CN112898643A - 一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料及其制备方法，包括如下重量份原料：天然橡胶100‑200份、对叔丁基苯酚甲醛树脂20‑30份、凝胶40‑50份、硬脂酸30‑60份、促进剂DM0.1‑0.3份、石蜡10‑30份、轻质碳酸钙3‑10份、防霉抗菌剂0.5‑1份和工业硫磺4‑10份；制备方法包括如下步骤：第一步、按重量份称取原料；第二步、将天然橡胶与对叔丁基苯酚甲醛树脂、凝胶、硬脂酸和促进剂DM混合，得到第一混合料；第三步、将石蜡、轻质碳酸钙和防霉抗菌剂混合得到第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，加入工业硫磺，对其进行薄通3‑5次，得到具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料。

Description

一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料及其制备方法

技术领域

本发明属于橡胶材料制备技术领域，具体涉及一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料及其制备方法。

背景技术

橡胶材料作为一种可再生且可循环利用的材料，以其廉价的使用成本和较好的使用性能而受到广泛的应用。而因其使用范围广泛，使用环境多样，使得其也经常被用于较为恶劣的环境中。而在使用过程中，往往因环境湿度较高或是环境中较易生长细菌，则会使得橡胶材料被霉菌等细菌及其分泌物侵蚀而引起生物降解，使其使用性能大大降低，甚至造成严重的安全问题。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明提供一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料及其制备方法。

本发明要解决的技术问题：

因环境湿度较高或是环境中较易生长细菌，则会使得橡胶材料被霉菌等细菌及其分泌物侵蚀而引起生物降解，使其使用性能大大降低，甚至造成严重的安全问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，包括如下重量份原料：

天然橡胶100-200份、对叔丁基苯酚甲醛树脂20-30份、凝胶40-50份、硬脂酸30-60份、促进剂DM0.1-0.3份、石蜡10-30份、轻质碳酸钙3-10份、防霉抗菌剂0.5-1份和工业硫磺4-10份；

该具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，通过如下步骤制备：

第一步、按重量份称取原料；

第二步、设置温度为50-60℃，将天然橡胶与对叔丁基苯酚甲醛树脂加入开炼机中塑炼，向开炼机中加入凝胶、硬脂酸和促进剂DM，得到第一混合料；

第三步、将石蜡、轻质碳酸钙和防霉抗菌剂混合得到第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，待完全混合后加入工业硫磺，对其进行薄通3-5次，得到具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料。

进一步地，石蜡通过如下步骤制备：

步骤S11、将聚乙烯醇加入去离子水中，设置温度为90℃、转速为300r/min，搅拌10min后冷却至室温，加入丙烯酰胺，然后依次加入过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚体溶液，将温度设置为55℃保持转速不变，反应3h，得到组分A；将丙烯酰胺和聚乙烯醇在交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸钾组成的体系中发生自由基聚合反应，制得组分A，具有高弹性和抗疲劳性能；

步骤S12、将丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯和支化聚乙烯亚胺，加入去离子水中，设置温度为25℃、转速为400r/min，搅拌10-15min，然后加入2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮继续搅拌50-60min，得到组分B；

步骤S13、将强度为6k的碳纤维剪成1cm，在质量分数70％的硝酸溶液中浸泡4h，取出烘干，然后研磨成1-2mm的纤维粉末，将得到的纤维粉末、组分A和组分B混合，设置温度为40℃、转速为400r/min，搅拌30min，然后在紫外线照射条件下反应2h，然后在50℃干燥至恒重，得到石蜡。弱电解质在水溶液中不会完全电离，缠绕的链段有助于提高组分B的弹性，弱电解质间的静电和氢键作用，将丙烯酸和甲基丙烯酸聚乙二醇酯在带有相反电荷的弱电解质支化聚乙烯亚胺溶液中发生聚合反应，形成纳米尺寸的疏水聚电解质组分B，组分B具有高机械强度和高韧性；选择高强度碳纤维作为增强材料，组分A和组分B为基体，将组分A的高弹性和组分B的高韧性结合，从而赋予橡胶材料的高韧性和高弹性，同时碳纤维的增加，也提高了橡胶材料的耐磨性能。

