CN115947983A - 刺五加/乳胶复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
刺五加/乳胶复合材料的制备方法，涉及复合材料领域，尤其涉及一种刺五加改性乳胶复合材料及其制备方法。是要解决现有天然乳胶制品的强度较低的问题。方法：一、将刺五加片材进行干燥、粉碎，得刺五加粉体；二、将天然乳胶干燥得天然乳胶溶液；三、向天然乳胶溶液中加入刺五加粉体、促进剂、防老剂、硫化剂、抑菌剂和硫化活性剂，搅拌，获得乳胶混合液A；四、对乳胶混合液A进行预硫化处理，制成半硫化胶乳；五、将半硫化胶乳用模具成型后，进行硫化处理，得到刺五加/乳胶复合材料。本发明将刺五加粉末作为纤维材料，增强天然乳胶材料的力学性能。刺五加原料活性成分的挥发又可对人体起到保健作用。本发明用于制备乳胶复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种刺五加改性乳胶复合材料及其制备方法。
背景技术
天然乳胶(NRL)是橡胶、蒲公英等植物通过割胶操作获得的流出液，经过浓缩、提炼等加工后得到的天然高分子乳液。天然乳胶的制品种类繁多、用途广泛。以天然乳胶为原料的橡胶制品综合性能优异，生物相容性良好，具有不可替代性。目前，在世界范围内天然乳胶年消耗总量超过80万吨，被用在超过40000种的产品中。在医学保健领域，天然乳胶常用于制备输血管、医用手套等等；日常生活中常用到的乳胶床垫、雨鞋、轮胎等也是由天然乳胶制成的；同时，人造地球卫星、火箭等高科技产品的制造也都离不开天然乳胶。可以说天然乳胶是基础产业，关系着国计民生，在某些性能上的优势是目前任何一种合成橡胶都取代不了的。
天然乳胶制品具有一系列优良的物化特性，其加工成膜性好，低温条件下硫化，制品具有优异的回弹性和抗拉强度，绝缘性、耐磨性好等。但受自身分子结构所限，天然乳胶制品存在一些不足和缺陷，如存在强度较低的问题，限制了天然乳胶制品的应用范围。
发明内容
本发明是要解决现有天然乳胶制品的强度较低的问题，提供刺五加/乳胶复合材料的制备方法。
本发明刺五加/乳胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将刺五加的根或茎进行切片，得到刺五加片材，将刺五加片材进行干燥、粉碎，得到具有一定长径比的刺五加粉体；
二、将含氨量为20％-70％的天然乳胶放置于真空烘箱中干燥，至天然乳胶的氨含量降低到10％-30％，获得天然乳胶溶液；
三、向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中加入刺五加粉体、促进剂、防老剂、硫化剂、抑菌剂和硫化活性剂，搅拌，获得乳胶混合液A；
四、对乳胶混合液A进行预硫化处理，具体是将乳胶混合液A在水浴条件下，边加热边搅拌，搅拌速率为150-300r/min，加热温度为75-85℃，加热时间为0.5-1小时，制成半硫化胶乳；
五、将半硫化胶乳用模具成型后，进行硫化处理，得到刺五加/乳胶复合材料。
进一步的，步骤一中刺五加粉体的长径比为15-25。
进一步的，步骤三中刺五加粉体用量为10-30phr，促进剂用量为1-3phr，防老剂用量为0.8-1.5phr，硫化剂用量为2-3phr，抑菌剂用量1-2phr，硫化活性剂用量为2-4phr，余量为天然乳胶溶液。
进一步的，步骤三中搅拌条件为：压力为0.1MPa，温度为20-30℃，搅拌速度为400-500转/分钟，搅拌时间为30-60分钟。
进一步的，步骤三在天然乳胶溶液中还加入发泡剂，搅拌条件具体为：压力为0.1MPa，温度为20-30℃，搅拌速度为1200-1600r/min，搅拌时间为0.5-1h，获得乳胶混合液B。
进一步的，步骤三在天然乳胶溶液中还加入α-环糊精包覆材料，所述α-环糊精包覆材料的制备方法为：分别称取α-环糊精、刺五加精油和硫化促进剂于球磨罐中，加入蒸馏水，在5～220Hz频率下球磨30～180min；过滤掉未反应的原料，将滤液旋蒸，真空干燥24h，即得到α-环糊精包覆材料；搅拌条件为：压力为0.1MPa，温度为20-30℃，搅拌速度为1200-1600r/min，搅拌时间为0.5-1h，获得乳胶混合液C；其中α-环糊精、刺五加精油和硫化促进剂的质量比为：(11-19):(3-7):(9-17)。所述硫化促进剂为MZ。
