CN113583316A - 一种耐水抗污染橡胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐水抗污染橡胶材料及其制备方法。本发明先用三烯丙基异氰尿酸酯对氯丁橡胶进行硫化后得硫化氯丁橡胶，然后将硫化氯丁橡胶和淀粉反应后得淀粉接枝硫化氯丁橡胶，用炭黑和丙烯酸钠的复合物对淀粉接枝硫化氯丁橡胶进行改性得复合橡胶，然后将甲基丙烯酸二甲胺乙酯和氯化苄与蜗牛粘液与丝素蛋白的混合物进行亲核反应，得嵌段蜗牛丝素蛋白，再与复合橡胶混合制得耐水抗污染橡胶材料。本发明制备的耐水抗污染橡胶材料具有吸水、耐磨、抗菌和柔韧的效果。
Description
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体为一种耐水抗污染橡胶材料及其制备方法。
背景技术
橡胶具有很多优良的性质，如良好的力学性能，无毒，优良的生物相容性等，十分适用于各行各业，随着科学技术的发展，当橡胶材料在人体相接触的过程中，细菌可能会通过多种渠道入侵，容易引起细菌感染，本发明制备的耐水抗污染橡胶材料应用在手机壳上时，常常与人手接触，不仅能够起到抗菌作用，还能吸收人紧张时手心产生的汗液，并且具有一定的耐磨性和柔性，在使用过程中享受较高的舒适度。所以制备一种具有吸水、耐磨、抗菌和柔韧效果的耐水抗污染橡胶材料是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐水抗污染橡胶材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种耐水抗污染橡胶材料，按重量份数计，主要包括：
60～80份复合橡胶、40～50份嵌段蜗牛丝素蛋白、10～15份固化剂。
进一步的，所述嵌段蜗牛丝素蛋白包括蜗牛丝素蛋白、甲基丙烯酸二甲胺乙酯、氯化苄；所述固化剂为乙烯基三胺、间苯二胺中的一种。
进一步的，所述复合橡胶包括淀粉接枝硫化氯丁橡胶、炭黑丙烯酸钠复合物。
进一步的，所述淀粉接枝硫化氯丁橡胶是由淀粉水溶液和硫化氯丁橡胶胶乳共混后，用氯化钙溶液絮凝后制得。
进一步的，所述炭黑丙烯酸钠复合物是由炭黑和丙烯酸钠通过氢氧化钠原位反应混炼制得。
进一步的，一种耐水抗污染橡胶材料的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：
(1)淀粉接枝硫化氯丁橡胶的制备：将淀粉水溶液和硫化氯丁橡胶胶乳共混后，再用氯化钙溶液絮凝后制得；
(2)复合橡胶的制备：将淀粉接枝硫化氯丁橡胶和炭黑丙烯酸钠复合物一起在双辊开炼机上混炼均匀，制得复合橡胶；
(3)嵌段蜗牛丝素蛋白的制备：将蜗牛粘液和丝素蛋白共混后，加入甲基丙烯酸二甲胺乙酯和氯化苄进行亲核反应，制得嵌段蜗牛丝素蛋白；
(4)耐水抗污染橡胶材料的制备：将复合橡胶和嵌段蜗牛丝素蛋白混合后，通过固化剂固化后制得。
进一步的，上述步骤(1)中淀粉接枝硫化氯丁橡胶的制备方法为：调节流变仪温度上升至50～60℃，转速为45r/min，加入氯丁橡胶，混炼均匀后加入氯丁橡胶质量0.3～0.5倍的三烯丙基异氰尿酸酯进行硫化，控制排胶温度为90～100℃，排出后的硫化胶料备用；将质量分数为2％的淀粉水溶液置于95～100℃的恒温水浴中搅拌30～40min，得到充分糊化的淀粉胶体液，然后将备用的硫化胶料和淀粉胶体液按质量比2:1～3:1共混搅拌30～40min，然后加入硫化胶料质量0.3～0.5倍的质量分数为0.01～0.015的氯化钙溶液使其絮凝15～20min，再用去离子水洗涤絮凝物3～5次，将所得絮凝物置于60～70℃下干燥，制得淀粉接枝硫化氯丁橡胶。
