太阳城集团

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改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201510741811.1

申请日:

2015.11.04

公开号:

CN105237828A

公开日:

2016.01.13

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C08L 7/02申请公布日:20160113|||实质审查的生效IPC(主分类):C08L 7/02申请日:20151104|||公开
IPC分类号: C08L7/02; C08K9/04; C08K3/04; B29C41/14; A61F6/04 主分类号: C08L7/02
申请人: 辽宁兰晶科技有限公司
发明人: 郑金木; 乔素珍; 张柏华
地址: 117000辽宁省本溪市经济开发区神农大街18-13
优先权:
专利代理机构: 沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234 代理人: 张志伟
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201510741811.1

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2018.11.02|||2016.02.10|||2016.01.13

法律状态类型:

太阳城集团发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及复合材料及医疗器械领域,具体为一种利用改性石墨烯/胶乳复合材料制备具有高强度、高隔绝性避孕套的方法。将改性石墨烯制备成稳定的分散液,然后在胶乳配合及预硫化熟成阶段后直接复合,或者在该阶段中同时完成硫化复合,最终制成复合胶乳液。复合胶乳经熟化后,采用模具浸渍方法制备出避孕套产品。与现有产品相比,本发明制备出的石墨烯复合的避孕套,具备可有效阻隔小尺寸病毒的透过,在相同厚度下的抗撕裂性,爆破体积和极限伸长率等性能指标均明显提高。本发明具有原理科学,特点显著,无毒无害,性能稳定,与现行的避孕套生产的工艺匹配度高等优点。

权利要求书

权利要求书
1.  一种改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,其特征在于,首先将改性石墨烯制备出稳定的分散液与胶乳液以及常用助剂混合均匀,制成复合胶乳液;经熟化后,采用模具浸渍工艺成型,干燥固化后即制得复合材料的避孕套;再依据常规工艺对其进行后续加工、质检和包装,最后制成避孕套商用产品。

2.  按照权利要求1所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,其特征在于,按干重质量比,避孕套材料中,石墨烯的含量范围为:0.001‰~15‰,其余为固化后纯胶乳的质量及常用助剂的质量。

3.  按照权利要求1所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,其特征在于,所用石墨烯是本征态石墨烯、各种方法制备的改性石墨烯或石墨烯衍生物,包括共价键改性或非共价键改性的石墨烯。

4.  按照权利要求3所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,其特征在于,本征态石墨烯、改性石墨烯或石墨烯衍生物,片层厚度为碳原子层数在10层以下,片层片径/厚度比例大于10。

5.  按照权利要求3或4所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,其特征在于,改性石墨烯或石墨烯衍生物,其碳平面上允许存在结构缺陷,包括:点缺陷、线缺陷、面缺陷或掺杂除碳以外的其它元素。

6.  按照权利要求3或4所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,其特征在于,石墨烯衍生物包括氧化石墨烯、氟化石墨烯氨基化石墨烯、磺基化石墨烯、以及接枝或包覆其它分子链段的片状类石墨烯结构之一。

7.  按照权利要求3或4所述改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,其特征在于,改性石墨烯或石墨烯衍生物的制备方法,包括但不局限于以下三种方法之一:①以石墨为原料膨胀剥离制备的石墨烯粉体或液相分散体及其后续改性产物;②以气态碳源为原料通过化学气相沉积或物理气相沉积制备的石墨烯及其后续改性;③以小分子物质通过化学聚合形成的类石墨烯 二维片状材料聚集形成的粉体或液相分散体及其后续改性。

8.  按照权利要求1或2所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,其特征在于,复合胶乳液的制备方法,将改性石墨烯的粉体或液相分散体与胶乳复合,实现改性石墨烯在复合胶乳液中的良好分散,其分散稳定性在24小时以上;复合阶段在胶乳配合熟成后或预硫化熟成阶段后进行,或在胶乳配合熟成后或预硫化熟成阶段中完成复合;在复合胶乳液中加入常用助剂搅拌均匀后,进行模具浸渍成型。