进一步的，步骤三在天然乳胶溶液中还加入壳聚糖包覆材料，所述壳聚糖包覆材料的制备方法为：将刺五加精油与表面活性剂混合于去离子水中，以8000-12000r/min的速度搅拌制成精油乳液；将壳聚糖溶于酸溶液(pH＝1～6)中，然后加入到精油乳液中搅拌，制得均匀的细乳液；将所述细乳液在30-65℃水浴条件下以350-400r/min的速度搅拌反应0.5-3h，反应过程中通入氮气，反应结束后停止加热；然后加入交联剂，在室温下继续保持350-400r/min的速度反应1.5-2h，即得壳聚糖包覆材料。
进一步的，步骤五中硫化处理的条件为：在60-100℃条件下处理3-4h。
本发明的有益效果：
本发明提供一种具有刺五加活性成分的刺五加改性/天然乳胶复合材料，该复合材料能够在赋予天然乳胶制品活性成分的同时，对天然乳胶进行改性以提升其强度。
本发明将刺五加粉末作为纤维材料，加入乳胶基体中，在低温下制备复合材料，在得到性能更好的复合材料的同时，保留刺五加纤维中的活性成分。刺五加高长径比的类纤维状可对乳胶起到补强作用，刺五加纤维作为硬性材料以物理吸附的方式分布在乳胶的表面，并填充在乳胶材料内部，刺五加纤维通过硫化反应与天然乳胶构成三维硫化网络，作为骨架起到撑起乳胶材料的作用，增强天然乳胶材料的力学性能。同时，引入的刺五加原料活性成分的挥发又可对人体起到保健作用。
本发明还通过向乳胶基体中加入发泡剂，最终得到刺五加/乳胶复合发泡材料。刺五加纤维以物理吸附的方式分布在发泡乳胶的孔隙表面和孔柱内，以此来增加发泡复合材料的力学性能，达到对发泡复合材料性能的提升。且刺五加纤维的添加促进了发泡材料的降解，使得刺五加/乳胶发泡材料降解速率更快。
本发明还将刺五加精油经过壳聚糖包覆之后得到的壳聚糖包覆材料加入乳胶基体中，由于壳聚糖微球的缓释效应，可以随着时间将微球中包覆的刺五加活性物质不断释放出来，使得刺五加中的活性成分在复合材料之中得以长期存在并发挥其作用，可以提高材料的有益成分含量，增强对人体的保健效果。
本发明方法使得乳胶复合材料的适用领域得到扩大、复合材料的性能得到提升。也为刺五加类植物资源的可持续化开发利用提供方法。
附图说明
图1为实施例1制备的刺五加/乳胶复合材料的扫描电子显微镜照片；
图2为实施例1制备的刺五加/乳胶复合材料的另一张扫描电子显微镜照片；
图3为实施例3制备的刺五加/乳胶复合发泡材料的扫描电子显微镜照片；
图4为实施例3制备的刺五加/乳胶复合发泡材料的另一张扫描电子显微镜照片；
图5为不同组分的刺五加/乳胶复合材料的降解实验结果；
图6为刺五加纤维添加量对材料力学性能的影响；
图7为实施例5制备的复合材料中刺五加活性物质释放率；
图8为实施例6制备的复合材料中刺五加活性物质释放率。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式刺五加/乳胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将刺五加的根或茎进行切片，得到刺五加片材，将刺五加片材进行干燥、粉碎，得到具有一定长径比的刺五加粉体；
二、将含氨量为20％-70％的天然乳胶放置于真空烘箱中干燥，至天然乳胶的氨含量降低到10％-30％，获得天然乳胶溶液；
三、向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中加入刺五加粉体、促进剂、防老剂、硫化剂、抑菌剂和硫化活性剂，搅拌，获得乳胶混合液A；
四、对乳胶混合液A进行预硫化处理，具体是将乳胶混合液A在水浴条件下，边加热边搅拌，搅拌速率为150-300r/min，加热温度为75-85℃，加热时间为0.5-1小时，制成半硫化胶乳；
五、将半硫化胶乳用模具成型后，进行硫化处理，得到刺五加/乳胶复合材料。
步骤五进行硫化处理使得复合材料可以形成稳定的形态。