进一步的，上述步骤(2)中复合橡胶的制备方法为：将炭黑和丙烯酸钠按质量比1:2～1:3在双辊上混合塑炼，然后加入炭黑质量0.2～0.3倍的氢氧化钠继续混炼4～5min，待其分散均匀后以5ml/min加入炭黑质量0.2～0.3倍的过氧化二异丙苯进行混炼6～7min后，得炭黑丙烯酸钠复合物备用；然后将淀粉接枝硫化氯丁橡胶置于双辊开炼机上塑炼2～3min，之后加入淀粉接枝硫化氯丁橡胶质量0.5～0.6倍的炭黑丙烯酸钠复合物一起混炼5～6min，最后加入淀粉接枝硫化氯丁橡胶质量0.02～0.05倍的氧化锌混炼4～5min，制得复合橡胶。
进一步的，上述步骤(3)中嵌段蜗牛丝素蛋白的制备方法为：按重量份数计，称取50～60份蚕茧，用清水洗净，脱胶处理2～3次，在55～60℃下烘干，得到丝素蛋白纤维，将氯化钙、乙醇和去离子水按质量比1:2:8～1:2:10混合制得混合溶液，在70～75℃下加入丝素蛋白纤维溶解，然后用纤维素透析袋透析70～72h，再经60～70℃蒸发浓缩得到质量分数为3％的丝素蛋白溶液备用；将蜗牛粘液在高速离心机中以4000～4500rpm的转速下，在离心管中离心蜗牛粘液5～8min，弃去底层沉淀和杂质并重新注入截留分子量为3.5kDa的超滤离心管中，在10000～15000rpm的转速下离心5～8min，收集上层截留的质量分数为0.5％蜗牛蛋白粘液，以蜗牛蛋白粘液的质量分数为基准，将丝素蛋白溶液和去离子水稀释，控制丝素蛋白溶液的质量分数为0.5％，将质量分数0.5％蜗牛蛋白粘液和质量分数为0.5％的丝素蛋白溶液按质量比2:1～3:1混合均匀后，再加入丝素蛋白溶液质量0.3～0.5倍的甲基丙烯酸二甲胺乙酯和丝素蛋白溶液质量0.2～0.4倍的氯化苄一起混合搅拌均匀，经-40～-50℃下冷冻干燥2～4h后制成嵌段蜗牛丝素蛋白。
进一步的，上述步骤(4)中耐水抗污染橡胶材料的制备方法为：将复合橡胶和嵌段蜗牛丝素蛋白按质量比2:1～3:1放置于双辊开炼机室温下共混1～2min，然后加入质量分数为0.8％的含氢硅油共混5～7min，将混合好的耐水抗污染橡胶材料放入厚度为1～2mm的铁板模具中，用复合橡胶质量0.2～0.3倍的乙烯基三胺在20～25℃下固化20～24h后，制得耐水抗污染橡胶材料。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明首先用三烯丙基异氰尿酸酯对氯丁橡胶进行硫化后得硫化氯丁橡胶，然后将硫化氯丁橡胶和淀粉反应，硫化氯丁橡胶分子链上的烯丙基氯基团和淀粉分子中的羟基基团发生化学反应，将淀粉接枝到硫化氯丁橡胶上，能够提高硫化氯丁橡胶分子链之间的相互作用，从而提高力学性能，然后用炭黑和丙烯酸钠的复合物对淀粉接枝硫化氯丁橡胶进行改性，炭黑丙烯酸钠复合物在硫化氯丁橡胶中呈现分散形式，产生可移动的钠离子，并且硫化氯丁橡胶网络结构上覆盖的带负电的羧基离子能够在吸引钠离子的同时还能在排斥力的作用下使网格结构扩张，使得钠离子大部分存在于网络结构里，因此小部分散落的钠离子与网络内部的钠离子浓度不相等从而产生渗透压，在渗透压的作用下，水分子能够向橡胶网络内渗透，达到吸水性能，应用在手机壳上时能够吸掉手上的水分，由于氯丁橡胶分子链上的碳自由基的移动性会受到临近分子链的限制，而炭黑丙烯酸钠复合物使硫化氯丁橡胶中的双键打开，并且通过接枝共聚合能够在碳自由基之间架桥来进一步促成硫化氯丁橡胶的交联，形成网络结构，并且在淀粉的引发下，还能生成少部分的聚丙烯酸钠短链架构，形成的网格结构能够和硫化氯丁橡胶的交联网格结构交叉起来，达到更为密集的网络结构，提高材料的耐磨性能。
其次将蜗牛粘液与丝素蛋白共混后制得蜗牛丝素蛋白，其表面存在由蜗牛粘液里的糖蛋白和碳酸钙结合形成的球形颗粒，丝素蛋白聚集在球形颗粒的四周，形成环状，构成网状结构，且较为独立，然后用甲基丙烯酸二甲胺乙酯和氯化苄通过亲核反应与蜗牛丝素蛋白结合，甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯化苄复合物通过不饱和双键嵌入网状结构中，当嵌段蜗牛丝素蛋白和复合橡胶结合后，甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯化苄复合物能够和复合橡胶发生自由基聚合，使复合橡胶表面接枝上蜗牛丝素蛋白，且蜗牛丝素蛋白中的纤维状蛋白质丝素蛋白分子链的羧端基和复合橡胶分子发生作用，使甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯化苄复合物裸露在表面，致使少量蛋白质酰胺随着蜗牛丝素蛋白的增加而增强，从而提高材料的抗菌性，并且嵌段蜗牛丝素蛋白和复合橡胶结合后的分子链得以充分的伸展，二者分子链段作用力升高，显示出更多的纤维特性，使体系的刚性减弱，柔性增强。