进一步地，步骤S11中聚乙烯醇、去离子水、丙烯酰胺、过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的用量比为10g：90mL：2g：4g：0.2-0.23mg；步骤S12中丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、支化聚乙烯亚胺和去离子水的用量比为1g：1.8-2g：0.1-0.3g：3mL；丙烯酸和2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮质量比为1：0.2-0.4；步骤S13中纤维粉末、组分A和组分B的用量比为1-3g：10-14g：10-20mL。

进一步地，防霉抗菌剂通过如下步骤制备

步骤S21、将椰子油和聚乙二醇加入三口烧瓶中，然后加入甲醇钠，设置温度为40℃、转速为300r/min，反应50-60min，反应结束，在40℃减压浓缩至体积不变，得到醇解椰油；将醇解椰子油和顺丁烯二酸酐加入三口烧瓶中，设置温度为75℃、转速为400r/min，反应1-3h，得到混合物a；在椰子油油脂分子中引入羟基，然后和顺丁烯二酸酐进行酯化反应，得到顺丁烯酸酐酯，顺丁烯二酸酐与醇类的酯化反应比较容易进行，同时没有水和其他小分子缩合物产生，因此反应速度较快且反应完全，椰子油油脂分子中含有月桂酸、心酸、和癸酸等，反应生成脂肪酸单甘油酯，具有良好的分散性和抗菌谱广和抑菌性能好等特点；

步骤S22、在圆底烧瓶中加入邻苯二胺和混合物a，然后加入多聚磷酸，设置温度为25℃、转速为400r/min搅拌10-15min，搅拌结束后放入微波炉内，先在输出功率为162W条件下反应2min，待反应物充分溶解后，再间歇式照射2-4次，每次2min，将得到的反应液冷却至室温，冷却后和等体积0℃的去离子水混合，用质量分数40％的碳酸氢钠溶液调至pH值为9-10，减压抽滤，将得到的滤饼用去离子水洗涤，在40℃干燥3-5h，最后用无水乙醇重结晶得防霉抗菌剂。在椰子油油脂分子中引入不饱和双键和羧基，制得混合物a，混合物a中的羧基和邻苯二胺分子中的两个氨基，在多聚磷酸的催化、微波间接照射合成作用下合成咪唑环的防霉抗菌剂，防霉抗菌剂的分子中含有苯并咪唑结构，具有优良的抗菌活性，赋予橡胶材料优良的防霉抗菌性能。

进一步地，步骤S21中椰子油、聚乙二醇和甲醇钠的质量比为1：1.1-1.3：0.1-0.3，醇解椰子油和顺丁烯二酸酐的用量比为10：2-4；步骤S22中邻苯二胺、混合物a和多聚磷酸的用量比为50-60mg：1g：8-12mL。

一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

第一步、按重量份称取原料；

第二步、设置温度为50-60℃，将天然橡胶与对叔丁基苯酚甲醛树脂加入开炼机中塑炼，向开炼机中加入凝胶、硬脂酸和促进剂DM，得到第一混合料；

第三步、将石蜡、轻质碳酸钙和防霉抗菌剂混合得到第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，待完全混合后加入工业硫磺，对其进行薄通3-5次，得到具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料。

本发明的有益效果：

将丙烯酰胺和聚乙烯醇在交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸钾组成的体系中发生自由基聚合反应，制得组分A，具有高弹性和抗疲劳性能，弱电解质在水溶液中不会完全电离，缠绕的链段有助于提高组分B的弹性，弱电解质间的静电和氢键作用，将丙烯酸和甲基丙烯酸聚乙二醇酯在带有相反电荷的弱电解质支化聚乙烯亚胺溶液中发生聚合反应，形成纳米尺寸的疏水聚电解质组分B，组分B具有高机械强度和高韧性；选择高强度碳纤维作为增强材料，组分A和组分B为基体，将组分A的高弹性和组分B的高韧性结合，从而赋予橡胶材料的高韧性和高弹性，同时碳纤维的增加，也提高了橡胶材料的耐磨性能。

