CN109575379B - 一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套及其制备方法 - Google Patents

一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套及其制备方法。淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套主要包括的组分有：天然乳胶，质量百分比含量为65％‑89％；淀粉接枝异氰酸酯聚合物，质量百分比含量为10％‑35％，其中接枝聚合物中淀粉的质量百分比含量为20％‑85％，含有异氰酸结构的酯化重复单元的质量百分比含量为15％‑80％；添加剂，质量百分比含量为0.5％‑3％。制备方法是以疏水的天然乳胶和具有异氰酸结构、葡萄糖单元的淀粉接枝聚亚氨酯聚合物进行复合制得。本发明的有益效果在于，制得的避孕套孔隙率极低，耐溶剂性、润湿性好，力学性能也得到提高。由于淀粉、聚亚氨酯结构的加入，能很好的连接过敏性水溶蛋白质等有机分子，起到抑制过敏反应的作用。

Description

一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套及其制备方法
技术领域
本发明涉及避孕套制造技术领域，特别是一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套及其制备方法。
背景技术
避孕套是以非药物形式去阻止受孕的工具之一，亦能有效地屏蔽性病、艾滋病等疾病的病源体传播。因此，避孕套具有双重保护功能，不仅能够有效避孕，而且可以预防以性行为作为传播途径的疾病，防止传染，带给人们愉快自由的性体验。所以，避孕套又称安全套、保险套、如意套等，作为简单、有效的物理隔离避孕方法，被世界各国政府推广使用。随着中国经济发展，老百姓的生活水平也随之提高，避孕套的使用量每年呈十位数的百分比增长，据相关研究机构统计，目前中国避孕套销售额达到百亿元以上。
目前能用于避孕套的材料很少，这与成熟的橡胶产业、高速发展的高分子材料以及日益增长的生活需求形成了鲜明的对比。现已报道用于避孕套的主要材料有天然乳胶、聚亚氨酯、合成橡胶、植物纤维、动物肠皮和其它复合材料等。天然乳胶是从橡胶树中提取的乳白色液体，天然乳胶主要成分为聚异戊二烯,含量在90％以上,它的结构式: [-CH2-C(CH3) ＝ CH-CH2-]n ，分子量在10～180万。天然乳胶具有良好的成膜性能,湿凝胶强度高,力学性能良好，经过加工后有非常优异的综合性能。天然乳胶是目前使用最广泛的避孕套材料，但是天然乳胶避孕套本身有不足之处：热导率低、容易氧化、耐油性和耐溶剂性差；材料里含有过敏性水溶蛋白质等成分，容易使一些消费者产生红斑、瘙痒等过敏反应，引起强烈的不适反应；在硫化过程中还会产生亚硝胺这种强致癌物质。
现有针对天然乳胶避孕套改性的研究，比如中国发明专利201611079266.5报道了过渡金属掺杂硫化锌力致发光粒子与天然乳胶复合，可以增加避孕套使用的趣味性和多功能性；中国发明专利201510211717.5、201510212375.9报道了用壳聚糖、聚羟基丁酸酯共混改性天然乳胶具有良好的生物相容性；中国发明专利201611226925.3报道了添加纳米氧化锌到天然乳胶中复合，能减少环境危害和降低电能的能耗；中国发明专利201510818202.1、201710139078.5、201710139081.7报道了天然乳胶中加入改性石墨烯、纳米片层氮化硼后可得到超薄、高导热、高隔绝的避孕套。但是，目前报道的改性天然乳胶避孕套仍有以下不足之处：
1、加入未改性的纳米粒子到避孕套中，无机粒子和有机聚合物两相分离，粒子将会脱离有机相，避孕套的聚合物套膜有出现砂孔的风险；
2、天然乳胶由材质本身产生的微孔仍然存在，因此不能有效防止各种病菌通过存在的微孔传播，不能降低产品的废品率、生产成本；
3、以天然乳胶复合其它改性粒子或有机物作为原料，制得的避孕套的耐溶剂性、润湿性、力学性能仍待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套及其制备方法。该避孕套是以疏水的天然乳胶和具有异氰酸结构、葡萄糖单元的淀粉接枝聚亚氨酯聚合物进行复合制得，制得的避孕套孔隙率极低，耐溶剂性、润湿性好，力学性能也得到提高，通过淀粉、聚亚氨酯结构的加入，能很好的控制过敏性水溶蛋白质等有机分子，起到抑制过敏反应的作用。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套，包括以下重量份的组分：
