一次性石墨烯‑丁腈胶手套及其制备方法与流程

文档序号:11191924
一次性石墨烯‑丁腈胶手套及其制备方法与流程

本发明涉及乳胶手套技术领域,具体是一种具有抗菌、抗静电功能的一次性石墨烯-丁腈胶手套及其制备方法。



背景技术:

羧基丁腈橡胶系由丁二烯、丙烯腈和有机酸(丙烯酸、甲基丙烯酸等)三元共聚而成。简称XNBR,相对密度0.98~0.99。引入羧基增加了极性并赋予了高强度,具有良好的粘接性和耐老化性,改进耐磨性和撕裂强度,进一步提高耐油性。拉伸强度25.5~26.5MPa,扯断伸长率310%~380%,撕裂强度51.0~55.9kN/m。丁腈手套是以丁腈料与钛白粉、辅料、及消泡剂等为主要原料经过混合、过滤、凝固、烘干等工艺制作形成,拥有杰出的抗化学性能、抗摩擦性能、极少产生过敏等优点,广泛,用于医药、电子、食品、化工、水产等行业,主要起到隔离污染、保护双手的作用。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又叫做单原子层石墨,一般把层数小于10层的统称为石墨烯。石墨烯具有十分优异的力学性能,抗拉强度和弹性模量分别为125GPa和1.1TPa,杨氏模量约为42N/m2,是目前已知的强度最大的材料;同时,石墨烯具有热稳性(石墨烯的热导率高达5300W/(M.K)),极低的电阻率(10-6Ω·cm)、抗菌性能、抗紫外性能等。水性石墨烯,则是石墨烯经化学作用后在表面键结有羟基、羧基、醚基化学功能集团的石墨烯,添加活性剂后,使得水性石墨烯在水系溶液中有优良好的分散性。

但一次性丁腈手套的断裂强度和断裂伸长率分别大致为20MPa和500%,仍不能够满足正常使用时的性能要求,进一步提升一次性丁腈手套的力学性能,尤指在断裂强度和断裂伸长率方面,开发出一款有较高力学性能的一次性高品质手套,以满足在各领域中的高效使用。

另外,一次性丁腈手套多应用于食品,卫生,医疗等方面,较长时间暴露在空气中,易滋生大量细菌,不能从本质上杜绝细菌在特殊应用条件下的使用,故旨在开发出一款长效抗菌性一次性高品质手套。



技术实现要素:

针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种具有抗菌、抗静电功能的一次性石墨烯-丁腈胶手套及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

第一方面,本发明提供一种石墨烯-丁腈胶复合物,包括如下重量份数的各组分:

优选地,所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或几种的组合。

优选地,所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、吐温-20中的一种或几种的组合。

优选地,所述消泡剂为聚醚硅油、正辛醇、异辛醇、聚二甲基硅氧烷、无机硅消泡剂(例如BYK-011)中的一种或几种的组合。

优选地,所述辅助组分包括1.0~1.5份的氧化锌,0.5~1.0份的硫磺,二氧化钛2.5~3.0份,硫化促进剂0.1~0.5份。

优选地,所述硫化促进剂为BZ(二丁基二硫代氨基甲酸锌)、PZ(二甲基二硫代氨基甲酸锌)、EZ(二乙基二硫代氨基甲酸锌)中一种或几种的组合。

第二方面,本发明提供一种一次性石墨烯-丁腈胶手套,所述手套的材质采用如上所述的石墨烯-丁腈胶复合物。

第三方面,本发明提供一种所述一次性石墨烯-丁腈胶手套的制备方法,包括如下步骤:

按所述重量份数备料;

将所述碱加入所述丁腈胶乳中,对丁腈胶乳进行碱化处理;

向所述碱化处理后的丁腈乳胶中加入辅助组分,研磨;

将所述研磨后的丁腈乳胶中加入石墨烯、表面活性剂、消泡剂进行预交联;

将浸过凝固剂的手模干燥后浸入所述预交联所得的石墨烯-丁腈胶乳中,在手模表面形成胶膜;

对所述胶膜进行熟化交联、漂洗、卷边,干燥;

将所述干燥后所得胶膜进行沥滤、氯化处理,漂洗、干燥即得所述一次性石墨烯-丁腈胶手套;