在椰子油油脂分子中引入羟基，然后和顺丁烯二酸酐进行酯化反应，得到顺丁烯酸酐酯，顺丁烯二酸酐与醇类的酯化反应比较容易进行，同时没有水和其他小分子缩合物产生，因此反应速度较快且反应完全，椰子油油脂分子中含有月桂酸、心酸、和癸酸等，反应生成脂肪酸单甘油酯，具有良好的分散性和抗菌谱广和抑菌性能好等特点，在椰子油油脂分子中引入不饱和双键和羧基，制得混合物a，混合物a中的羧基和邻苯二胺分子中的两个氨基，在多聚磷酸的催化、微波间接照射合成作用下合成咪唑环的防霉抗菌剂，防霉抗菌剂的分子中含有苯并咪唑结构，具有优良的抗菌活性，赋予橡胶材料优良的防霉抗菌性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，包括如下重量份原料：

天然橡胶100份、对叔丁基苯酚甲醛树脂20份、凝胶40份、硬脂酸30份、促进剂DM0.1份、石蜡10份、轻质碳酸钙3份、防霉抗菌剂0.5份和工业硫磺4份；

该具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，通过如下步骤制备：

第一步、按重量份称取原料；

第二步、设置温度为50℃，将天然橡胶与对叔丁基苯酚甲醛树脂加入开炼机中塑炼，向开炼机中加入凝胶、硬脂酸和促进剂DM，得到第一混合料；

第三步、将石蜡、轻质碳酸钙和防霉抗菌剂混合得到第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，待完全混合后加入工业硫磺，对其进行薄通3次，得到具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料。

其中，石蜡通过如下步骤制备：

步骤S11、将聚乙烯醇加入去离子水中，设置温度为90℃、转速为300r/min，搅拌10min后冷却至室温，加入丙烯酰胺，然后依次加入过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚体溶液，将温度设置为55℃保持转速不变，反应3h，得到组分A；

步骤S12、将丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯和支化聚乙烯亚胺，加入去离子水中，设置温度为25℃、转速为400r/min，搅拌10min，然后加入2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮继续搅拌50min，得到组分B；

步骤S13、将强度为6k的碳纤维剪成1cm，在质量分数70％的硝酸溶液中浸泡4h，取出烘干，然后研磨成1mm的纤维粉末，将得到的纤维粉末、组分A和组分B混合，设置温度为40℃、转速为400r/min，搅拌30min，然后在紫外线照射条件下反应2h，然后在50℃干燥至恒重，得到石蜡。

其中，步骤S11中聚乙烯醇、去离子水、丙烯酰胺、过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的用量比为10g：90mL：2g：4g：0.2mg；步骤S12中丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、支化聚乙烯亚胺和去离子水的用量比为1g：1.8g：0.1g：3mL；丙烯酸和2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮质量比为1：0.2；步骤S13中纤维粉末、组分A和组分B的用量比为1g：10g：10mL。

其中，防霉抗菌剂通过如下步骤制备

步骤S21、将椰子油和聚乙二醇加入三口烧瓶中，然后加入甲醇钠，设置温度为40℃、转速为300r/min，反应50min，反应结束，在40℃减压浓缩至体积不变，得到醇解椰油；将醇解椰子油和顺丁烯二酸酐加入三口烧瓶中，设置温度为75℃、转速为400r/min，反应1h，得到混合物a；

步骤S22、在圆底烧瓶中加入邻苯二胺和混合物a，然后加入多聚磷酸，设置温度为25℃、转速为400r/min搅拌10min，搅拌结束后放入微波炉内，先在输出功率为162W条件下反应2min，待反应物充分溶解后，再间歇式照射2次，每次2min，将得到的反应液冷却至室温，冷却后和等体积0℃的去离子水混合，用质量分数40％的碳酸氢钠溶液调至pH值为9，减压抽滤，将得到的滤饼用去离子水洗涤，在40℃干燥3h，最后用无水乙醇重结晶得防霉抗菌剂。

