CN117511010B - 基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医用手套技术领域，具体为一种基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套及制备方法，包括：脱蛋白天然浓缩胶乳100份、纤维素纳米晶增强材料1‑5份、硫磺1‑2.5份、氧化锌0.5‑1.5份、促进剂0.5‑1.5份、抗氧剂1‑2份和表面活性剂0.1‑0.5份；所述纤维素纳米晶增强材料的制备方法包括：在纤维素纳米晶表面接枝分子量在1000‑5000的聚合物。本发明通过在纤维素纳米晶表面接枝聚合物，既能发挥纤维素纳米晶的增强作用，又能发挥聚合物的缠结和交联作用，从而显著提高脱蛋白天然橡胶的强度，同时保持其良好的弹性。
Description
技术领域
本发明涉及医用手套技术领域，尤其涉及一种基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套及制备方法。
背景技术
医用外科手套由于具有屏障保护作用，能够很好的保护使用者的安全，已经被广泛的应用于人们的生产生活中。天然乳胶外科手套，手感舒适柔软，耐戴实用，因此广受消费者的喜爱。医用外科手套的安全性问题越发得到关注。
目前，天然乳胶外科手套可能引起即时型(I型)过敏反应，具体表现为呼吸困难或过敏性症状(例如血管性水肿、麻疹或发绀)，会出现皮疹、鼻眼结膜炎、哮喘等过敏反应，严重时可能导致医患者出现休克，甚至危及生命安全。研究表明，引起过敏反应的主要物质是天然乳胶中的蛋白质。脱除天然乳胶中的蛋白质可避免过敏问题，但会导致天然橡胶制品的机械强度和韧性降低。
因此，在不影响现有的医用手套等乳胶制品强度、弹性、拉伸性能、耐老化性等性能和加工工艺的前提下，研发脱蛋白天然浓缩胶乳在乳胶制品中的应用是亟需解决的关键问题之一。专利CN113788971A公开了一种脱蛋白天然橡胶/壳聚糖复合膜及其制备方法。将壳聚糖溶液与预硫化的脱蛋白天然胶乳共混，利用氢键作用和疏水作用使壳聚糖分子发生自组装，在脱蛋白天然胶乳中形成连续的网络结构，替代天然胶乳中由蛋白质和磷脂构成的天然网络。随后通过浸渍交联的方法，使壳聚糖分子相互交联形成比氢键更强大的共价键或离子键，从而提高脱蛋白天然橡胶的机械性能。但该方法制得的复合膜的拉伸强度在20MPa以下，比一般的医用手套强度低，实用性不强。
因此，有必要提供一种改进的基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套及制备方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套及制备方法，通过在纤维素纳米晶表面接枝聚合物，既能发挥纤维素纳米晶的增强作用，又能发挥聚合物的缠结和交联作用，从而显著提高脱蛋白天然橡胶的强度，同时保持其良好的弹性。
为实现上述目的，本发明提供一种基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套，包括：脱蛋白天然浓缩胶乳100份、纤维素纳米晶增强材料1-5份、硫磺1-2.5份、氧化锌0.5-1.5份、促进剂0.5-1.5份、抗氧剂1-2份和表面活性剂0.1-0.5份；
所述纤维素纳米晶增强材料的制备方法包括：在纤维素纳米晶表面接枝分子量在1000-5000的聚合物。
作为本发明的进一步改进，在所述纤维素纳米晶表面接枝分子量在2000-3000的聚合物。
作为本发明的进一步改进，所述聚合物为聚乙烯、聚氯乙烯、聚异戊二烯中的一种或多种；所述聚合物的接枝量为所述纤维素纳米晶质量的10-32％。
作为本发明的进一步改进，所述聚合物至少包含所述聚异戊二烯。
作为本发明的进一步改进，所述纤维素纳米晶增强材料的制备方法包括：向纤维素纳米晶分散液中加入所述聚合物的单体和引发剂，在45-80℃下自由基聚合，得到接枝有聚合物的纤维素纳米晶。
作为本发明的进一步改进，所述纤维素纳米晶增强材料的制备方法还包括：将所述接枝有聚合物的纤维素纳米晶加入到溶解有分子量在10000-20000的高分子量聚合物溶液中，然后加入所述聚合物的不良溶剂，搅拌以使所述高分子量聚合物析出，得到纤维素纳米晶增强材料。
作为本发明的进一步改进，所述纤维素纳米晶的直径为10-80nm，长度为100-200nm。
作为本发明的进一步改进，所述脱蛋白天然浓缩胶乳的固含量为55-65％。
一种以上任一项所述的基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的制备方法，包括以下步骤：
将纤维素纳米晶增强材料1-5份、硫磺1-2.5份、氧化锌0.5-1.5份、促进剂0.5-1.5份、抗氧剂1-2份和表面活性剂0.1-0.5份加入到100份脱蛋白天然浓缩胶乳中，混合均匀后倒入模具中，干燥，硫化，得到医用外科手套。