刺五加纤维能够起到提高人体免疫力起到保健作用，还能够对乳胶材料进行有效的补强，通过与天然乳胶进行混合制备复合材料，不仅仅提高天然乳胶的强度，还因为其特性赋予了复合材料药物活性和特殊使用价值，这就使得所制备的刺五加/天然乳胶复合材料不仅在性能上有了提升，而且也扩展了两种单体材料的应用领域范围，刺五加的中药活性成分对人体具有保健作用，能够对人体健康产生积极影响，提升生活质量。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中刺五加片材的干燥方式为于40℃干燥2-3天。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式的干燥方式能够避免刺五加的活性物质被高温破坏。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中刺五加片材的粉碎时间为2-5min。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中刺五加粉体的长径比为15-25。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中真空干燥的温度为20-30℃，时间为30-60min，压强为0.8-1MPa。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二天然乳胶固含量为100phr。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中所述促进剂为1-哌啶二硫代甲酸哌啶盐(PPD)、2-硫醇基苯并噻唑锌盐(MZ)中的一种或两种的混合物。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中所述防老剂为2-硫醇基苯并咪唑(MB)。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三中所述硫化剂为高纯度单晶硫磺(S)。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中所述硫化活性剂为纳米氧化锌(ZnO)。其它与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤三中抑菌剂为纳米二氧化钛(TiO2)。其它与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：步骤三中刺五加粉体用量为10-30phr，促进剂用量为1-3phr，防老剂用量为0.8-1.5phr，硫化剂用量为2-3phr，抑菌剂用量1-2phr，硫化活性剂用量为2-4phr，余量为天然乳胶溶液。其它与具体实施方式一至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是：步骤三中搅拌条件为：压力为0.1MPa，温度为20-30℃，搅拌速度为400-500转/分钟，搅拌时间为30-60分钟。其它与具体实施方式一至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三在天然乳胶溶液中还加入发泡剂，步骤三所述搅拌条件为：压力为0.1MPa，温度为20-30℃，搅拌速度为1200-1600r/min，搅拌时间为0.5-1h，获得乳胶混合液B。所述发泡剂为脂肪酸钾皂。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式最终得到刺五加/乳胶复合发泡材料。刺五加纤维以物理吸附的方式分布在发泡乳胶的孔隙表面和孔柱内，以此来进一步增加复合材料的力学性能，达到对复合材料性能的提升。且刺五加/乳胶发泡材料降解速率更快。刺五加纤维的添加促进了发泡材料的降解。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三在天然乳胶溶液中还加入α-环糊精包覆材料，搅拌获得乳胶混合液C；所述搅拌条件为：压力为0.1MPa，温度为20-30℃，搅拌速度为1200-1600r/min，搅拌时间为0.5-1h。其它与具体实施方式一相同。