9.  按照权利要求8所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,其特征在于,所用的胶乳包括:天然胶乳或者合成胶乳中的一种或两种以上的胶乳混合配合或混合预硫化;所用的助剂包括生产避孕套常用的:稳定剂、硫化剂、分散剂、乳化剂、湿润剂、凝固剂、热敏剂、增稠剂、防腐剂、防粘剂、隔离剂、抗静电剂和光滑剂;为保证复合胶乳液的后续加工性,控制产品的厚度和机械性能,需利用助剂将复合胶乳液的性质调整至到适合浸渍膜制品的硫化配合要求:薄膜层避孕套时为三末~四中的工艺要求,厚膜层避孕套时为三初~三中的工艺要求。

10.  按照权利要求1所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,其特征在于,利用复合胶乳液制成避孕套产品的后续加工工艺包括:模具清洗,模具干燥和冷却,模具熏蒸汽,第一次浸胶乳,干燥冷却,熏蒸汽,第二次浸胶乳,卷边,干燥,浸氨水,脱模,半成品收集,离心脱水,整理,成品干燥,电检查,成品包装。

说明书

说明书改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法
技术领域
本发明涉及复合材料及医疗器械领域,具体为一种利用改性石墨烯/胶乳复合材料制备具有高强度、高隔绝性避孕套的方法。
背景技术
避孕套作为简单、有效的物理隔离避孕方法,在世界各国得到广泛使用。研究报告表明:避孕套的胶膜能有效地屏蔽性病、艾滋病等疾病的病源体。正确使用避孕套,可以明显的降低性传播疾病的感染几率。目前,用于避孕套的材料主要有:天然乳胶、聚氨酯、合成橡胶。
天然乳胶(生橡胶、天然橡胶)是从栽培的橡胶树中获取,具有良好的成膜性能,湿凝胶强力高,力学性能良好,机械稳定性高,颜色洁白,泡沫稳定性好。天然乳胶经过加工后,有非常优异的综合性能,是目前使用最广泛的避孕套。但是,由于材料本身的结构特征,天然乳胶避孕套上会天然的形成直径从几百到几千纳米的微孔[文献1,KerrL.,ChaputM.,BoydS.,GaleviE.,MillwardP.,Characterizationandcreationofdefectsincondoms,Journaloftestingandevaluation,2001,29,214],比艾滋病(最大直径:120nm)、乙肝(最大直径42nm)、人体乳头瘤(最大直径55nm)等病毒的头径大几十至上百倍,导致这些疾病的感染和传播一些性传播疾病的病毒可能透过微孔传播。
聚氨酯是一种合成高分子材料,聚氨酯避孕套能有效地避孕和过滤艾滋病病毒,是一种使用安全、舒适的避孕套。但是它的缺点是:弹性不如天然乳胶避孕套好,成本较高,易脱落和破损。这种材料除了少量用于男用避孕套外,其主要用于女用避孕套。由于上述这些原因,它在市场上的份额不大。
合成橡胶制备避孕套的主要成分为氢化的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物,合成橡胶避孕套,具有高弹性,高导热性,无味、过敏反应低等优点,但是临床实验证实,它比乳胶避孕套的破裂率和滑脱率要高[文献2,BoundsW.,GuillebandJ. StewartL.,Afemalecondomastudyofitsuseracceptability,BritishJournalofFamilyPlanning,1988,14,83]。
因此,制备并采用具有高阻隔性,且弹性、机械强度更优的新型材料制作避孕套是卫计器械行业发展的一个重要方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用改性石墨烯/胶乳复合材料制备具有高强度、高隔绝性避孕套的方法,所得避孕套可有效阻隔小尺寸病毒的接触传播,同时增强胶膜的抗撕裂性能,提高商用避孕套极限爆破体积和极限伸长率。
本发明的技术方案是:
