以120r/min搅拌匀泡1h，得发泡液，向发泡液中以180r/min搅拌并加入2g氧化锌，继续搅拌1min后加入1.0g氟硅酸钠，搅拌至胶凝点时立即注模，在100℃下定型15min，再在沸水浴中硫化1h，取出用去离子水洗涤2次后置于干燥箱中，在60℃下干燥6h，得改性竹纤维/天然胶乳复合海绵。

实例2

取4g竹纤维，1g透明质酸钠，80g去离子水，80g氯仿混合均匀，在氮气氛围，37℃下以350r/min搅拌25min，再冷却至2℃，用300W超声波超声分散35min，再加入80g无水乙醇，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节滤液pH至5.2，静置1h后过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣2次再用去离子水洗涤滤渣2次，并置于干燥箱中，在70℃下干燥7h，得改性竹纤维，取2g改性竹纤维，加入去离子水中配置成质量分数为10%的混合液，再以300W超声波超声分数25min，得分散液，取2g硫磺，1.2g二乙基二硫代氨基甲酸锌，1.2g2-巯基苯骈噻唑，装入研磨机中研磨1h，再加入110g天然胶乳，继续研磨1h后静置熟化1天，得反应液，向反应液中加入1.2g油酸钾，2g硫酸铵，25g分散液，以280r/min搅拌发泡1h，再以130r/min搅拌匀泡1h，得发泡液，向发泡液中以190r/min搅拌并加入2g氧化锌，继续搅拌1min后加入1.2g氟硅酸钠，搅拌至胶凝点时立即注模，在110℃下定型18min，再在沸水浴中硫化1h，取出用去离子水洗涤2次后置于干燥箱中，在70℃下干燥7h，得改性竹纤维/天然胶乳复合海绵。

实例3

取5g竹纤维，2g透明质酸钠，100g去离子水，100g氯仿混合均匀，在氮气氛围，40℃下以400r/min搅拌30min，再冷却至4℃，用300W超声波超声分散40min，再加入100g无水乙醇，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节滤液pH至5.5，静置2h后过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣3次再用去离子水洗涤滤渣3次，并置于干燥箱中，在80℃下干燥8h，得改性竹纤维，取3g改性竹纤维，加入去离子水中配置成质量分数为10%的混合液，再以300W超声波超声分数30min，得分散液，取3g硫磺，1.5g二乙基二硫代氨基甲酸锌，1.5g2-巯基苯骈噻唑，装入研磨机中研磨2h，再加入120g天然胶乳，继续研磨2h后静置熟化2天，得反应液，向反应液中加入1.5g油酸钾，3g硫酸铵，30g分散液，以300r/min搅拌发泡2h，再以150r/min搅拌匀泡2h，得发泡液，向发泡液中以200r/min搅拌并加入3g氧化锌，继续搅拌2min后加入1.5g氟硅酸钠，搅拌至胶凝点时立即注模，在120℃下定型20min，再在沸水浴中硫化2h，取出用去离子水洗涤3次后置于干燥箱中，在80℃下干燥8h，得改性竹纤维/天然胶乳复合海绵。

对照例：浙江某公司生产的复合海绵。

将实例及对照例的复合海绵进行检测，具体检测如下：

回弹率：按照GB/T10652-2001高聚物多孔弹性材料弹性的测定测海绵样品的回弹率。

拉伸强度和断裂伸长率：按照GB/T6344-2008软质泡沫材料拉伸强度和断裂伸长率的测定在UT-2080型电子拉力试验机上进行。拉力试验机夹具的移动速率为500mm/min±50mm/min。

抗菌性测试：参照QB/T2591-2003的测试方法。

具体检测结果如表1。

表1性能表征对比表

检测项目	实例1	实例2	实例3	对照例
					回弹率/%	75	71	72	49
拉伸强度/MPa	0.16	0.17	0.15	0.04
					断裂伸长率/%	400	390	370	250
长霉面积/%	10	11	15	75

由表1可知，本发明制备的复合海绵力学性能好，回弹率高，长霉缓慢，具有良好的防霉性。

Claims (7)

1.一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵，其特征在于，包括下述重量份原料组成：

100~120份天然胶乳，2~3份硫磺，1.0~1.5份二乙基二硫代氨基甲酸锌，1.0~1.5份2-巯基苯骈噻唑，1.0~1.5份油酸钾，2~3份硫酸铵，20~30份分散液，2~3份氧化锌，1.0~1.5份氟硅酸钠。

2.如权利要求1所述的一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵，其特征在于，所述天然胶乳固含量为60.0~62.5%，氨含量为0.60~0.65%。

3.如权利要求1所述的一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵，其特征在于，所述分散液为改性竹纤维加入去离子水中配置成质量分数为10%的混合液。

4.如权利要求3所述的一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵，其特征在于，所述改性竹纤维为竹纤维、透明质酸钠、去离子水、氯仿混合均匀后搅拌反应并超声分散，醇沉并调节pH至5.0~5.5后静置过滤，洗涤干燥制得。

5.如权利要求4所述的一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵，其特征在于，所述竹纤维、透明质酸钠、去离子水、氯仿的重量份为3~5份竹纤维，1~2份透明质酸钠，50~100份去离子水，50~100份氯仿。

6.如权利要求4所述的一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵，其特征在于，所述搅拌反应为在氮气氛围，35~40℃下以300~400r/min搅拌20~30min。

7.如权利要求1~6任意一项所述的一种改性竹纤维/天然胶乳复合海绵的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）取竹纤维、透明质酸钠、去离子水、氯仿混合均匀后搅拌反应，冷却至0~4℃并超声分散，醇沉并调节pH至5.0~5.5后静置过滤，洗涤干燥得改性竹纤维；

（2）取改性竹纤维，加入去离子水中配置成质量分数为10%的混合液，再以300W超声波超声分数20~30min，得分散液；

（3）取硫磺、二乙基二硫代氨基甲酸锌、2-巯基苯骈噻唑，装入研磨机中研磨1~2h，再加入天然胶乳，继续研磨1~2h后静置熟化1~2天，得反应液；

（4）向反应液中加入油酸钾、硫酸铵、分散液，以250~300r/min搅拌发泡1~2h，再以120~150r/min搅拌匀泡1~2h，得发泡液；

（5）向发泡液中边搅拌边加入氧化锌，搅拌1~2min后加入氟硅酸钠，搅拌至胶凝点时立即注模，在100~120℃下定型15~20min，再在沸水浴中硫化1~2h，取出水洗干燥，得改性竹纤维/天然胶乳复合海绵。