(A)天然乳胶：65％-89％；
(B)淀粉接枝异氰酸酯聚合物：10％-35％；其中淀粉的质量百分比含量为20％-85％，含有异氰酸结构的重复单元的质量百分比含量为15％-80％；
(C)添加剂：0.5％-3％；
所述的天然乳胶具有的主要成分为聚异戊二烯，含量在90％以上，结构式为[-CH2-C(CH3) ＝ CH-CH2-]n ，具有的平均分子量在10-180万；
所述的淀粉接枝异氰酸酯聚合物是以淀粉和异氰酸酯为主要原料，通过酯化接枝反应得到含有异氰酸结构、葡萄糖单元的淀粉接枝聚亚氨酯聚合物，具有的平均分子量为5-100万；
所述的添加剂具体是生产避孕套用到的稳定剂、润湿剂、分散剂、硫化剂、防老剂、固化剂、防腐剂、防黏剂的一种或一种以上的混合物。
进一步地，所述的淀粉为直链淀粉或支链淀粉，其中直链淀粉的平均分子量为3-20万，支链淀粉的平均分子量为6-80万。
进一步地，所述的异氰酸酯是二异氰酸酯或单异氰酸酯；其中，二异氰酸酯具体为甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间甲苯二异氰酸酯、四甲基六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、间苯二甲基异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯中的一种；单异氰酸酯具体为甲基异氰酸酯、苯基异氰酸酯、正丁基异氰酸酯、氯苯基异氰酸酯、对甲苯磺酰异氰酸酯中的一种。
一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套的制备方法，包括
a、天然乳胶按硫化法制备预硫化天然乳胶，并溶解于有机溶剂中，密封溶液并保持50-100 转/分的匀速搅拌；
b、将淀粉接枝异氰酸酯聚合物按1g/20ml-1g/60ml的质量体积比溶解于有机溶剂中，搅拌分散均匀后，滴加到预硫化天然乳胶溶液中，滴加过程保持不小于100转/分的匀速搅拌；
c、将b步得到的预硫化天然乳胶和淀粉接枝异氰酸酯聚合物的混合溶液再次密封，将密封溶液的搅拌速度提高到300-700转/分，保持温度在50℃-80℃之间，连续搅拌至少1小时；
d、待混合体系搅拌均匀后，过滤并静置消泡，待溶液挥发完毕，即得相容性高的淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶的共混物，再经过硫化、熟化、以及常规的避孕套生产工艺，制成淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套。
进一步地，所述的有机溶剂具体为低毒、沸点小于90度的有机溶剂。
本发明的有益效果在于，
(1)淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套是以疏水的天然乳胶和具有异氰酸结构、葡萄糖单元的淀粉接枝聚亚氨酯聚合物通过物理或化学连接结合，能很好地减少天然乳胶类避孕套的穿孔率；
(2)加入的淀粉接枝聚亚氨酯具有两亲性结构，能很好的连接过敏性水溶蛋白质等有机分子，起到抑制过敏反应的作用；
(3)通过聚合物两相充分混合得到的避孕套，相容性好，粘度均匀、稳定，耐溶剂性、润湿性、力学性都能得到提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，涉及天然乳胶、淀粉接枝异氰酸酯组分以及添加剂加入比例包括但不受实例所局限。
实施例1
将1000克、平均分子量为50万的天然乳胶按硫化法制备预硫化天然乳胶，并溶解于环己烷溶剂中，密封溶液并保持50-100转/分的匀速搅拌；将500克、平均分子量为30万的直链淀粉接枝甲苯二异氰酸酯聚合物按1g/20ml-1g/60ml的质量体积比溶解于环己烷溶剂中，搅拌分散均匀后，滴加到预硫化天然乳胶溶液中，滴加过程保持不小于100转/分的匀速搅拌；将得到的预硫化天然乳胶和直链淀粉接枝甲苯二异氰酸酯聚合物的混合溶液再次密封，将密封溶液的搅拌速度提高到300转/分，保持温度在50℃，连续搅拌至少1小时；待混合体系搅拌均匀后，过滤并静置消泡，待溶液挥发完毕，即得相容性高的直链淀粉接枝甲苯二异氰酸酯改性天然乳胶的共混物，再经过硫化、熟化、以及常规的避孕套生产工艺，制成一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套。