一种改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,首先将改性石墨烯制备出稳定的分散液与胶乳液以及常用助剂混合均匀,制成复合胶乳液;经熟化后,采用模具浸渍工艺成型,干燥固化后即制得复合材料的避孕套;再依据常规工艺对其进行后续加工、质检和包装,最后制成避孕套商用产品。
所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,按干重质量比,避孕套材料中,石墨烯的含量范围为:0.001‰~15‰,其余为固化后纯胶乳的质量及常用助剂的质量。
所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,所用石墨烯是本征态石墨烯、各种方法制备的改性石墨烯或石墨烯衍生物,包括共价键改性或非共价键改性的石墨烯。
所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,本征态石墨烯、改性石墨烯或石墨烯衍生物,片层厚度为碳原子层数在10层以下,片层片径/厚度比例大于10。
所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,改性石墨烯或石墨烯衍生物,其碳平面上允许存在结构缺陷,包括:点缺陷、线缺陷、面缺陷或掺杂除碳以外的其它元素。
所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,石墨烯衍生物包括氧化石墨烯、氟化石墨烯氨基化石墨烯、磺基化石墨烯、以及接枝或包覆其它分子链段的片状类石墨烯结构之一。
所述改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,改性石墨烯或石墨烯衍生物的制备方法,包括但不局限于以下三种方法之一:①以石墨为原料膨胀剥离制备的石墨烯粉体或液相分散体及其后续改性产物;②以气态碳源为原料通过化学气相沉积或物理气相沉积制备的石墨烯及其后续改性;③以小分子物质通过化学聚合形成的类石墨烯二维片状材料聚集形成的粉体或液相分散体及其后续改性。
所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,复合胶乳液的制备方法,将改性石墨烯的粉体或液相分散体与胶乳复合,实现改性石墨烯在复合胶乳液中的良好分散,其分散稳定性在24小时以上;复合阶段在胶乳配合熟成后或预硫化熟成阶段后进行,或在胶乳配合熟成后或预硫化熟成阶段中完成复合;在复合胶乳液中加入常用助剂搅拌均匀后,进行模具浸渍成型。
所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,所用的胶乳包括:天然胶乳或者合成胶乳中的一种或两种以上的胶乳混合配合或混合预硫化;所用的助剂包括生产避孕套常用的:稳定剂、硫化剂、分散剂、乳化剂、湿润剂、凝固剂、热敏剂、增稠剂、防腐剂、防粘剂、隔离剂、抗静电剂和光滑剂;为保证复合胶乳液的后续加工性,控制产品的厚度和机械性能,需利用助剂将复合胶乳液的性质调整至到适合浸渍膜制品的硫化配合要求:薄膜层避孕套时为三末~四中的工艺要求,厚膜层避孕套时为三初~三中的工艺要求。
所述的改性石墨烯/胶乳复合材料制备高强度、高隔绝性避孕套的方法,利用复合胶乳液制成避孕套产品的后续加工工艺包括:模具清洗,模具干燥和冷却,模具熏蒸汽,第一次浸胶乳,干燥冷却,熏蒸汽,第二次浸胶乳,卷边,干燥,浸氨水,脱模,半成品收集,离心脱水,整理,成品干燥,电检查,成品包装。
本发明的设计思想是:
石墨烯是一种二维纳米材料,其厚度在3nm以下,而片径尺寸可达数百纳米到数十微米,具有极高的片径/厚度比。石墨烯纳米片具有高度的不可透过性,而由石墨烯堆叠而成的薄膜材料,当其厚度达到200nm时即可完全阻止氦原子的透过,这使得石墨烯及其薄膜材料具有优异的阻隔性能。另一方面,石墨烯经过科学的改性后,可以与乳胶中的橡胶分子之间形成较强的相互作用,因此 改性石墨烯及其衍生物可以很容易的分散到橡胶胶乳中,并形成均匀稳定的复合材料,这种复合材料的机械力学强度将明显高于复合前,同时改性石墨烯本身具备生物相容性,不会有过敏排异效应。当复合材料中的石墨烯含量增加的一定程度时,所形成的堆叠结构即可有效阻断胶乳在干燥固化过程中形成的天然针孔,细裂纹,从而使复合材料具有极强的阻隔能力;而石墨烯和橡胶分子间的相互作用可以在保持橡胶本身弹性的前提下增强复合材料的强度、抗撕裂性能。因此,石墨烯的加入提高了橡胶制品的综合性能,从而赋予避孕套更好的阻隔性能和力学强度。