其中，步骤S21中椰子油、聚乙二醇和甲醇钠的质量比为1：1.1：0.1，醇解椰子油和顺丁烯二酸酐的用量比为5：1；步骤S22中邻苯二胺、混合物a和多聚磷酸的用量比为50mg：1g：8mL。

实施例2

一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，包括如下重量份原料：

天然橡胶150份、对叔丁基苯酚甲醛树脂25份、凝胶45份、硬脂酸45份、促进剂DM0.2份、石蜡20份、轻质碳酸钙6份、防霉抗菌剂0.8份和工业硫磺7份；

该具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，通过如下步骤制备：

第一步、按重量份称取原料；

第二步、设置温度为55℃，将天然橡胶与对叔丁基苯酚甲醛树脂加入开炼机中塑炼，向开炼机中加入凝胶、硬脂酸和促进剂DM，得到第一混合料；

第三步、将石蜡、轻质碳酸钙和防霉抗菌剂混合得到第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，待完全混合后加入工业硫磺，对其进行薄通4次，得到具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料。

其中，石蜡通过如下步骤制备：

步骤S11、将聚乙烯醇加入去离子水中，设置温度为90℃、转速为300r/min，搅拌10min后冷却至室温，加入丙烯酰胺，然后依次加入过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚体溶液，将温度设置为55℃保持转速不变，反应3h，得到组分A；

步骤S12、将丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯和支化聚乙烯亚胺，加入去离子水中，设置温度为25℃、转速为400r/min，搅拌12min，然后加入2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮继续搅拌50-60min，得到组分B；

步骤S13、将强度为6k的碳纤维剪成1cm，在质量分数70％的硝酸溶液中浸泡4h，取出烘干，然后研磨成1mm的纤维粉末，将得到的纤维粉末、组分A和组分B混合，设置温度为40℃、转速为400r/min，搅拌30min，然后在紫外线照射条件下反应2h，然后在50℃干燥至恒重，得到石蜡。

其中，步骤S11中聚乙烯醇、去离子水、丙烯酰胺、过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的用量比为10g：90mL：2g：4g：0.22mg；步骤S12中丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、支化聚乙烯亚胺和去离子水的用量比为1g：1.9g：0.2g：3mL；丙烯酸和2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮质量比为1：0.3；步骤S13中纤维粉末、组分A和组分B的用量比为2g：12g：15mL。

其中，防霉抗菌剂通过如下步骤制备

步骤S21、将椰子油和聚乙二醇加入三口烧瓶中，然后加入甲醇钠，设置温度为40℃、转速为300r/min，反应55min，反应结束，在40℃减压浓缩至体积不变，得到醇解椰油；将醇解椰子油和顺丁烯二酸酐加入三口烧瓶中，设置温度为75℃、转速为400r/min，反应2h，得到混合物a；

步骤S22、在圆底烧瓶中加入邻苯二胺和混合物a，然后加入多聚磷酸，设置温度为25℃、转速为400r/min搅拌12min，搅拌结束后放入微波炉内，先在输出功率为162W条件下反应2min，待反应物充分溶解后，再间歇式照射3次，每次2min，将得到的反应液冷却至室温，冷却后和等体积0℃的去离子水混合，用质量分数40％的碳酸氢钠溶液调至pH值为9，减压抽滤，将得到的滤饼用去离子水洗涤，在40℃干燥4h，最后用无水乙醇重结晶得防霉抗菌剂。

其中，步骤S21中椰子油、聚乙二醇和甲醇钠的质量比为1：1.2：0.2，醇解椰子油和顺丁烯二酸酐的用量比为10：3；步骤S22中邻苯二胺、混合物a和多聚磷酸的用量比为55mg：1g：15mL。

实施例3

一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，包括如下重量份原料：

天然橡胶200份、对叔丁基苯酚甲醛树脂30份、凝胶50份、硬脂酸60份、促进剂DM0.3份、石蜡30份、轻质碳酸钙10份、防霉抗菌剂1份和工业硫磺10份；

该具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，通过如下步骤制备：

第一步、按重量份称取原料；

第二步、设置温度为60℃，将天然橡胶与对叔丁基苯酚甲醛树脂加入开炼机中塑炼，向开炼机中加入凝胶、硬脂酸和促进剂DM，得到第一混合料；

第三步、将石蜡、轻质碳酸钙和防霉抗菌剂混合得到第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，待完全混合后加入工业硫磺，对其进行薄通5次，得到具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料。