其中,所述原料是在其水溶液的条件下加入的。

优选地,所述凝固剂的溶剂为水,溶质及其在所述溶剂中的重量含量为28~42wt%硝酸钙,0.1~0.5wt%脱模剂,0.1~0.5wt%的消泡剂。

优选地,所述消泡剂为乙醇;所述脱模剂为市售常规脱模剂。

优选地,所述熟化交联的条件为:10~40摄氏度、12~48小时。

优选地,所述制备方法还包括对所得一次性石墨烯-丁腈胶手套进行脱模的步骤。

优选地,所述脱模后还需对一次性石墨烯-丁腈胶手套进行烘干、质检。

优选地,所述碱化处理后丁腈胶乳的pH在9以上。

优选地,所述研磨的次数为2~3次。

优选地,所述预交联的时间为12-48小时、温度为20~80摄氏度。

优选地,所述手模在浸凝固剂前需进行清洗、干燥。

进一步优选地,所述清洗具体为依次进行pH 2~3的酸洗,水洗,pH11~14的碱洗;所述干燥具体采用烘箱。

优选地,所述干燥的温度为100~150摄氏度。

优选地,所述一次性石墨烯-丁腈胶手套的制备中,所述氯化处理具体是将胶膜浸氯水,所述漂洗具体是采用水进行漂洗。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

本发明通过对一次性手套组分及制备方法的优化,使得所获手套的断裂强度和断裂伸长率显著改善,并且手套寿命和抑菌效果也得到提升。

附图说明

图1和图2为对比例一次性丁腈手套制备样品;因添加石墨烯,呈现出的颜色不同,当石墨烯添加量较少时、手套颜色为乳黄色(对比例2),石墨烯的含量提升时,颜色有加深趋势(对比例3)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

下述实施例采用的脱模剂为市售常规橡胶脱模剂,例如LANLION RE-ZC45。

实施例1-3

实施例1-3分别提供了一种以表1所示石墨烯-丁腈胶复合物为原料进行一次性石墨烯-丁腈胶手套制备的技术方案,具体步骤如下(请参见图1):

步骤一,按表1所述重量份数备料;原料是在其水溶液的条件下加入;

步骤二,将所述碱加入所述丁腈胶乳中,对丁腈胶乳进行碱化处理;本步骤中,所述碱(氢氧化钾)处理后丁腈胶乳的pH在9以上;

步骤三,向所述碱化处理后的丁腈乳胶中加入辅助组分,研磨;本步骤中,研磨的次数为2次;

步骤四,将所述研磨后的丁腈乳胶中加入石墨烯、表面活性剂、消泡剂进行预交联;本步骤中,所述预交联的时间为12小时;

步骤五,将浸过凝固剂的手模干燥后浸入所述预交联所得的石墨烯-丁腈胶乳中,在手模表面形成胶膜;本步骤中,所述手模在浸凝固剂前需进行清洗、干燥;所述清洗具体为依次进行pH 2~3的酸洗,水洗,pH11~14的碱洗;所述干燥具体采用烘箱;干燥的温度为100~150摄氏度;

步骤六,对所述胶膜进行定型、漂洗、卷边,干燥;本步骤中,干燥的温度为100~150摄氏度;

步骤七,将所述干燥后所得胶膜进行沥滤、氯化处理,漂洗、干燥即得所述一次性石墨烯-丁腈胶手套;本步骤中,所述氯化处理具体是将胶膜浸氯水,所述漂洗具体是采用水进行漂洗;

所述凝固剂的溶剂为水,所含溶质及其在溶剂中的含量为30wt%硝酸钙,0.5wt%橡胶脱模剂,0.1wt%的消泡剂乙醇。

其中,所述制备方法还包括对所得一次性石墨烯-丁腈胶手套进行脱模的步骤;所述脱模后还需对一次性石墨烯-丁腈胶手套进行烘干、质检。

表1

实施例4一次性石墨烯/丁腈复合手套的制备

实施例4提供了一种以表2所示石墨烯-丁腈胶复合物为原料进行一次性石墨烯-丁腈胶手套制备的技术方案,具体步骤如下:

步骤一,按表2所述重量份数备料;原料在水溶液状态下加入;

步骤二,用1.5份氨水配置一定比例的碱水溶液调节胶乳的酸碱度;

步骤三,加入辅助组分,搅拌均匀后加入2.6份研磨料在研磨机中研磨3次;

步骤四,再加入0.01份的石墨烯与羧基丁腈胶乳、消泡剂进行预交联反应,本步骤中,预交联的条件为60摄氏度、12小时;同时,添加0.001份表面活性剂;