最后将其制备的橡胶材料应用在手机套上，硫化氯丁橡胶中的三烯丙基异氰尿酸酯能够在与橡胶分子接枝时消耗部分橡胶分子的自由基，使三烯丙基异氰尿酸酯的双键与橡胶发生交联反应占主导地位，形成活性剂桥键，从而提高交联效率，促进反应的进行，并且还能和蜗牛丝素蛋白大分子链化学交联形成相互缠绕的三维网状结构，促进体系的网状结构更为密集，空隙减小，提高体系的耐磨性，保护手机掉落，不受伤害。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的耐水抗污染橡胶材料的各指标测试方法如下：
将实施例1、实施例2、对比例1组分制备的橡胶材料进行吸水性能测试；将各三种组分制得的橡胶材料分别制成(20±2mm)×(20±2mm)×2mm浸水试样，将试样浸泡在300ml去离子水中，相同时间内取出试样用滤纸轻轻吸干试样表面水分称其质量，计算出各试样的体积吸水率，公式为ΔV＝(m3－m4)－(m1－m2)/m1－m2×100％，吸水率越高，吸水性能越好，具体数据见表一。
将实施例1、实施例2、对比例1组分制备的橡胶材料进行拉伸性能测试；参照GB/T528-2009通过万能拉伸试验机进行检测，设置转速为500mm/min，记录上述三种组分的橡胶材料的拉伸强度，拉伸强度越高，则柔韧性越好，具体数据见表二。
实施例1
一种耐水抗污染橡胶材料，按重量份数计，主要包括：80份复合橡胶、50份嵌段蜗牛丝素蛋白、15份固化剂。
一种耐水抗污染橡胶材料的制备方法，所述耐水抗污染橡胶材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)淀粉接枝硫化氯丁橡胶的制备：将淀粉水溶液和硫化氯丁橡胶胶乳共混后，再用氯化钙溶液絮凝后制得；
(2)复合橡胶的制备：将淀粉接枝硫化氯丁橡胶和炭黑丙烯酸钠复合物一起在双辊开炼机上混炼均匀，制得复合橡胶；
(3)嵌段蜗牛丝素蛋白的制备：将蜗牛粘液和丝素蛋白共混后，加入甲基丙烯酸二甲胺乙酯和氯化苄进行亲核反应，制得嵌段蜗牛丝素蛋白；
(4)耐水抗污染橡胶材料的制备：将复合橡胶和嵌段蜗牛丝素蛋白混合后，通过固化剂固化后制得。
进一步的，上述步骤(1)中淀粉接枝硫化氯丁橡胶的制备方法为：调节流变仪温度上升至60℃，转速为45r/min，加入氯丁橡胶，混炼均匀后加入氯丁橡胶质量0.5倍的三烯丙基异氰尿酸酯进行硫化，控制排胶温度为100℃，排出后的硫化胶料备用；将质量分数为2％的淀粉水溶液置于100℃的恒温水浴中搅拌40min，得到充分糊化的淀粉胶体液，然后将备用的硫化胶料和淀粉胶体液按质量比3:1共混搅拌40min，然后加入硫化胶料质量0.5倍的质量分数为0.015的氯化钙溶液使其絮凝20min，再用去离子水洗涤絮凝物5次，将所得絮凝物置于70℃下干燥，制得淀粉接枝硫化氯丁橡胶。
进一步的，上述步骤(2)中复合橡胶的制备方法为：将炭黑和丙烯酸钠按质量比1:3在双辊上混合塑炼，然后加入炭黑质量0.3倍的氢氧化钠继续混炼5min，待其分散均匀后以5ml/min加入炭黑质量0.3倍的过氧化二异丙苯进行混炼7min后，得炭黑丙烯酸钠复合物备用；然后将淀粉接枝硫化氯丁橡胶置于双辊开炼机上塑炼3min，之后加入淀粉接枝硫化氯丁橡胶质量0.6倍的炭黑丙烯酸钠复合物一起混炼6min，最后加入淀粉接枝硫化氯丁橡胶质量0.05倍的氧化锌混炼5min，制得复合橡胶。