其中，石蜡通过如下步骤制备：

步骤S11、将聚乙烯醇加入去离子水中，设置温度为90℃、转速为300r/min，搅拌10min后冷却至室温，加入丙烯酰胺，然后依次加入过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚体溶液，将温度设置为55℃保持转速不变，反应3h，得到组分A；

步骤S12、将丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯和支化聚乙烯亚胺，加入去离子水中，设置温度为25℃、转速为400r/min，搅拌15min，然后加入2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮继续搅拌60min，得到组分B；

步骤S13、将强度为6k的碳纤维剪成1cm，在质量分数70％的硝酸溶液中浸泡4h，取出烘干，然后研磨成2mm的纤维粉末，将得到的纤维粉末、组分A和组分B混合，设置温度为40℃、转速为400r/min，搅拌30min，然后在紫外线照射条件下反应2h，然后在50℃干燥至恒重，得到石蜡。

其中，步骤S11中聚乙烯醇、去离子水、丙烯酰胺、过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的用量比为10g：90mL：2g：4g：0.23mg；步骤S12中丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、支化聚乙烯亚胺和去离子水的用量比为1g：2g：0.3g：3mL；丙烯酸和2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮质量比为1：0.4；步骤S13中纤维粉末、组分A和组分B的用量比为3g：14g：20mL。

其中，防霉抗菌剂通过如下步骤制备

步骤S21、将椰子油和聚乙二醇加入三口烧瓶中，然后加入甲醇钠，设置温度为40℃、转速为300r/min，反应60min，反应结束，在40℃减压浓缩至体积不变，得到醇解椰油；将醇解椰子油和顺丁烯二酸酐加入三口烧瓶中，设置温度为75℃、转速为400r/min，反应3h，得到混合物a；

步骤S22、在圆底烧瓶中加入邻苯二胺和混合物a，然后加入多聚磷酸，设置温度为25℃、转速为400r/min搅拌15min，搅拌结束后放入微波炉内，先在输出功率为162W条件下反应2min，待反应物充分溶解后，再间歇式照射4次，每次2min，将得到的反应液冷却至室温，冷却后和等体积0℃的去离子水混合，用质量分数40％的碳酸氢钠溶液调至pH值为10，减压抽滤，将得到的滤饼用去离子水洗涤，在40℃干燥5h，最后用无水乙醇重结晶得防霉抗菌剂。

其中，步骤S21中椰子油、聚乙二醇和甲醇钠的质量比为1：1.3：0.3，醇解椰子油和顺丁烯二酸酐的用量比为10：4；步骤S22中邻苯二胺、混合物a和多聚磷酸的用量比为60mg：1g：12mL。

对比例1

橡胶材料，通过如下步骤制备：

第一步、按重量份称取原料：天然橡胶100份、对叔丁基苯酚甲醛树脂20份、凝胶40份、硬脂酸30份、促进剂DM0.1份、轻质碳酸钙3份、防霉抗菌剂0.5份和工业硫磺4份；

第二步、设置温度为50℃，将天然橡胶与对叔丁基苯酚甲醛树脂加入开炼机中塑炼，向开炼机中加入凝胶、硬脂酸和促进剂DM，得到第一混合料；

第三步、将轻质碳酸钙和防霉抗菌剂混合得到第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，待完全混合后加入工业硫磺，对其进行薄通3次，得到具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料。

其中，防霉抗菌剂通过如下步骤制备

步骤S21、将椰子油和聚乙二醇加入三口烧瓶中，然后加入甲醇钠，设置温度为40℃、转速为300r/min，反应50min，反应结束，在40℃减压浓缩至体积不变，得到醇解椰油；将醇解椰子油和顺丁烯二酸酐加入三口烧瓶中，设置温度为75℃、转速为400r/min，反应1h，得到混合物a；