所述α-环糊精包覆材料的制备方法为：分别称取α-环糊精、刺五加精油和硫化促进剂于球磨罐中，加入蒸馏水，在5～220Hz频率下球磨30～180min；过滤掉未反应的原料，将滤液旋蒸，真空干燥24h，即得到α-环糊精包覆材料；其中α-环糊精、刺五加精油和硫化促进剂的质量比为：(11-19):(3-7):(9-17)。所述硫化促进剂为MZ。
刺五加精油的制备方法为：取刺五加的根、茎或果实，干燥后粉碎，过筛得到粉料，将粉料进行超声波破壁处理，装入超临界二氧化碳萃取装置中，CO2的纯度99.5％以上，萃取工艺条件为：温度50-52℃，压力32-35MPa，时间1.5-2h，CO2流量20-22kg/h，达到萃取时间后收集萃取物，萃取物经过乙醇精制、干燥后得到刺五加精油。
α-环糊精空腔将刺五加提取物包覆在其中，并且改变其物理化学性质，可以随着时间将微球中包覆的刺五加活性物质不断释放出来，使得刺五加中的活性成分在复合材料之中得以长期存在并且发挥其作用。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三在天然乳胶溶液中还加入壳聚糖包覆材料，搅拌获得乳胶混合液D；所述搅拌条件为：压力为0.1MPa，温度为20-30℃，搅拌速度为350-400r/min，搅拌时间为0.5-1h。其它与具体实施方式一相同。
所述壳聚糖包覆材料的制备方法为：将刺五加精油与表面活性剂混合于去离子水中，以8000-12000r/min的速度搅拌制成精油乳液；将壳聚糖溶于酸溶液(pH＝1～6)中，然后加入到精油乳液中搅拌，制得均匀的细乳液；将所述细乳液在30-65℃水浴条件下以350-400r/min的速度搅拌反应0.5-3h，反应过程中通入氮气，反应结束后停止加热；然后加入交联剂，在室温下继续保持350-400r/min的速度反应1.5-2h，即得壳聚糖包覆材料；其中刺五加精油与表面活性剂的质量比为(15-22)：(1-2)，壳聚糖的质量与酸溶液的体积比为(15-22)g：300mL，壳聚糖与刺五加精油的质量比为(15-22)：(5-10)，刺五加精油与交联剂的质量比为(5-10)：0.3。所述表面活性剂为吐温-80。所述酸溶液为质量百分浓度为2％的冰醋酸溶液，交联剂为质量百分浓度为50％的三聚磷酸钠溶液。
刺五加精油的制备方法为：取刺五加的根、茎或果实，干燥后粉碎，过筛得到粉料，将粉料进行超声波破壁处理，装入超临界二氧化碳萃取装置中，CO2的纯度99.5％以上，萃取工艺条件为：温度50-52℃，压力32-35MPa，时间1.5-2h，CO2流量20-22kg/h，达到萃取时间后收集萃取物，萃取物经过乙醇精制、干燥后得到刺五加精油。
刺五加精油经过壳聚糖包覆之后得到的壳聚糖包覆材料加入乳胶基体中，由于壳聚糖微球的缓释效应，可以随着时间将微球中包覆的刺五加活性物质不断释放出来，使得刺五加中的活性成分在复合材料之中得以长期存在并发挥其作用，可以提高材料的有益成分含量，增强对人体的保健效果。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤五中硫化处理的条件为：在60-100℃条件下处理3-4h。其它与具体实施方式一至十三之一相同。
下面对本发明的实施例做详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
本实施例刺五加/乳胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
一、刺五加粉体的制备
将刺五加的茎秆放入切片机中，经过切片后得到3mm厚的刺五加片材，将切好的刺五加片材放置于通风处晾干后备用；将晾干后的刺五加片放入粉碎机中，粉碎3分钟后取出，得到具有长径比的刺五加粉体，将刺五加粉体取出，称量150g，密封备用；
二、天然乳胶的预处理
取1.67kg含氨量为40％的天然乳胶放置于真空烘箱中，在0.8MPa下真空干燥60分钟，使氨含量降低到10％-15％，获得天然乳胶溶液；静置，存放待用；
三、刺五加粉体/天然乳胶复合材料的制备；
向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中，依次加入150g刺五加粉体、20g硫磺、7.5g促进剂PPD、10g促进剂BZ、10g防老剂MB、30g氧化锌、10g二氧化钛，然后在压力为0.1MPa、温度为25℃的条件下，用搅拌机进行搅拌，搅拌速度为400转/分钟，搅拌时间为60分钟，得到乳胶混合液A；