本发明的优点及有益效果如下:
1、与现有产品相比,本发明制备出的改性石墨烯/胶乳复合的高强度、高隔绝性避孕套,可有效阻隔小尺寸病毒的透过,对病毒及微生物的传播概率有明显降低和抑制作用。
2、与现有产品相比,本发明制备出的改性石墨烯/胶乳复合材料的避孕套在相同厚度的情况下,胶膜抗撕裂性,爆破体积和极限伸长率等性能指标均明显优于常规乳胶或聚氨酯避孕套,因此更适于制成超薄厚度的产品,从而增加产品在性生活使用中的舒适度。
3、本发明新材料生产的避孕套产品外观、触感与现有避孕套无明显区别,可被市场接受。
4、本发明采用改性石墨烯添加量可以做到很低比例,生产成本无明显增加。
5、本发明采用改性石墨烯本身具备生物相容性,并且与胶乳强作用力结合和包覆,所以不会产生过敏和排异反应(本身对纯胶乳制品也过敏的使用者除外)。
附图说明
图1.实施例1制备的改性石墨烯/天然乳胶复合材料避孕套(a)与纯天然乳胶薄膜材料(b)、市售某品牌天然乳胶避孕套(c)的外观对比。
图2.实施例1制备的改性石墨烯/乳胶复合避孕套的薄膜材料与纯天然乳胶薄膜材料的拉曼光谱对比。
图3.实施例1制备的改性石墨烯/天然乳胶复合材料避孕套(a号)与纯天然 乳胶薄膜材料(b号)、市售某品牌天然乳胶避孕套(c号)相同厚度下的做爆破体积时最大体积对比(均按现行生效的GB7544-2004和GB7544-2009规定的标准方法测试)。
图4.实施例1制备的石墨烯/天然乳胶复合材料避孕套(a号)与纯天然乳胶薄膜材料(b号)、市售某品牌天然乳胶避孕套(c号)相同厚度下的离子透过性对比。
图5.本发明改性石墨烯/胶乳复合材料制备具有高强度、高隔绝性避孕套示意图。
具体实施方式
在具体实施过程中,将改性石墨烯制备成稳定的分散液,然后在胶乳配合及预硫化熟成阶段后直接复合,或者在该阶段中同时完成硫化复合,最终制成复合胶乳液。复合胶乳经熟化后,采用模具浸渍方法制备出避孕套产品。该制备的改性石墨烯与胶乳的复合材料适合于现有常规的联动浸渍工艺,最终可以生产出石墨烯复合的避孕套产品。
改性石墨烯/胶乳复合材料制备的高强度、高隔绝性避孕套制品主要有两种方法实现复合材料的制备。这两种方法只是在胶乳制备的不同阶段时复合进改性好的稳定分散的石墨烯分散液。
第一种方法是将改性好的石墨烯分散液,按照一定比例在胶乳已经配合后或者预硫化后,混合均匀复合,制成复合胶乳液,最后即可使用浸渍工艺流程制备出这种复合材料的避孕套。虽然不同胶乳固含量不同,但是可以按照干燥后干重比例推算,要求最终干燥后的石墨烯的质量含量为0.001‰~15‰,优化的石墨烯质量含量范围为0.1‰~1.5‰。
第二种方法是将改性好的石墨烯分散液,按照一定比例在胶乳配合或者预硫化时,随配合剂或硫化剂一同加入,混合均匀复合,熟成后制成复合胶乳液,然后使用浸渍工艺流程制备出该复合材料的避孕套。虽然不同胶乳固含量不同,但是可以按照干燥后干重比例推算,要求最终干燥后的石墨烯的质量含量为0.001‰~15‰,优化的石墨烯质量含量范围为0.1‰~1.5‰。
所用的胶乳包括:天然胶乳或者合成胶乳中的一种或两种以上的胶乳混合配合或混合预硫化;所用的助剂包括生产避孕套常用的:稳定剂、硫化剂、分散 剂、乳化剂、湿润剂、凝固剂、热敏剂、增稠剂、防腐剂、防粘剂、隔离剂、抗静电剂和光滑剂;为保证复合胶乳液的后续加工性,控制产品的厚度和机械性能,需利用助剂将复合胶乳液的性质调整至到适合浸渍膜制品的硫化配合要求:薄膜层避孕套时为三末~四中的工艺要求,厚膜层避孕套时为三初~三中的工艺要求。
通常情况下,胶乳硫化程度等级具体划分如下:
二级:二初,凝胶呈面团状,可以拉很长并带有黏性;
二中,凝胶呈面团状,可拉相当程度不断;