实施例2
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：800克、平均分子量为150万的天然乳胶。
实施例3
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：1000克、平均分子量为120万的天然乳胶。
实施例4
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：1200克、平均分子量为80万的天然乳胶。
实施例5
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：2000克、平均分子量为60万的天然乳胶。
实施例6
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：2000克、平均分子量为100万的天然乳胶。
实施例7
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：加入的淀粉接枝异氰酸酯为500克、平均分子量为10万的直链淀粉接枝环己烷二异氰酸酯聚合物。
实施例8
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：加入的淀粉接枝异氰酸酯为400克、平均分子量为60万的直链淀粉接枝六亚甲基二异氰酸酯聚合物。
实施例9
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：加入的淀粉接枝异氰酸酯为300克、平均分子量为45万的直链淀粉接枝异氟尔酮二异氰酸酯聚合物。
实施例10
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：加入的淀粉接枝异氰酸酯为200克、平均分子量为80万的直链淀粉接枝氯苯基异氰酸酯聚合物。
实施例11
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：加入的淀粉接枝异氰酸酯为250克、平均分子量为80万的支链淀粉接枝对苯二异氰酸酯聚合物。
实施例12
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：加入的淀粉接枝异氰酸酯为300克、平均分子量为100万的支链淀粉接枝异氟尔酮二异氰酸酯聚合物。
实施例13
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：加入的淀粉接枝异氰酸酯为350克、平均分子量为70万的支链淀粉接枝对甲苯磺酰异氰酸酯聚合物。
实施例14
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：加入的淀粉接枝异氰酸酯为150克、平均分子量为90万的支链淀粉接枝二环己基甲烷二异氰酸酯聚合物。
实施例15
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：加入的有机溶剂为正己烷。
实施例16
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：加入的有机溶剂为正戊烷。
实施例17
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：加入的有机溶剂为环戊烷。
实施例18
本例与实施例1基本相同，所不同的是：待预硫化天然乳胶和淀粉接枝异氰酸酯聚合物的混合溶液再次密封，密封溶液的反应温度保持在60℃。
实施例19
本例与实施例1基本相同，所不同的是：待预硫化天然乳胶和淀粉接枝异氰酸酯聚合物的混合溶液再次密封，密封溶液的反应温度保持在70℃。
实施例20
本例与实施例1基本相同，所不同的是：待预硫化天然乳胶和淀粉接枝异氰酸酯聚合物的混合溶液再次密封，密封溶液的反应温度保持在80℃。
实施例21
本例与实施例1基本相同，所不同的是：预硫化天然乳胶和淀粉接枝异氰酸酯聚合物的混合溶液再次密封，将密封溶液的搅拌速度提高到400转/分。
实施例22
本例与实施例20基本相同，所不同的是：预硫化天然乳胶和淀粉接枝异氰酸酯聚合物的混合溶液再次密封，将密封溶液的搅拌速度提高到500转/分。
实施例22
本例与实施例1基本相同，所不同的是：待聚异氰酸酯溶液滴加完毕后，将密封溶液的搅拌速度提高到600转/分。
实施例23