四、对乳胶混合液A进行预硫化处理，具体为将乳胶混合液A在水浴条件下，边加热边慢速搅拌，加热温度为80℃，加热时间为1小时，制成半硫化胶乳；
五、将半硫化胶乳导入所需形态的模具中，当模具内充满乳胶时，合上模具盖，将模具放在100℃的蒸汽室，材料固化后，取出模具，打开模具盖，取出形成的复合材料，清洗，晾干，得到刺五加/乳胶复合材料。
本实施例制备得到的刺五加/乳胶复合材料扫描电子显微镜照片如图1和图2所示。可以看出，刺五加纤维以物理吸附的方式分布在乳胶的表面，以此来增加复合材料的力学性能，达到对复合材料性能的提升。
实施例2：
本实施例刺五加/乳胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
一、刺五加粉体的制备
将刺五加的茎秆放入切片机中，经过切片后得到3mm厚的刺五加片材，将切好的刺五加片材放置于通风处晾干后备用；将晾干后的刺五加片放入粉碎机中，粉碎5分钟后取出，得到具有长径比的刺五加粉体，将刺五加粉体取出，称量300g，密封备用；
二、天然乳胶的预处理
取1.67kg含氨量为30％-50％的天然乳胶放置于真空烘箱中，在0.8MPa下真空干燥60分钟，使氨含量降低到10％-15％，获得天然乳胶溶液；静置，存放待用；
三、刺五加粉体/天然乳胶复合材料的制备；
向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中依次加入300g刺五加粉体、20g硫磺、7.5g促进剂PPD、10g促进剂BZ、10g防老剂MB、30g氧化锌、10g二氧化钛，然后在压力为0.1MPa、温度为25℃的条件下，用搅拌机进行搅拌，搅拌速度为400转/分钟，搅拌时间为60分钟，得到乳胶混合液A；
四、对乳胶混合液A进行预硫化处理，具体为将乳胶混合液A在水浴条件下，边加热边慢速搅拌，加热温度为80℃，加热时间为1小时，制成半硫化胶乳；
五、将半硫化胶乳导入所需形态的模具中，当模具内充满乳胶时，合上模具盖，将模具放在100℃的蒸汽室，材料固化后，取出模具，打开模具盖，取出形成的复合材料，清洗，晾干，得到刺五加/乳胶复合材料。
实施例3：
本实施例刺五加/乳胶复合发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
一、刺五加粉体的制备
将刺五加的茎秆放入切片机中，经过切片后得到3mm厚的刺五加片材，将切好的刺五加片材放置于通风处晾干后备用；将晾干后的刺五加片放入粉碎机中，粉碎3分钟后取出，得到具有长径比的刺五加粉体，将刺五加粉体取出，称量150g，密封备用；
二、天然乳胶的预处理
取1.67kg含氨量为30％-50％的天然乳胶放置于真空烘箱中，在0.8MPa下真空干燥60分钟，使氨含量降低到10％-15％，获得天然乳胶溶液；静置，存放待用；
三、刺五加粉体/天然乳胶复合材料的制备；
向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中依次加入150g刺五加粉体、20g硫磺、7.5g促进剂PPD、10g促进剂BZ、10g防老剂MB、30g氧化锌，再加入10g发泡剂脂肪酸钾皂进行发泡，然后在压力为0.1MPa、温度为25℃的条件下，用搅拌机进行搅拌，搅拌速度为1500转/分钟，搅拌时间为30分钟，产生泡沫，得到乳胶混合液B；
四、对乳胶混合液B进行预硫化处理，具体为将乳胶混合液B在水浴条件下，边加热边慢速搅拌，加热温度为80℃，加热时间为1小时，制成半硫化胶乳；
五、将半硫化胶乳导入所需形态的模具中，当模具内充满泡沫时，合上模具盖，将模具放在100℃的蒸汽室，泡沫固化后，取出模具，打开模具盖，取出形成的复合材料，清洗，晾干，得到刺五加/乳胶复合发泡材料。
本实施例制备的刺五加/乳胶复合发泡材料的扫描电子显微镜照片如图3和图4所示，可以看出，刺五加纤维以物理吸附的方式分布在发泡乳胶的孔隙表面和孔柱内，以此来增加复合材料的力学性能，达到对复合材料性能的提升。
实施例4：