步骤S22、在圆底烧瓶中加入邻苯二胺和混合物a，然后加入多聚磷酸，设置温度为25℃、转速为400r/min搅拌10min，搅拌结束后放入微波炉内，先在输出功率为162W条件下反应2min，待反应物充分溶解后，再间歇式照射2次，每次2min，将得到的反应液冷却至室温，冷却后和等体积0℃的去离子水混合，用质量分数40％的碳酸氢钠溶液调至pH值为9，减压抽滤，将得到的滤饼用去离子水洗涤，在40℃干燥3h，最后用无水乙醇重结晶得防霉抗菌剂。

其中，步骤S21中椰子油、聚乙二醇和甲醇钠的质量比为1：1.1：0.1，醇解椰子油和顺丁烯二酸酐的用量比为5：1；步骤S22中邻苯二胺、混合物a和多聚磷酸的用量比为50mg：1g：8mL。

对比例2

性橡胶材料，通过如下步骤制备：

第一步、按重量份称取原料：天然橡胶100份、对叔丁基苯酚甲醛树脂20份、凝胶40份、硬脂酸30份、促进剂DM0.1份、石蜡10份、轻质碳酸钙3份和工业硫磺4份；

第二步、设置温度为50℃，将天然橡胶与对叔丁基苯酚甲醛树脂加入开炼机中塑炼，向开炼机中加入凝胶、硬脂酸和促进剂DM，得到第一混合料；

第三步、将石蜡和轻质碳酸钙混合得到第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，待完全混合后加入工业硫磺，对其进行薄通3次，得到具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料。

其中，石蜡通过如下步骤制备：

步骤S11、将聚乙烯醇加入去离子水中，设置温度为90℃、转速为300r/min，搅拌10min后冷却至室温，加入丙烯酰胺，然后依次加入过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚体溶液，将温度设置为55℃保持转速不变，反应3h，得到组分A；

步骤S12、将丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯和支化聚乙烯亚胺，加入去离子水中，设置温度为25℃、转速为400r/min，搅拌10min，然后加入2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮继续搅拌50min，得到组分B；

步骤S13、将强度为6k的碳纤维剪成1cm，在质量分数70％的硝酸溶液中浸泡4h，取出烘干，然后研磨成1mm的纤维粉末，将得到的纤维粉末、组分A和组分B混合，设置温度为40℃、转速为400r/min，搅拌30min，然后在紫外线照射条件下反应2h，然后在50℃干燥至恒重，得到石蜡。

其中，步骤S11中聚乙烯醇、去离子水、丙烯酰胺、过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的用量比为10g：90mL：2g：4g：0.2mg；步骤S12中丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、支化聚乙烯亚胺和去离子水的用量比为1g：1.8g：0.1g：3mL；丙烯酸和2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮质量比为1：0.2；步骤S13中纤维粉末、组分A和组分B的用量比为1g：10g：10mL。

对实施例1-3和对比例1-2制得的橡胶材料进行性能测试，首先将实施例1-3和对比例1-2制得的橡胶材料制成2mm的样片，至于霉菌试验箱中进行试验，按照HB5830.13检测其霉菌等级，同时按照GB/T1040检测其拉伸强度和断裂伸长率，其中各测试结果如下表1所示：

表1

从上表1可知本发明制得的具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，防霉抗菌性能和韧性优异，将组分A的高弹性和组分B的高韧性结合，从而赋予橡胶材料的高韧性和高弹性，同时碳纤维的增加，也提高了橡胶材料的耐磨性能。椰子油油脂分子中含有月桂酸、心酸、和癸酸等，反应生成脂肪酸单甘油酯，具有良好的分散性和抗菌谱广和抑菌性能好等特点，防霉抗菌剂的分子中含有苯并咪唑结构，具有优良的抗菌活性，赋予橡胶材料优良的防霉抗菌性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，其特征在于，包括如下重量份原料：

天然橡胶100-200份、对叔丁基苯酚甲醛树脂20-30份、凝胶40-50份、硬脂酸30-60份、促进剂DM0.1-0.3份、石蜡10-30份、轻质碳酸钙3-10份、防霉抗菌剂0.5-1份和工业硫磺4-10份；