本例与实施例1基本相同，所不同的是：待聚异氰酸酯溶液滴加完毕后，将密封溶液的搅拌速度提高到700转/分。
实施例24
避孕套生产实验：
1000克的预硫化天然乳胶和淀粉接枝异氰酸酯的共混聚合物，加入到5000毫升的甲苯中，在150转/分的搅拌速度下溶解；然后依次加入1克润湿剂、2.5克防老剂、2克稳定剂、 2克分散剂、2.5克固化剂、2克防腐剂、3克防黏剂；待所有组分充分混合后，经过常规避孕套生产流程，最后得到一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套。
应用实验：
在成分测评中，一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套含有水溶性蛋白质小于5微克/克，亚硝胺的含量小于4微克/克；在性能的检测中，根据中国避孕套质量检测国家标准 GB-7544检测方法，电检未检测出有针孔，爆破体积大于33L，爆破压力大于3Kpa，拉伸强度为25MPa。

Claims (5)

1.一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套，其特征在于，包括以下重量份的组分：
(A)天然乳胶：65％-89％；
(B)淀粉接枝异氰酸酯聚合物：10％-35％；其中淀粉的质量百分比含量为20％-85％，含有异氰酸结构的重复单元的质量百分比含量为15％-80％；
(C)添加剂：0.5％-3％；
所述的天然乳胶具有的主要成分为聚异戊二烯，含量在90％以上，结构式为[-CH2-C(CH3)＝CH-CH2-]n，具有的平均分子量在10-180万；
所述的淀粉接枝异氰酸酯聚合物是以淀粉和异氰酸酯为主要原料，通过酯化接枝反应得到含有异氰酸结构、葡萄糖单元的淀粉接枝异氰酸酯聚合物，具有的平均分子量为5-100万；
所述的添加剂具体是生产避孕套用到的稳定剂、润湿剂、分散剂、硫化剂、防老剂、固化剂、防腐剂、防黏剂的一种或一种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套，其特征在于，所述的淀粉为直链淀粉或支链淀粉，其中直链淀粉的平均分子量为3-20万，支链淀粉的平均分子量为6-80万。
3.根据权利要求1所述的一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套，其特征在于，所述的异氰酸酯是二异氰酸酯或单异氰酸酯；其中，二异氰酸酯具体为甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间甲苯二异氰酸酯、四甲基六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、间苯二甲基异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯中的一种；单异氰酸酯具体为甲基异氰酸酯、苯基异氰酸酯、正丁基异氰酸酯、氯苯基异氰酸酯、对甲苯磺酰异氰酸酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套的制备方法，其特征在于，包括
a、天然乳胶按硫化法制备预硫化天然乳胶，并溶解于有机溶剂中，密封溶液并保持50-100转/分的匀速搅拌；
b、将淀粉接枝异氰酸酯聚合物按1g/20ml-1g/60ml的质量体积比溶解于有机溶剂中，搅拌分散均匀后，滴加到预硫化天然乳胶溶液中，滴加过程保持不小于100转/分的匀速搅拌；
c、将b步得到的预硫化天然乳胶和淀粉接枝异氰酸酯聚合物的混合溶液再次密封，将密封溶液的搅拌速度提高到300-700转/分，保持温度在50℃-80℃之间，连续搅拌至少1小时；
d、待混合体系搅拌均匀后，过滤并静置消泡，待溶液挥发完毕，即得相容性高的淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶的共混物，再经过硫化、熟化、以及常规的避孕套生产工艺，制成淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套。
5.根据权利要求4所述的一种淀粉接枝异氰酸酯改性天然乳胶避孕套的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂具体为低毒、沸点小于90度的有机溶剂。
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