进一步的，上述步骤(3)中嵌段蜗牛丝素蛋白的制备方法为：按重量份数计，称取60份蚕茧，用清水洗净，脱胶处理3次，在60℃下烘干，得到丝素蛋白纤维，将氯化钙、乙醇和去离子水按质量比1:2:10混合制得混合溶液，在75℃下加入丝素蛋白纤维溶解，然后用纤维素透析袋透析72h，再经70℃蒸发浓缩得到质量分数为3％的丝素蛋白溶液备用；将蜗牛粘液在高速离心机中以4500rpm的转速下，在离心管中离心蜗牛粘液8min，弃去底层沉淀和杂质并重新注入截留分子量为3.5kDa的超滤离心管中，在15000rpm的转速下离心8min，收集上层截留的质量分数为0.5％蜗牛蛋白粘液，以蜗牛蛋白粘液的质量分数为基准，将丝素蛋白溶液和去离子水稀释，控制丝素蛋白溶液的质量分数为0.5％，将质量分数0.5％蜗牛蛋白粘液和质量分数为0.5％的丝素蛋白溶液按质量比3:1混合均匀后，再加入丝素蛋白溶液质量0.5倍的甲基丙烯酸二甲胺乙酯和丝素蛋白溶液质量0.4倍的氯化苄一起混合搅拌均匀，经-50℃下冷冻干燥4h后制成嵌段蜗牛丝素蛋白。
进一步的，上述步骤(4)中耐水抗污染橡胶材料的制备方法为：将复合橡胶和嵌段蜗牛丝素蛋白按质量比3:1放置于双辊开炼机室温下共混2min，然后加入质量分数为0.8％的含氢硅油共混7min，将混合好的耐水抗污染橡胶材料放入厚度为2mm的铁板模具中，用复合橡胶质量0.3倍的乙烯基三胺在25℃下固化24h后，制得耐水抗污染橡胶材料。
实施例2
一种耐水抗污染橡胶材料，按重量份数计，主要包括：60份复合橡胶、40份嵌段蜗牛丝素蛋白、10份固化剂。
一种耐水抗污染橡胶材料的制备方法，所述耐水抗污染橡胶材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)淀粉接枝硫化氯丁橡胶的制备：将淀粉水溶液和硫化氯丁橡胶胶乳共混后，再用氯化钙溶液絮凝后制得；
(2)复合橡胶的制备：将淀粉接枝硫化氯丁橡胶和炭黑丙烯酸钠复合物一起在双辊开炼机上混炼均匀，制得复合橡胶；
(3)嵌段蜗牛丝素蛋白的制备：将蜗牛粘液和丝素蛋白共混后，加入甲基丙烯酸二甲胺乙酯和氯化苄进行亲核反应，制得嵌段蜗牛丝素蛋白；
(4)耐水抗污染橡胶材料的制备：将复合橡胶和嵌段蜗牛丝素蛋白混合后，通过固化剂固化后制得。
进一步的，上述步骤(1)中淀粉接枝硫化氯丁橡胶的制备方法为：调节流变仪温度上升至50℃，转速为45r/min，加入氯丁橡胶，混炼均匀后加入氯丁橡胶质量0.3倍的三烯丙基异氰尿酸酯进行硫化，控制排胶温度为90℃，排出后的硫化胶料备用；将质量分数为2％的淀粉水溶液置于95℃的恒温水浴中搅拌30min，得到充分糊化的淀粉胶体液，然后将备用的硫化胶料和淀粉胶体液按质量比3:1共混搅拌30min，然后加入硫化胶料质量0.3倍的质量分数为0.01的氯化钙溶液使其絮凝15min，再用去离子水洗涤絮凝物3次，将所得絮凝物置于60℃下干燥，制得淀粉接枝硫化氯丁橡胶。
进一步的，上述步骤(2)中复合橡胶的制备方法为：将炭黑和丙烯酸钠按质量比1:2在双辊上混合塑炼，然后加入炭黑质量0.2倍的氢氧化钠继续混炼4min，待其分散均匀后以5ml/min加入炭黑质量0.2倍的过氧化二异丙苯进行混炼6min后，得炭黑丙烯酸钠复合物备用；然后将淀粉接枝硫化氯丁橡胶置于双辊开炼机上塑炼2min，之后加入淀粉接枝硫化氯丁橡胶质量0.5倍的炭黑丙烯酸钠复合物一起混炼5min，最后加入淀粉接枝硫化氯丁橡胶质量0.02倍的氧化锌混炼4min，制得复合橡胶。