本实施例刺五加/乳胶复合发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
一、刺五加粉体的制备
将刺五加的茎秆放入切片机中，经过切片后得到3mm厚的刺五加片材，将切好的刺五加片材放置于通风处晾干后备用；将晾干后的刺五加片放入粉碎机中，粉碎3分钟后取出，得到具有长径比的刺五加粉体，将刺五加粉体取出，称量300g，密封备用；
二、天然乳胶的预处理
取1.67kg含氨量为30％-50％的天然乳胶放置于真空烘箱中，在0.8MPa下真空干燥60分钟，使氨含量降低到10％-15％，获得天然乳胶溶液；静置，存放待用；
三、刺五加粉体/天然乳胶复合材料的制备；
向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中依次加入300g刺五加粉体、20g硫磺、7.5g促进剂PPD、10g防老剂MB、30g氧化锌、10g二氧化钛，再加入10g发泡剂脂肪酸钾皂进行发泡，然后在压力为0.1MPa、温度为25℃的条件下，用搅拌机进行搅拌，搅拌速度为1500转/分钟，搅拌时间为30分钟，产生泡沫，得到乳胶混合液B；
四、对乳胶混合液B进行预硫化处理，具体为将乳胶混合液B在水浴条件下，边加热边慢速搅拌，加热温度为80℃，加热时间为1小时，制成半硫化胶乳；
五、将半硫化胶乳导入所需形态的模具中，当模具内充满泡沫时，合上模具盖，将模具放在100℃的蒸汽室，泡沫固化后，取出模具，打开模具盖，取出形成的复合材料，清洗，晾干，得到刺五加/乳胶复合发泡材料。
通过碱液降解实验，对刺五加/乳胶复合材料和刺五加/乳胶复合发泡材料的降解速率进行比较，分别设置不同的刺五加添加量，对比结果如图5所示，其中曲线a为刺五加/乳胶复合发泡材料，曲线b为刺五加/乳胶复合材料。由图5可知，刺五加/乳胶复合发泡材料的降解速率更快。
复合发泡材料的降解速度与材料的体积和内部的气孔大小、数量以及刺五加纤维的分布有关。气孔数量增加，其与碱液的接触表面积增加，加快了材料的降解速度，而气孔过大，乳胶中易降解的组分暴露越多，增加了前期的降解时间，而刺五加纤维的存在，其侧链上亲水基团促进了水的进入，从而加快了降解速度。综上所述，刺五加纤维的添加促进了发泡材料的降解，其添加量的增加影响了复合发泡材料的降解能力，在刺五加纤维的添加量在20％的时候，对复合材料的降解性能促进最为明显。
对实施例1-4制备得到的复合材料进行力学性能测试，力学性能测试按照GB/T528-2009[S].2009.硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定。
刺五加纤维添加量对材料力学性能的影响如图6所示，以不添加刺五加纤维的作为空白对照。可以看出，添加了刺五加纤维的复合材料断裂伸长率可达到523％，显著高于阴性对照组。而复合发泡材料因为其发泡材料的特性导致力学性能下降，添加了刺五加纤维的复合发泡材料断裂伸长率可达到413％，显著高于空白对照组。刺五加纤维添加量在15phr的断裂伸长率要高于添加量在30phr。
实施例5：
本实施例刺五加/壳聚糖包覆/乳胶复合发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
一、刺五加粉体的制备
将刺五加的茎秆放入切片机中，经过切片后得到3mm厚的刺五加片材，将切好的刺五加片材放置于通风处晾干后备用；将晾干后的刺五加片放入粉碎机中，粉碎3分钟后取出，得到具有长径比的刺五加粉体，将刺五加粉体取出，称量150g，密封备用；
二、壳聚糖包覆材料的制备
将5g刺五加精油与1.6g吐温混合于100mL去离子水中，以10000r/min的速度搅拌15min制成精油乳液；将15g壳聚糖溶于300mL质量百分浓度为2％的冰醋酸溶液中，然后加入到精油乳液中，并以10000r/min转速搅拌15min，制得均匀的细乳液；将所述细乳液倒入三颈烧瓶中，在40℃水浴条件下以350r/min的速度搅拌反应2h，反应过程中通入氮气，反应结束后停止加热；然后加入0.3g质量百分浓度为50％的三聚磷酸钠溶液，在室温下继续保持350r/min的速度反应1.5h，即得壳聚糖包覆材料。