二末,凝胶呈面团状,稍拉长即断,但较韧。
三级:三初,凝胶呈面团状,一拉就断,但胶团比较细滑;
三中,凝胶呈颗粒状,表面较粗糙;
三末,凝胶呈颗粒状,可以捏成团。
四级:四初,凝胶呈颗粒状,可以捏成团,但颗粒和结团较粗糙;
四中,凝胶呈颗粒状,不易成团,有细碎趋势;
四末,凝胶全部呈极小颗粒状。
配合胶乳或预硫化胶乳的加料顺序一般依次为:水稀释或浓缩后的胶乳、稳定剂、硫化剂、促进剂、其它助剂(如:活性剂、防老剂、着色剂、增稠剂、消泡剂、分散剂等)。改性石墨烯分散液可在配合或预硫化的任意步骤中加入,或完成熟成后加入复合都可以。
避孕套通常采用联动浸渍工艺,所用模型为玻璃或不锈钢材质,经过自动化生产线、电检、水检、包装等流程,一般的具体流程大致如下:
1.模型用80℃热水喷淋下,毛刷清洗;
2.模型在60~100℃干燥后冷却到30~50℃,保持90%的湿度熏蒸;
3.第一次浸胶乳,胶乳液温度28~38℃,长度不定,大多230mm左右;
4.在80~120℃下干燥后冷却到30~50℃后再次熏蒸;
5.第二次浸胶乳,基本同第一次的参数,长度略短10mm左右(必要的时候可能需要浸渍第三次来调节成品厚度);
6.胶膜的顶部用蒸汽喷后,胶辊卷边,然后90~120℃干燥;
7.浸40~65℃的氨水(氨含量0.2~0.4wt%),然后用含7wt%~13wt%的阳 性皂、2wt%~4wt%的白炭黑悬浮液冲洗脱模;
8.收集半成品,然后离心脱水,然后整理干燥后送检测区检测合格后,包装成品。另外,工艺过程中可能额外包括涂抹润滑剂、生化药物液。
所用石墨烯是本征态石墨烯、各种方法制备的改性石墨烯或石墨烯衍生物,包括共价键改性或非共价键改性的石墨烯。例如:氟化石墨烯、羧基化石墨烯、氧化石墨烯、氨基化石墨烯、磺基化石墨烯石墨烯、高分子包覆改性的石墨烯等。本征态石墨烯、改性石墨烯或石墨烯衍生物,其共同的特征在于,片层厚度为碳原子层数在10层以下,最优化的层数分布为1~3层;片层片径/厚度比例大于10,最优化的片径/厚度比例分布为1000~10000。改性石墨烯或石墨烯衍生物,其碳平面上允许存在结构缺陷,包括点缺陷(单个或数个原子缺失)、线缺陷(多个原子排列成线状缺失)、面缺陷(多个原子排列成面状缺失)、或掺杂除碳以外的其它元素等。石墨烯衍生物包括氧化石墨烯、氟化石墨烯氨基化石墨烯、磺基化石墨烯、以及接枝或包覆其它分子链段的片状类石墨烯结构之一。
改性石墨烯或石墨烯衍生物的制备方法包括但不局限于以下三种方法:①以石墨为原料膨胀剥离制备的石墨烯粉体或液相分散体及其后续改性产物(氟化、羧基化、磺基化、氨基化、氧化、接枝等改性衍生);②以气态碳源为原料通过化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)制备的石墨烯及其后续改性(氟化、羧基化、磺基化、氨基化、氧化、接枝等改性衍生);③以小分子物质通过化学聚合形成的类石墨烯二维片状材料聚集形成的粉体或液相分散体及其后续改性(氟化、羧基化、磺基化、氨基化、氧化、接枝等改性衍生)。
下面,通过实施例及测试结果对本发明进一步详细说明。
实施例1
在干净的混料桶中加入200Kg浓度为60wt%的天然胶乳,在搅拌条件下逐步加入200Kg浓度为0.5wt‰的磺基化后的石墨烯水溶液,加入完毕后,然后加入分散稳定剂(如:月硅酸钠或F108),使分散稳定剂占1wt%~2wt%左右,持续搅拌1个小时使其混合均匀。此时调节粘度为15mPa·s左右。将复合后的胶液静置24小时左右,使其充分熟化,然后加入浸渍机中进行浸渍两次后加工生产,最后进行性能测试通过后即得成品。
为了验证本发明所制备新材料及避孕套产品的性能优势,发明人依据国家标 准GB7544-2009《天然乳胶橡胶避孕套技术要求和实验方法》,对实施例1所制备的批量的石墨烯/乳胶复合避孕套进行抽检测试,作为对比,试验中同时抽检测试利用实施例1相同工艺过程制备的纯天然乳胶避孕套,以及某市售品牌天然乳胶避孕套的相关性能指标,结果对比如表1所示:
表1:本实施例批量抽检复合避孕套的性能指标及对比

