一種制備堿式硫酸鎂晶須/天然膠乳復(fù)合乳膠膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然膠乳復(fù)合乳膠膜的制備方法，特別涉及一種堿式硫酸鎂晶須/天然膠乳復(fù)合乳膠膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然膠乳具有優(yōu)異的綜合性能，其濕凝膠強(qiáng)度高、成膜性能好、易于硫化，所得制品也具有優(yōu)良的特性，較高的強(qiáng)度、較長(zhǎng)的伸長(zhǎng)率和較小的蠕變，因此被廣泛生產(chǎn)醫(yī)用材料等。但由于環(huán)境及天然膠乳中其他非橡膠組分對(duì)膠乳制品的影響，導(dǎo)致膠乳制品耐撕裂性能、耐磨性能、耐腐蝕性能等的變異性大，使得其在應(yīng)用上有所局限。隨著現(xiàn)今醫(yī)療水平的高速發(fā)展以及對(duì)人們對(duì)預(yù)防艾滋病、結(jié)核病和近期爆發(fā)的埃博拉病毒的意識(shí)不斷提高，檢查手套、醫(yī)用手套和避孕套等醫(yī)用膠乳制品的需求量急劇上升，對(duì)其品質(zhì)的要求也越來(lái)越高。因此未滿足社會(huì)發(fā)展的要求就必須提高天然膠乳制品的性能，制備出低成本、高性能的綠色環(huán)保型膠乳制品。
[0003]晶須是一種單晶纖維材料，由于其晶體結(jié)構(gòu)比較完整，其機(jī)械強(qiáng)度近似于原子間價(jià)鍵力的理論強(qiáng)度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前大量使用的各種粒狀填料，同時(shí)晶須具有長(zhǎng)徑比大的特點(diǎn)，因而是一種力學(xué)性能優(yōu)良的制備纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的纖維材料。筆者的研究團(tuán)隊(duì)曾對(duì)碳酸鈣晶須、四針狀氧化鋅晶須增強(qiáng)天然膠乳復(fù)合膠膜進(jìn)行了初步的研究，取得了一定成果。碳酸鈣晶須由于表面碳酸根離子有相當(dāng)大比例可被水解，導(dǎo)致粒子表面因存在大量的羥基而變?yōu)橛H水疏油，在有機(jī)介質(zhì)中難于均勻分散，與基料之間沒(méi)有結(jié)合力，易造成界面缺陷，以及碳酸鈣粒子干燥時(shí)，表面羥基相互作用形成氫鍵，粒子間依靠氫鍵作用而相互聚集，從而形成硬團(tuán)聚的缺點(diǎn)。四針狀氧化鋅晶須在加工工藝過(guò)程中，極容易被破壞其特有的獨(dú)特的空間四針狀晶型結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其特有空間四針狀有帶來(lái)的優(yōu)良性能在膠膜中不能充分發(fā)揮。因此筆者的研究團(tuán)隊(duì)考慮用堿式硫酸鎂晶須代替碳酸鈣晶須、四針狀氧化鋅晶須提高復(fù)合乳膠膜的性能。
[0004]堿式硫酸鎂晶須是一種價(jià)廉、白度高的微米級(jí)新型單晶纖維狀增強(qiáng)材料，具有十分優(yōu)良的物理力學(xué)性能。與常用的無(wú)機(jī)填料相比，具有填充能力強(qiáng)，增強(qiáng)材料再生循環(huán)能力強(qiáng)，對(duì)乳膠膜色調(diào)影響小等特性。同時(shí)依靠自身的高強(qiáng)度、高模量而在體系中產(chǎn)生增強(qiáng)作用，且為微米級(jí)，團(tuán)聚現(xiàn)象少，易于分散，因而有可能大量地用于改善聚合物復(fù)合材料的力學(xué)性能。同時(shí)，堿式硫酸鎂晶須分子由于結(jié)晶水的存在，使得其在燃燒的過(guò)程中發(fā)生脫水反應(yīng)，吸收大量的熱能從而降低復(fù)合材料的溫度。生成的水蒸氣能稀釋火焰區(qū)反應(yīng)氣體濃度，又能吸收煙霧，從而起到阻燃和消煙的作用。但堿式硫酸鎂晶須表面親水疏油性，使其在有機(jī)介質(zhì)中難于均勻分散，與基質(zhì)之間結(jié)合力弱，易造成界面缺陷，導(dǎo)致天然膠乳復(fù)合乳膠膜達(dá)不到理想的性能，所以必須對(duì)硫酸鎂晶須進(jìn)行表面改性，提高與有機(jī)基料之間的潤(rùn)濕性和結(jié)合力，充分發(fā)揮晶須的作用，進(jìn)而改善復(fù)合乳膠膜的性能。