进一步的，上述步骤(3)中嵌段蜗牛丝素蛋白的制备方法为：按重量份数计，称取50份蚕茧，用清水洗净，脱胶处理2次，在55℃下烘干，得到丝素蛋白纤维，将氯化钙、乙醇和去离子水按质量比1:2:8混合制得混合溶液，在70℃下加入丝素蛋白纤维溶解，然后用纤维素透析袋透析70h，再经60℃蒸发浓缩得到质量分数为3％的丝素蛋白溶液备用；将蜗牛粘液在高速离心机中以4000rpm的转速下，在离心管中离心蜗牛粘液5min，弃去底层沉淀和杂质并重新注入截留分子量为3.5kDa的超滤离心管中，在10000rpm的转速下离心5min，收集上层截留的质量分数为0.5％蜗牛蛋白粘液，以蜗牛蛋白粘液的质量分数为基准，将丝素蛋白溶液和去离子水稀释，控制丝素蛋白溶液的质量分数为0.5％，将质量分数0.5％蜗牛蛋白粘液和质量分数为0.5％的丝素蛋白溶液按质量比2:1混合均匀后，再加入丝素蛋白溶液质量0.3倍的甲基丙烯酸二甲胺乙酯和丝素蛋白溶液质量0.2倍的氯化苄一起混合搅拌均匀，经-40℃下冷冻干燥2h后制成嵌段蜗牛丝素蛋白。
进一步的，上述步骤(4)中耐水抗污染橡胶材料的制备方法为：将复合橡胶和嵌段蜗牛丝素蛋白按质量比2:1放置于双辊开炼机室温下共混1min，然后加入质量分数为0.8％的含氢硅油共混5min，将混合好的耐水抗污染橡胶材料放入厚度为1mm的铁板模具中，用复合橡胶质量0.2倍的乙烯基三胺在20℃下固化20h后，制得耐水抗污染橡胶材料。
对比例1：
对比例1的处方组成同实施例1。该耐水抗污染橡胶材料的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(2)的制备过程，其余制备步骤同实施例1。
对比例2：
对比例1的处方组成同实施例1。该耐水抗污染橡胶材料的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(3)的制备过程，其余制备步骤同实施例1。
试验例1：
将实施例1、实施例2、对比例1组分制备的橡胶材料进行吸水性能测试；将各三种组分制得的橡胶材料分别制成(20±2mm)×(20±2mm)×2mm浸水试样，将试样浸泡在300ml去离子水中，相同时间内取出试样用滤纸轻轻吸干试样表面水分称其质量，计算出各试样的体积吸水率；
公式为：
其中：m1→浸泡前试样在空气中的质量；
m2→浸泡前试样在去离子水中的质量；
m3→浸泡后试样在空气中的质量；
m4→浸泡后试样在去离子水中的质量。
表一
| 体积吸水率(％) | |
| 实施例1 | 76 |
| 实施例2 | 70 |
| 对比例1 | 34 |
由上表可知，实施例1和实施例2制备的橡胶材料吸水性能较好，对比例1制备的橡胶材料效果不佳，说明炭黑丙烯酸钠复合物在硫化氯丁橡胶中呈现分散形式，产生可移动的钠离子，并且硫化氯丁橡胶网络结构上覆盖的带负电的羧基离子能够在吸引钠离子的同时还能在排斥力的作用下使网格结构扩张，使得钠离子大部分存在于网络结构里，因此小部分散落的钠离子与网络内部的钠离子浓度不相等从而产生渗透压，在渗透压的作用下，水分子能够向橡胶网络内渗透，达到吸水性能，应用在手机壳上时能够吸掉手上的水分。
试验例2：
将实施例1、实施例2、对比例1组分制备的橡胶材料进行拉伸性能测试；参照GB/T528-2009通过万能拉伸试验机进行检测，设置转速为500mm/min，记录上述三种组分的橡胶材料的拉伸强度。
表二
| 拉伸强度(MPa) | |
| 实施例1 | 86 |
| 实施例2 | 82 |
| 对比例2 | 53 |
由上表可知，实施例1和实施例2的拉伸强度相对较高，对比例2的拉伸强度不明显，说明嵌段蜗牛丝素蛋白大分子链在复合橡胶中化学交联形成相互缠绕的三维网状结构，分子链得以充分的伸展，二者分子链段作用力升高，显示出更多的纤维特性，使体系的刚性减弱，柔性增强，同时促进体系的网状结构更为密集，空隙减小，提高体系的耐磨性与柔性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种耐水抗污染橡胶材料，其特征在于，按重量份数计，主要包括60～80份复合橡胶、40～50份嵌段蜗牛丝素蛋白、10～15份固化剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐水抗污染橡胶材料，其特征在于，所述嵌段蜗牛丝素蛋白包括蜗牛丝素蛋白、甲基丙烯酸二甲胺乙酯、氯化苄；所述固化剂为乙烯基三胺、间苯二胺中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种耐水抗污染橡胶材料，其特征在于，所述复合橡胶包括淀粉接枝硫化氯丁橡胶、炭黑丙烯酸钠复合物。