步骤五,对手模依次进行酸洗、水洗和碱洗后,对手摸进行第一次烘干后将手模浸渍凝固剂进行第二次烘干,通过烘箱烘烤至一定的干燥状态浸渍丁睛胶乳形成胶膜,随后沥滤卷唇;本步骤中烘干的温度为105摄氏度;

步骤六,对所述胶膜进行定型、漂洗、卷边,干燥;本步骤中,干燥的温度为105摄氏度;

步骤七,将所述干燥后所得胶膜进行沥滤、氯化处理,漂洗、干燥即得所述一次性石墨烯-丁腈胶手套;本步骤中,所述氯化处理具体是将胶膜浸氯水,所述漂洗具体是采用水进行漂洗;

所述凝固剂的溶质组分为:32wt%硝酸钙,0.5wt%脱模剂(例如LANLION RE-ZC45),0.5wt%的消泡剂乙醇,68wt%为溶剂去离子水;

其中,所述制备方法还包括对所得一次性石墨烯-丁腈胶手套进行脱模的步骤;所述脱模后还需对一次性石墨烯-丁腈胶手套进行烘干、质检。

实施例5一次性石墨烯-丁腈胶手套的制备

实施例5提供了一种以表2所示石墨烯-丁腈胶复合物为原料进行一次性石墨烯-丁腈胶手套制备的技术方案,具体步骤如下:

步骤一,按表2所述重量份数备料;原料在水溶液状态下加入;

步骤二,用1.5份氨水和氢氧化钾混合碱配置一定比例的碱溶液调节胶乳的酸碱度;

步骤三,加入辅助组分,加入2.6份研磨料在研磨机中研磨3次;

步骤四,再加入份的石墨烯、表面活性剂、消泡剂在60摄氏度下预交联12小时。

步骤五,对手模依次进行酸洗、水洗和碱洗后,对手摸进行第一次烘干后将手模浸渍凝固剂进行第二次烘干,通过烘箱烘烤至一定的干燥状态浸渍丁睛胶乳,形成胶膜;

骤六,对所述胶膜进行定型、漂洗、卷边,干燥;本步骤中,干燥的温度为100摄氏度;

步骤七,将所述干燥后所得胶膜进行沥滤、氯化处理,漂洗、干燥即得所述一次性石墨烯-丁腈胶手套;本步骤中,所述氯化处理具体是将胶膜浸氯水,所述漂洗具体是采用水进行漂洗;

所述凝固剂的溶质组分为:36wt%硝酸钙,0.5wt%脱模剂,0.5wt%的消泡剂,余量为溶剂去离子水;

其中,所述制备方法还包括对所得一次性石墨烯-丁腈胶手套进行脱模的步骤;所述脱模后还需对一次性石墨烯-丁腈胶手套进行烘干、质检。

表2

对比例1普通一次性丁腈手套的制备

首先由100份丁腈原始胶乳按照一定的配方比例,配置好待用的丁睛胶乳。用1.5份氨水配置一定比例的碱溶液调节胶乳的酸碱度,搅拌均匀后加入2.6份研磨料在研磨机中研磨三次,在60摄氏度下预交联12小时。对手模依次进行酸洗、水洗和碱洗后,对手摸进行第一次烘干后将手模浸渍凝固剂进行第二次烘干,通过烘箱烘烤至一定的干燥状态浸渍丁睛胶乳,沥滤卷唇,在150摄氏度下硫化后冷却,第一次氯洗中和第二次漂洗脱模,得到普通一次性丁腈手套。

对比例2、3

对比例2、3是实施例1的对比例,制备方法与实施例1相同,对比之处仅在于:

对比例2中的石墨烯的含量小于0.05份,为0.005份(图1);

对比例3中的石墨烯的含量大于0.5份,为0.8份(图2)。

对比例4、5

对比例4、5是实施例1的对比例,制备方法与实施例1相同,对比之处仅在于:

对比例4中的石墨烯的含量小于0.05份,为0.005份;同时,预交联的时间小于6小时,为5小时;

对比例5中的石墨烯的含量小于0.05份,为0.005份;同时,预交联的时间大于24小时,为25小时。

性能测试

为了体现本发明技术方案的创造性,突出本发明的优势效果,发明人对本发明的实施例1及其对比例的效果进行了测试,结果见表3;

测试的具体方法如下:

针对手套样品,在室温下熟化24小时,测其力学性能,得到数据见表3,执行标准ASTM D412、EN455、ISO37、GB/T528;引伸计标距试样直径规定非比例延伸率。

表3

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

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