该具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，通过如下步骤制备：

第一步、按重量份称取原料；

第二步、设置温度为50-60℃，将天然橡胶与对叔丁基苯酚甲醛树脂加入开炼机中塑炼，向开炼机中加入凝胶、硬脂酸和促进剂DM，得到第一混合料；

第三步、将石蜡、轻质碳酸钙和防霉抗菌剂混合得到第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，待完全混合后加入工业硫磺，对其进行薄通3-5次，得到具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料。

2.根据权利要求1所述的一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，其特征在于，石蜡通过如下步骤制备：

步骤S11、将聚乙烯醇加入去离子水中，设置温度为90℃、转速为300r/min，搅拌10min后冷却至室温，加入丙烯酰胺，然后依次加入过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚体溶液，将温度设置为55℃保持转速不变，反应3h，得到组分A；

步骤S12、将丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯和支化聚乙烯亚胺，加入去离子水中，设置温度为25℃、转速为400r/min，搅拌10-15min，然后加入2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮继续搅拌50-60min，得到组分B；

步骤S13、将强度为6k的碳纤维剪成1cm，在质量分数70％的硝酸溶液中浸泡4h，取出烘干，然后研磨成1-2mm的纤维粉末，将得到的纤维粉末、组分A和组分B混合，设置温度为40℃、转速为400r/min，搅拌30min，然后在紫外线照射条件下反应2h，然后在50℃干燥至恒重，得到石蜡。

3.根据权利要求2所述的一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，其特征在于，步骤S11中聚乙烯醇、去离子水、丙烯酰胺、过硫酸钾和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的用量比为10g：90mL：2g：4g：0.2-0.23mg；步骤S12中丙烯酸、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、支化聚乙烯亚胺和去离子水的用量比为1g：1.8-2g：0.1-0.3g：3mL；丙烯酸和2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮质量比为1：0.2-0.4；步骤S13中纤维粉末、组分A和组分B的用量比为1-3g：10-14g：10-20mL。

4.根据权利要求1所述的一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，其特征在于，防霉抗菌剂通过如下步骤制备

步骤S21、将椰子油和聚乙二醇加入三口烧瓶中，然后加入甲醇钠，设置温度为40℃、转速为300r/min，反应50-60min，反应结束，在40℃减压浓缩至体积不变，得到醇解椰油；将醇解椰子油和顺丁烯二酸酐加入三口烧瓶中，设置温度为75℃、转速为400r/min，反应1-3h，得到混合物a；

步骤S22、在圆底烧瓶中加入邻苯二胺和混合物a，然后加入多聚磷酸，设置温度为25℃、转速为400r/min搅拌10-15min，搅拌结束后放入微波炉内，先在输出功率为162W条件下反应2min，待反应物充分溶解后，再间歇式照射2-4次，每次2min，将得到的反应液冷却至室温，冷却后和等体积0℃的去离子水混合，用质量分数40％的碳酸氢钠溶液调至pH值为9-10，减压抽滤，将得到的滤饼用去离子水洗涤，在40℃干燥3-5h，最后用无水乙醇重结晶得防霉抗菌剂。

5.根据权利要求4所述的一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料，其特征在于，步骤S21中椰子油、聚乙二醇和甲醇钠的质量比为1：1.1-1.3：0.1-0.3，醇解椰子油和顺丁烯二酸酐的用量比为10：2-4；步骤S22中邻苯二胺、混合物a和多聚磷酸的用量比为50-60mg：1g：8-12mL。

6.根据权利要求1所述的一种具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步、按重量份称取原料；

第二步、设置温度为50-60℃，将天然橡胶与对叔丁基苯酚甲醛树脂加入开炼机中塑炼，向开炼机中加入凝胶、硬脂酸和促进剂DM，得到第一混合料；

第三步、将石蜡、轻质碳酸钙和防霉抗菌剂混合得到第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，待完全混合后加入工业硫磺，对其进行薄通3-5次，得到具有防霉抗菌性能的高韧性橡胶材料。