4.根据权利要求3所述的一种耐水抗污染橡胶材料，其特征在于，所述淀粉接枝硫化氯丁橡胶是由淀粉水溶液和硫化氯丁橡胶胶乳共混后，用氯化钙溶液絮凝后制得。
5.根据权利要求4所述的一种耐水抗污染橡胶材料，其特征在于，所述炭黑丙烯酸钠复合物是由炭黑和丙烯酸钠通过氢氧化钠原位反应混炼制得。
6.一种耐水抗污染橡胶材料的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：
(1)淀粉接枝硫化氯丁橡胶的制备：将淀粉水溶液和硫化氯丁橡胶胶乳共混后，再用氯化钙溶液絮凝后制得；
(2)复合橡胶的制备：将淀粉接枝硫化氯丁橡胶和炭黑丙烯酸钠复合物一起在双辊开炼机上混炼均匀，制得复合橡胶；
(3)嵌段蜗牛丝素蛋白的制备：将蜗牛粘液和丝素蛋白共混后，加入甲基丙烯酸二甲胺乙酯和氯化苄进行亲核反应，制得嵌段蜗牛丝素蛋白；
(4)耐水抗污染橡胶材料的制备：将复合橡胶和嵌段蜗牛丝素蛋白混合后，通过固化剂固化后制得。
7.根据权利要求6所述的一种耐水抗污染橡胶材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中淀粉接枝硫化氯丁橡胶的制备方法为：调节流变仪温度上升至50～60℃，转速为45r/min，加入氯丁橡胶，混炼均匀后加入氯丁橡胶质量0.3～0.5倍的三烯丙基异氰尿酸酯进行硫化，控制排胶温度为90～100℃，排出后的硫化胶料备用；将质量分数为2％的淀粉水溶液置于95～100℃的恒温水浴中搅拌30～40min，得到充分糊化的淀粉胶体液，然后将备用的硫化胶料和淀粉胶体液按质量比2:1～3:1共混搅拌30～40min，然后加入硫化胶料质量0.3～0.5倍的质量分数为0.01～0.015的氯化钙溶液使其絮凝15～20min，再用去离子水洗涤絮凝物3～5次，将所得絮凝物置于60～70℃下干燥，制得淀粉接枝硫化氯丁橡胶。
8.根据权利要求6所述的一种耐水抗污染橡胶材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中复合橡胶的制备方法为：将炭黑和丙烯酸钠按质量比1:2～1:3在双辊上混合塑炼，然后加入炭黑质量0.2～0.3倍的氢氧化钠继续混炼4～5min，待其分散均匀后以5ml/min加入炭黑质量0.2～0.3倍的过氧化二异丙苯进行混炼6～7min后，得炭黑丙烯酸钠复合物备用；然后将淀粉接枝硫化氯丁橡胶置于双辊开炼机上塑炼2～3min，之后加入淀粉接枝硫化氯丁橡胶质量0.5～0.6倍的炭黑丙烯酸钠复合物一起混炼5～6min，最后加入淀粉接枝硫化氯丁橡胶质量0.02～0.05倍的氧化锌混炼4～5min，制得复合橡胶。
9.根据权利要求6所述的一种耐水抗污染橡胶材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)中嵌段蜗牛丝素蛋白的制备方法为：按重量份数计，称取50～60份蚕茧，用清水洗净，脱胶处理2～3次，在55～60℃下烘干，得到丝素蛋白纤维，将氯化钙、乙醇和去离子水按质量比1:2:8～1:2:10混合制得混合溶液，在70～75℃下加入丝素蛋白纤维溶解，然后用纤维素透析袋透析70～72h，再经60～70℃蒸发浓缩得到质量分数为3％的丝素蛋白溶液备用；将蜗牛粘液在高速离心机中以4000～4500rpm的转速下，在离心管中离心蜗牛粘液5～8min，弃去底层沉淀和杂质并重新注入截留分子量为3.5kDa的超滤离心管中，在10000～15000rpm的转速下离心5～8min，收集上层截留的质量分数为0.5％蜗牛蛋白粘液，以蜗牛蛋白粘液的质量分数为基准，将丝素蛋白溶液和去离子水稀释，控制丝素蛋白溶液的质量分数为0.5％，将质量分数0.5％蜗牛蛋白粘液和质量分数为0.5％的丝素蛋白溶液按质量比2:1～3:1混合均匀后，再加入丝素蛋白溶液质量0.3～0.5倍的甲基丙烯酸二甲胺乙酯和丝素蛋白溶液质量0.2～0.4倍的氯化苄一起混合搅拌均匀，经-40～-50℃下冷冻干燥2～4h后制成嵌段蜗牛丝素蛋白。