刺五加精油的制备方法为：取刺五加的茎，干燥后粉碎，过筛得到粉料，将粉料进行超声波破壁处理，装入超临界二氧化碳萃取装置中，CO2的纯度99.8％，萃取工艺条件为：温度50℃，压力32MPa，时间1.5h，CO2流量20kg/h，达到萃取时间后收集萃取物，萃取物经过乙醇精制、干燥后得到刺五加精油。
三、天然乳胶的预处理
取1.67kg含氨量为30％-50％的天然乳胶放置于真空烘箱中，在0.8MPa下真空干燥60分钟，使氨含量降低到10％-15％，获得天然乳胶溶液；静置，存放待用；
四、刺五加粉体/壳聚糖包覆/天然乳胶复合材料的制备；
向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中依次加入150g刺五加粉体、步骤二制备的壳聚糖包覆材料、20g硫磺、7.5g促进剂PPD、10g促进剂BZ、10g防老剂MB、30g氧化锌和10g二氧化钛，然后在压力为0.1MPa、温度为25℃的条件下，用搅拌机进行搅拌，搅拌速度为400转/分钟，搅拌时间为1h，得到乳胶混合液D；
五、对乳胶混合液D进行预硫化处理，具体为将乳胶混合液D在水浴条件下，边加热边慢速搅拌，加热温度为80℃，加热时间为1小时，制成半硫化胶乳；
六、将半硫化胶乳导入所需形态的模具中，当模具内充满乳胶时，合上模具盖，将模具放在100℃的蒸汽室，泡沫固化后，取出模具，打开模具盖，取出形成的复合材料，清洗，晾干，得到刺五加/壳聚糖包覆/乳胶复合材料。
实施例6：
本实施例刺五加/α-环糊精包覆/乳胶复合发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
一、刺五加粉体的制备
将刺五加的茎秆放入切片机中，经过切片后得到3mm厚的刺五加片材，将切好的刺五加片材放置于通风处晾干后备用；将晾干后的刺五加片放入粉碎机中，粉碎3分钟后取出，得到具有长径比的刺五加粉体，将刺五加粉体取出，称量300g，密封备用；
二、α-环糊精包覆材料的制备
分别称取α-环糊精、刺五加精油和硫化促进剂于球磨罐中，加入蒸馏水，在50Hz频率下球磨60min；过滤掉未反应的原料，将滤液旋蒸，真空干燥24h，即得到α-环糊精包覆材料。其中α-环糊精、刺五加精油和硫化促进剂的质量比为：15:3:10。所述硫化促进剂为MZ；
刺五加精油的制备方法为：取刺五加的茎，干燥后粉碎，过筛得到粉料，将粉料进行超声波破壁处理，装入超临界二氧化碳萃取装置中，CO2的纯度99.8％，萃取工艺条件为：温度50℃，压力32MPa，时间1.5h，CO2流量20kg/h，达到萃取时间后收集萃取物，萃取物经过乙醇精制、干燥后得到刺五加精油。
三、天然乳胶的预处理
取1.67kg含氨量为30％-50％的天然乳胶放置于真空烘箱中，在0.8MPa下真空干燥60分钟，使氨含量降低到10％-15％，获得天然乳胶溶液；静置，存放待用；
四、刺五加粉体/壳聚糖包覆/天然乳胶复合材料的制备；
向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中依次加入300g刺五加粉体、步骤二制备的α-环糊精包覆材料、20g硫磺、7.5g促进剂PPD、10g促进剂BZ、10g防老剂MB、30g氧化锌和10g二氧化钛，然后在压力为0.1MPa、温度为25℃的条件下，用搅拌机进行搅拌，搅拌速度为1500r/min，搅拌时间为0.5h，获得乳胶混合液C；
五、对乳胶混合液C进行预硫化处理，具体为将乳胶混合液B在水浴条件下，边加热边慢速搅拌，加热温度为80℃，加热时间为1小时，制成半硫化胶乳；
六、将半硫化胶乳导入所需形态的模具中，当模具内充满泡沫时，合上模具盖，将模具放在100℃的蒸汽室，泡沫固化后，取出模具，打开模具盖，取出形成的复合材料，清洗，晾干，得到刺五加/α-环糊精包覆/乳胶复合发泡材料。
对实施例5和实施例6制备的复合材料进行缓释性能测定：
称取若干份复合材料，每份0.2g，在室温条件下放置不同时间，然后用20mL无水乙醇于55℃震荡水浴涡中萃取2h，以一定速度离心沉降后，用UV-Vis紫外分光光度计测定刺五加精油上层部分萃取液的吸光度，依据绘制的刺五加精油曲线计算刺五加精油的含量，按要求处理数据并按公式1计算刺五加精油活性物质释放率(SR)。