作为本发明的进一步改进，所述硫化的温度为90～110℃，时间为15～30min。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套，通过在纤维素纳米晶表面接枝聚合物，既能发挥纤维素纳米晶的增强作用，又能发挥聚合物的缠结和交联作用，从而显著提高脱蛋白天然橡胶的强度，同时保持其良好的弹性，还能解决蛋白质带来的过敏问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1提供的基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的应力-应变曲线；
图2是对比例1提供的基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的应力-应变曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
本发明提供一种基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套，包括：脱蛋白天然浓缩胶乳100份、纤维素纳米晶增强材料1-5份、硫磺1-2.5份、氧化锌0.5-1.5份、促进剂0.5-1.5份、抗氧剂1-2份和表面活性剂0.1-0.5份；所述纤维素纳米晶增强材料的制备方法包括：在纤维素纳米晶表面接枝分子量在1000-5000的聚合物。
纤维素纳米晶(CNC)是从天然纤维中提取出的一种纳米级的纤维素，具有可降解、可再生、无毒性和高强度等优点。通过在纤维素纳米晶表面接枝聚合物，既能发挥纤维素纳米晶的增强作用，又能发挥聚合物的缠结和交联作用，从而显著提高脱蛋白天然橡胶的强度，同时保持其良好的弹性。
脱蛋白天然浓缩乳胶代替天然浓缩乳胶，能够有效降低乳胶医用外科手套的过敏风险，减少环境气味影响。
作为本发明的进一步改进，在所述纤维素纳米晶表面接枝分子量在2000-3000的聚合物。聚合物的分子量控制在5000以内，优选在2000-3000，分子量过大，则会因支化程度过高，增大分子间距，影响橡胶强度的提高。分子量过小，则缠结作用减弱。
作为本发明的进一步改进，所述聚合物为聚乙烯、聚氯乙烯、聚异戊二烯中的一种或多种；所述聚合物优选至少包含所述聚异戊二烯。聚异戊二烯分子与天然胶乳分子相同，能够增加相容性，并能化学交联提高强度。所述聚合物的接枝量为所述纤维素纳米晶质量的10-32％，优选为15-25％。
作为本发明的进一步改进，所述纤维素纳米晶增强材料的制备方法包括：向纤维素纳米晶分散液中加入所述聚合物的单体和引发剂，在45-80℃下自由基聚合，得到接枝有聚合物的纤维素纳米晶。
单体为乙烯、氯乙烯或异戊二烯。所用引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、高锰酸钾/草酸、硝酸铈铵、硫酸铈铵、硫酸铈、过氧化氢中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，所述纤维素纳米晶增强材料的制备方法还包括：将所述接枝有聚合物的纤维素纳米晶加入到溶解有分子量在10000-20000的高分子量聚合物溶液中，然后加入所述聚合物的不良溶剂，搅拌以使所述高分子量聚合物析出，得到纤维素纳米晶增强材料。
所述高分子量聚合物优选为聚异戊二烯。通过高分子量聚合物与小分子量聚合物复合，能够相互缠结，进一步提高纤维素纳米晶增强材料在脱蛋白天然浓缩胶乳中的分散性，能够起到增强和增韧作用。
作为本发明的进一步改进，所述纤维素纳米晶的直径为10-80nm，长度为100-200nm。
作为本发明的进一步改进，所述脱蛋白天然浓缩胶乳的固含量为55-65％。
一种以上任一项所述的基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的制备方法，包括以下步骤：
将纤维素纳米晶增强材料1-5份、硫磺1-2.5份、氧化锌0.5-1.5份、促进剂0.5-1.5份、抗氧剂1-2份和表面活性剂0.1-0.5份加入到100份脱蛋白天然浓缩胶乳中，混合均匀后倒入模具中，干燥，硫化，得到医用外科手套。
作为本发明的进一步改进，所述硫化的温度为90～110℃，时间为15～30min。
实施例1
一种基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的制备方法，包括以下步骤：
将纤维素纳米晶增强材料3份、硫磺1.5份、氧化锌1份、促进剂0.8份、抗氧剂1.2份和表面活性剂0.3份加入到100份脱蛋白天然浓缩胶乳中，混合均匀后倒入模具中，干燥，然后于100℃下硫化20min，得到医用外科手套。
其中，纤维素纳米晶增强材料的制备方法包括：向纤维素纳米晶(直径约为50nm，长度约为150nm)分散液中加入异戊二烯和过硫酸钾，在60℃下自由基聚合2h，得到接枝有聚异戊二烯(分子量约为2500)的纤维素纳米晶，聚异戊二烯的质量为纤维素纳米晶质量的20％。
实施例2
与实施例1的区别在于，异戊二烯替换为乙烯。其他与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例3