10.根据权利要求6所述的一种耐水抗污染橡胶材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(4)中耐水抗污染橡胶材料的制备方法为：将复合橡胶和嵌段蜗牛丝素蛋白按质量比2:1～3:1放置于双辊开炼机室温下共混1～2min，然后加入质量分数为0.8％的含氢硅油共混5～7min，将混合好的耐水抗污染橡胶材料放入厚度为1～2mm的铁板模具中，用复合橡胶质量0.2～0.3倍的乙烯基三胺在20～25℃下固化20～24h后，制得耐水抗污染橡胶材料。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114230947A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-03-25 | 仇连彩 | 一种超弹性耐磨橡胶材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0979251A1 (en) * | 1998-02-27 | 2000-02-16 | Allegiance Healthcare Corporation | Gloves constructed from neoprene copolymers and method of making same |
| CN1517393A (zh) * | 2003-01-13 | 2004-08-04 | 北京化工大学 | 淀粉与聚合物复合物的制备方法 |
| CN101717532A (zh) * | 2009-12-04 | 2010-06-02 | 北京化工大学 | 含淀粉的橡胶吸水复合材料的制备方法 |
| CN102952303A (zh) * | 2011-08-19 | 2013-03-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种速溶解高粘结环保型粉末氯丁橡胶的制备方法 |
-
2021
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0979251A1 (en) * | 1998-02-27 | 2000-02-16 | Allegiance Healthcare Corporation | Gloves constructed from neoprene copolymers and method of making same |
| CN1517393A (zh) * | 2003-01-13 | 2004-08-04 | 北京化工大学 | 淀粉与聚合物复合物的制备方法 |
| CN101717532A (zh) * | 2009-12-04 | 2010-06-02 | 北京化工大学 | 含淀粉的橡胶吸水复合材料的制备方法 |
| CN102952303A (zh) * | 2011-08-19 | 2013-03-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种速溶解高粘结环保型粉末氯丁橡胶的制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114230947A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-03-25 | 仇连彩 | 一种超弹性耐磨橡胶材料及其制备方法 |
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