由表实验检验的数据可得出结论:a类产品各项检测指标均明显高过b和c类产品,爆破压力比商用品提高了31.8%,爆破体积提高了23.8%。
附图1为本实施例制备的石墨烯/天然乳胶复合材料避孕套(a)与纯天然乳胶避孕套(b)、市售某品牌天然乳胶避孕套(c)的外观对比。从而可以发现,添加改性石墨烯的避孕套在外观上与市售避孕套基本相同,无明显颜色变化。
附图2为本实施例制备的改性石墨烯/天然乳胶复合薄膜材料与纯天然乳胶薄膜材料表面随机取点的拉曼光谱对比。其中,石墨烯复合乳胶的薄膜图谱线在波数1580cm-1处的峰为石墨烯的特征峰,而纯天然乳胶的薄膜拉曼光谱谱线中没有这一峰,表明复合胶膜中存在石墨烯且分布均匀。
附图3为例制备的石墨烯/天然乳胶复合材料避孕套(a)与纯天然乳胶避孕套(b)、市售某品牌天然乳胶避孕套(c)相同厚度下加压爆破前的最大体积,添加改性石墨烯的天然乳胶复合材料避孕套的爆破体积约为纯天然乳胶避孕套的1.27倍,是市售乳胶避孕套的爆破体积1.24倍。说明改性石墨烯/天然乳胶复合材料避孕套具有更大爆破体积。
附图4为本实施例制备的石墨烯/天然乳胶复合材料避孕套(a)与纯天然乳 胶薄膜材料(b)、市售某品牌天然乳胶避孕套(c)相同厚度下的离子透过性对比。测试采用浸渍扩散显色法进行,避孕套内盛装的溶液为玫瑰红色的液体,避孕套外部容器中盛装的液体为模拟病毒的无色离子液体溶液,这两种离子溶液相遇后会反应,乳液由红色变为淡淡的透明的浅色。一段太阳城集团后,(b),(c)两种避孕套内的液体颜色变为透明浅色,而(a)却没有变化,依然为玫瑰红色。该结果表明,改性石墨烯/天然胶乳复合材料避孕套对1纳米下的离子都具有极强的阻隔性,几十纳米的病毒则自然无法穿透该复合材料的避孕套。市售天然乳胶避孕套及纯乳胶避孕套均在该实验中发现明显的离子穿透后反应的现象,说明隔绝性上远不如石墨烯复合胶乳制备的避孕套。
如图5所示,本发明改性石墨烯/胶乳复合材料制备的高强度、高隔绝性避孕套制品,改性石墨烯/胶乳复合材料为片状的石墨烯网络隔绝层1和胶乳粒子2交联复合结构。
上述结果表明,本发明所制备的改性石墨烯/胶乳复合材料及其避孕套产品具有极佳的阻隔性能和优异的力学性能,正确使用这种安全套产品,可有效阻隔小尺寸病毒及微生物的性传播。
实施例2
在干净的混料桶中加入200Kg浓度为35wt%的天然胶乳,在搅拌条件下逐步加入200Kg浓度为0.05wt‰的氨基化后的石墨烯水溶液,加入完毕后,然后加入分散稳定剂(如:月硅酸钠或F108),使分散稳定剂占0.5wt%~1wt%左右,持续搅拌1个小时使其混合均匀,粘度为8mPa·s左右。将复合后的胶液静置24小时左右,使其充分熟化,然后加入浸渍机中进行浸渍三次后加工生产,最后进行性能测试通过后即得成品。