其中，SR为刺五加精油活性物质释放率；CEL为萃取液刺五加精油量；Ccom为复合材料试样内刺五加精油总量。
实施例5制备的复合材料中刺五加活性物质释放率如图7所示，实施例6制备的复合材料中刺五加活性物质释放率如图8所示。
由图中数据可以看出，添加有α-环糊精包覆材料、壳聚糖包覆材料的复合材料具有刺五加活性物质缓释功效，能够持续释放活性物质长达240天。
Claims (10)
1.刺五加/乳胶复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
一、将刺五加的根或茎进行切片，得到刺五加片材，将刺五加片材进行干燥、粉碎，得到具有一定长径比的刺五加粉体；
二、将含氨量为20％-70％的天然乳胶放置于真空烘箱中干燥，至天然乳胶的氨含量降低到10％-30％，获得天然乳胶溶液；
三、向持续搅拌状态下的天然乳胶溶液中加入刺五加粉体、促进剂、防老剂、硫化剂、抑菌剂和硫化活性剂，搅拌，获得乳胶混合液A；
四、对乳胶混合液A进行预硫化处理，具体是将乳胶混合液A在水浴条件下，边加热边搅拌，搅拌速率为150-300r/min，加热温度为75-85℃，加热时间为0.5-1小时，制成半硫化胶乳；
五、将半硫化胶乳用模具成型后，进行硫化处理，得到刺五加/乳胶复合材料。
2.根据权利要求1所述的刺五加/乳胶复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中刺五加粉体的长径比为15-25。
3.根据权利要求1或2所述的刺五加/乳胶复合材料的制备方法，其特征在于步骤二天然乳胶固含量为100phr。
4.根据权利要求3所述的刺五加/乳胶复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中真空干燥的温度为20-30℃，时间为30-60min，压强为0.8-1MPa。
5.根据权利要求1或2所述的刺五加/乳胶复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中刺五加粉体用量为10-30phr，促进剂用量为1-3phr，防老剂用量为0.8-1.5phr，硫化剂用量为2-3phr，抑菌剂用量1-2phr，硫化活性剂用量为2-4phr，余量为天然乳胶溶液。
6.根据权利要求5所述的刺五加/乳胶复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中搅拌条件为：压力为0.1MPa，温度为20-30℃，搅拌速度为400-500转/分钟，搅拌时间为30-60分钟。
7.根据权利要求1所述的刺五加/乳胶复合材料的制备方法，其特征在于步骤三在天然乳胶溶液中还加入发泡剂，搅拌条件为：压力为0.1MPa，温度为20-30℃，搅拌速度为1200-1600r/min，搅拌时间为0.5-1h，获得乳胶混合液B；所述发泡剂为脂肪酸钾皂。
8.根据权利要求1所述的刺五加/乳胶复合材料的制备方法，其特征在步骤三在天然乳胶溶液中还加入α-环糊精包覆材料，所述α-环糊精包覆材料的制备方法为：分别称取α-环糊精、刺五加精油和硫化促进剂于球磨罐中，加入蒸馏水，在5～220Hz频率下球磨30～180min；过滤掉未反应的原料，将滤液旋蒸，真空干燥24h，即得到α-环糊精包覆材料。
9.根据权利要求1所述的刺五加/乳胶复合材料的制备方法，其特征在于步骤三在天然乳胶溶液中还加入壳聚糖包覆材料，所述壳聚糖包覆材料的制备方法为：将刺五加精油与表面活性剂混合于去离子水中，以8000-12000r/min的速度搅拌制成精油乳液；将壳聚糖溶于酸溶液中，然后加入到精油乳液中搅拌，制得均匀的细乳液；将所述细乳液在30-65℃水浴条件下以350-400r/min的速度搅拌反应0.5-3h，反应过程中通入氮气，反应结束后停止加热；然后加入交联剂，在室温下继续保持350-400r/min的速度反应1.5-2h，即得壳聚糖包覆材料。
10.根据权利要求1、2、4或6所述的刺五加/乳胶复合材料的制备方法，其特征在于步骤五中硫化处理的条件为：在60-100℃条件下处理3-4h。
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