一种基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的制备方法，包括以下步骤：
将纤维素纳米晶增强材料3份、硫磺1.5份、氧化锌1份、促进剂0.8份、抗氧剂1.2份和表面活性剂0.3份加入到100份脱蛋白天然浓缩胶乳中，混合均匀后倒入模具中，干燥，然后于100℃下硫化20min，得到医用外科手套。
其中，纤维素纳米晶增强材料的制备方法包括：向纤维素纳米晶(直径约为50nm，长度约为150nm)分散液中加入异戊二烯和过硫酸钾，在60℃下自由基聚合2h，得到接枝有聚异戊二烯(分子量约为2500)的纤维素纳米晶；将接枝有聚异戊二烯的纤维素纳米晶加入到分子量为15000的聚异戊二烯乙醇溶液中，然后边搅拌边加水使聚异戊二烯析出，得到纤维素纳米晶增强材料。小分子量聚异戊二烯的质量为纤维素纳米晶质量的12％，高分子量聚异戊二烯的质量为纤维素纳米晶质量的8％。
实施例4
与实施例1的区别在于，接枝的聚异戊二烯的分子量约为1000。其他与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例5
与实施例1的区别在于，接枝的聚异戊二烯的分子量约为5000。其他与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例1
与实施例1的区别在于，未添加纤维素纳米晶增强材料。其他与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例2
与实施例1的区别在于，将纤维素纳米晶增强材料等量替换为纤维素纳米晶，即未接枝聚异戊二烯。其他与实施例1相同，在此不再赘述。
表1实施例及对比例性能测试结果
| 试样 | 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(％) |
| 实施例1 | 27.8 | 1150 |
| 实施例2 | 24.6 | 1080 |
| 实施例3 | 29.3 | 1160 |
| 实施例4 | 24.8 | 1030 |
| 实施例5 | 25.2 | 1070 |
| 对比例1 | 12.8 | 860 |
| 对比例2 | 18.5 | 910 |
结合图1和2可以看出，通过添加本发明制备的纤维素纳米晶增强材料，基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的拉伸强度显著提高，未接枝聚合物时，提高程度有限。其中，接枝聚异戊二烯的强度提高最明显。分子量过大或过小时，强度有所降低。当与高分子量聚合物复合时，强度最高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套，其特征在于，包括：脱蛋白天然浓缩胶乳100份、纤维素纳米晶增强材料1-5份、硫磺1-2.5份、氧化锌0.5-1.5份、促进剂0.5-1.5份、抗氧剂1-2份和表面活性剂0.1-0.5份；
所述纤维素纳米晶增强材料的制备方法包括：在纤维素纳米晶表面接枝分子量在2000-3000的聚合物；所述聚合物为聚乙烯、聚氯乙烯、聚异戊二烯中的一种或多种；所述聚合物的接枝量为所述纤维素纳米晶质量的10-32％；
所述纤维素纳米晶的直径为50nm，长度为150nm；
所述纤维素纳米晶增强材料的制备方法包括：向纤维素纳米晶分散液中加入所述聚合物的单体和引发剂，在45-80℃下自由基聚合，得到接枝有聚合物的纤维素纳米晶。
2.根据权利要求1所述的基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的制备方法，其特征在于，将所述接枝有聚合物的纤维素纳米晶加入到溶解有分子量在10000-20000的高分子量聚合物溶液中，然后加入所述聚合物的不良溶剂，搅拌以使所述高分子量聚合物析出，得到纤维素纳米晶增强材料。
3.根据权利要求1所述的基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的制备方法，其特征在于，所述聚合物至少包含所述聚异戊二烯。
4.根据权利要求1所述的基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的制备方法，其特征在于，所述脱蛋白天然浓缩胶乳的固含量为55-65％。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将纤维素纳米晶增强材料1-5份、硫磺1-2.5份、氧化锌0.5-1.5份、促进剂0.5-1.5份、抗氧剂1-2份和表面活性剂0.1-0.5份加入到100份脱蛋白天然浓缩胶乳中，混合均匀后倒入模具中，干燥，硫化，得到医用外科手套。
6.根据权利要求5所述的基于脱蛋白天然浓缩乳胶的医用外科手套的制备方法，其特征在于，所述硫化的温度为90～110℃，时间为15～30min。
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