[0005]筆者曾用傳統(tǒng)的“乳液共混”濕法工藝去制備碳酸鈣晶須/天然膠乳復(fù)合乳膠膜及四針狀氧化鋅晶須/天然膠乳復(fù)合乳膠膜。雖比傳統(tǒng)的干法工藝，投入的勞動(dòng)力和能源減少，且更加環(huán)保。但在操作工藝上存在很多不穩(wěn)定性，比如傳統(tǒng)的“乳液共混”濕法工藝需添加的各種配合劑分散體。配合劑分散體制備過(guò)程非常麻煩，且添加用量相對(duì)與膠乳量很少，不易控制其量，易造成誤差大。配合劑在與膠乳共混時(shí)，對(duì)于溫度，時(shí)間，攪拌速率等工藝的要求高，易造成膠乳的團(tuán)聚。工藝可用的配合劑種類繁多，在制定配方時(shí)，還需考慮每種配合劑之間，配合劑與填充材料，配合劑與膠乳共混時(shí)，是否發(fā)生會(huì)化學(xué)反應(yīng)從而導(dǎo)致膠乳團(tuán)聚或性能下降。配合劑配方的可行性的探究摸索也給實(shí)驗(yàn)可操性帶來(lái)了麻煩。本發(fā)明所采用的“乳液共混”濕法工藝與傳統(tǒng)的濕法工藝不同，利用相似相容原理，將硅烷偶聯(lián)劑十七氟葵基三乙氧基硅烷(AC_FAS)改性后的堿式硫酸鎂晶須接枝上MMA，與MMA改性的天然膠乳共混，直接鋪膜制得堿式硫酸鎂晶須/天然膠乳復(fù)合乳膠膜。此方法無(wú)需添加配合劑分散體，可操作性強(qiáng)，其工藝比傳統(tǒng)濕法的高效簡(jiǎn)單。且迄今，尚未有人用MMA-晶須粒子去填充天然膠乳制備復(fù)合乳膠膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種采用“乳液共混”濕法工藝制備高性能堿式硫酸鎂晶須/天然膠乳復(fù)合乳膠膜的方法。
[0007]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
一種制備堿式硫酸鎂晶須/天然膠乳復(fù)合乳膠膜的方法，其步驟如下:
第一步，堿式硫酸鎂晶須的表面處理:將堿式硫酸鎂晶須的料漿水浴加熱攪拌，在80°C下逐漸加入5%(相對(duì)于堿式硫酸鎂晶須質(zhì)量的百分比)硅烷偶聯(lián)劑十七氟葵基三乙氧基硅烷的1ml無(wú)水乙醇溶液。改性處理后的堿式硫酸鎂晶須趁熱過(guò)濾，濾餅干燥，得到改性堿式硫酸鎂晶須產(chǎn)品。改性后的堿式硫酸鎂晶須經(jīng)超聲分散，制得堿式硫酸鎂晶須分散液。在堿式硫酸鎂晶須分散液中，加入乳化劑十二烷基硫酸鈉和引發(fā)劑過(guò)硫酸銨。當(dāng)溫度達(dá)到75°C時(shí)，10秒一滴的速度緩慢滴入甲基丙烯酸甲酯MMA單體后進(jìn)行乳液接枝聚合。反應(yīng)完畢后進(jìn)行抽濾、洗滌，烘干制得聚甲基丙烯酸甲酯PMMA-堿式硫酸鎂晶須粒子。
[0008]第二步，堿式硫酸鎂晶須/天然膠乳復(fù)合乳膠膜的制備:在天然膠乳中，邊升溫邊攪拌加入MMA、油酸后加引發(fā)劑TBHP，繼續(xù)升溫?cái)嚢杼砑踊罨瘎㏕EPA，制得接枝上PMMA的天然膠乳。將經(jīng)超聲波分散的PMMA-堿式硫酸鎂晶須分散液與接枝上PMMA的天然膠乳共混，在水浴恒溫40°C下攪拌下，制得復(fù)合膠乳。將復(fù)合膠乳過(guò)濾后倒入帶有邊框的玻璃板，于室溫下干燥成膜。而后將干燥后的復(fù)合膠膜淋洗后晾干，制得堿式硫酸鎂晶須/天然膠乳復(fù)合乳膠膜。
[0009]若將PMMA-堿式硫酸鎂晶須粒子直接加入天然膠乳中，則PMMA-堿式硫酸鎂晶須粒子則不能在天然膠乳中很好的分散，穩(wěn)定性差，易造成膠乳的團(tuán)聚。若采用傳統(tǒng)工藝，在PMMA-堿式硫酸鎂晶須粒子/天然膠乳體系中加入各種配合劑分散體讓晶須粒子得以很好的分散，提高復(fù)合膠乳的系統(tǒng)穩(wěn)定性。但配合劑分散體制備過(guò)程非常麻煩，且添加用量相對(duì)與膠乳量很少，不易控制其量，易造成誤差大。配合劑在與膠乳共混時(shí)，對(duì)于溫度，時(shí)間，攪拌速率等工藝的要求高，易造成膠乳的團(tuán)聚。工藝可用的配合劑種類繁多，在制定配方時(shí)，還需考慮每種配合劑之間，配合劑與填充材料，配合劑與膠乳共混時(shí)，是否發(fā)生會(huì)化學(xué)反應(yīng)從而導(dǎo)致膠乳團(tuán)聚或性能下降。配合劑配方的可行性的探究摸索也給實(shí)驗(yàn)可操性帶來(lái)了麻煩。本發(fā)明所采用的“乳液共混”濕法工藝與傳統(tǒng)的濕法工藝相比，操作簡(jiǎn)單高效，利用相似相容原理，將天然膠乳接枝上PMMA