实施例3
在干净的混料桶中加入200Kg浓度为60wt%的天然胶乳,在搅拌条件下逐步加入200Kg浓度为1wt‰的羧基化后的石墨烯水溶液,加入完毕后,然后加入分散稳定剂(如:月硅酸钠或F108),使分散稳定剂占1wt%~2wt%左右,持续搅拌1个小时使其混合均匀,粘度为15mPa·s左右。将复合后的胶液静置24小时左右,使其充分熟化,然后加入浸渍机中进行浸渍两次后加工生产,最后进行性能测试通过后即得成品。
实施例4
在干净的混料桶中加入200Kg浓度为50wt%的天然胶乳,在搅拌条件下逐步加入200Kg浓度为0.20wt‰的磺基化后的石墨烯水溶液,加入完毕后,然后加入分散稳定剂(如:月硅酸钠或F108),使分散稳定剂占1wt%~2wt%左右,持续搅拌1个小时使其混合均匀,pH值11,粘度为15mPa·s左右。将复合后的胶液静置24小时左右,使其充分熟化,然后加入浸渍机中进行浸渍两次后加工生产,最后进行性能测试通过后即得成品。
实施例5
预硫化和配合时先完成改性石墨烯的复合,然后再浸渍生产产品。
先将胶乳用合适水稀释后加热,使胶乳升温到30~40℃,在搅拌的情况下,按照正常生产比例在胶乳配合和预硫化时随配合剂或硫化剂一同加入,混合均匀复合。加料顺序一般依次为:水稀释或浓缩后的胶乳,稳定剂,硫化剂,促进剂,其它助剂如活性剂、防老剂、着色剂、增稠剂、消泡剂、分散剂等。
最后加入改性石墨烯,虽然不同胶乳固含量不同,但是可以按照干燥后干重比例推算,要求最终干燥后的石墨烯的质量含量为0.001‰~15‰,优化的石墨烯含量范围为0.1‰~1.5‰。
随后温度升到60~70℃保温硫化,薄膜层避孕套时为三末~四中的硫化程度要求,厚膜层避孕套时为三初~三中的硫化程度要求。
最后室温25℃下熟成后制成复合胶乳液,然后使用浸渍工艺流程制备出该复合材料的避孕套,pH值为10.5,粘度为15mPa·s左右。将复合后的胶液静置充分熟化,然后加入浸渍机中进行浸渍两次后加工生产,最后进行性能测试通过后即得成品。
与现有产品相比,本发明制备出的石墨烯复合的避孕套,具备可有效阻隔小尺寸病毒的透过,在相同厚度下的抗撕裂性,爆破体积和极限伸长率等性能指标均明显提高。本发明具有原理科学,特点显著,无毒无害,性能稳定,与现行的避孕套生产的工艺匹配度高等优点。

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