二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物及其制备方法

本发明涉及橡胶，具体涉及一种二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物及其制备方法。

背景技术：

1、由天然胶乳制成的医用手套、防护手套、安全套、防护面具等防护制品在医疗卫生领域、日常生活和工作中具有广泛的应用。然而，目前的天然胶乳防护制品在服役过程中面临以下问题：(1)天然胶乳中含有大量的蛋白质和磷脂等非胶组分，在使用过程中容易受微生物感染而滋生细菌；(2)天然胶乳在成膜过程中易形成几百纳米至几微米的微孔，导致细菌渗透乳胶膜从而感染皮肤；(3)为提高天然胶乳制品的弹性和力学强度，通常会采用硫磺等进行化学共价交联处理，使得乳胶制品无法降解，废弃的乳胶制品经长年累月堆积造成严重的环境污染。因此，赋予天然乳胶制品抗菌性、提高其阻隔性能、构建三维物理交联网络，对提高天然乳胶制品的安全防护性能和环保性能具有重要意义。

2、采用表面富含活性官能团的纳米填料增强天然胶乳时，纳米填料可与天然胶乳的非胶组分通过氢键等强界面相互作用形成自交联三维物理交联网络，在不经过化学交联的情况下显著提高天然胶乳制品的弹性和力学强度，从而解决天然乳胶制品的环保性问题。若纳米填料为二维填料，利用二维填料的高比表面积和高宽厚比带来的高几何阻隔效应，可进一步提高天然乳胶制品的阻隔性能。wang等用二维的氧化石墨烯增强天然胶乳，基于氧化石墨烯表面的含氧基团与天然乳胶中的蛋白质和磷脂之间的氢键相互作用，构建了自交联的三维物理交联网络，制得的天然胶乳膜的拉伸强度和气体阻隔性能都得到了同步提升(surfaces and interfaces,2021,26,101359)。但是，单纯引入片层填料，无法解决天然乳胶制品不抗菌的难题。为了赋予nr乳胶产品抗菌性能，还需进一步添加银、氧化锌、氧化钛、壳聚糖、有机季铵盐等各种抗菌剂。li等将镀银石墨烯引入天然胶乳后，制得的天然胶乳膜具有良好的抗菌性，同时力学强度和气体阻隔性能也得到了提升(internationaljournal of biological macromolecules,2022,195:449-455)。但是该体系中天然胶乳膜采用化学交联制备。另外需要注意的是，二维填料与抗菌剂的引入，会导致天然乳胶膜的断裂伸长率降低，增大了乳胶制品穿戴过程中撕裂破损的可能性。如何制备环保、抗菌、高安全性的天然胶乳制品成为了研究的难点和关键。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物及其制备方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1、将采用离子交换法制备得到的纳米类流体与二维填料水分散液混合均匀后得到二维填料负载纳米类流体混合分散液；

5、步骤2、将步骤1得到的二维填料负载纳米类流体混合分散液和天然胶乳混合，得到二维填料负载纳米类流体/天然胶乳混合液。

6、步骤3、将步骤2得到的二维填料负载纳米类流体/天然胶乳混合液经过常规乳胶成膜工艺制成乳胶胶膜。

7、进一步的，所述步骤1中的纳米类流体为二氧化硅类流体、埃洛石类流体、氧化铝类流体、氧化锌类流体和二氧化钛类流体中的任意一种。

8、进一步的，所述步骤1中的二维填料为石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、蒙脱土、黏土、mxene和氮化硼中的至少一种。

9、进一步的，所述步骤1中的二维填料负载纳米类流体中二维填料与纳米类流体的质量比为1:0.05-5。

10、进一步的，所述步骤1中的二维填料水分散液的zeta电位呈电负性。

11、进一步的，所述步骤2中天然胶乳固含量为15％-70％；天然胶乳与二维填料负载纳米类流体的重量比为100：0.1-20。

12、进一步的，所述步骤2中天然胶乳与二维填料负载纳米类流体的重量比为100：0.1-6。

13、二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物，由上述方法制备得到。

14、本发明的有益效果为：采用离子交换法制备的纳米类流体以纳米粒子为核，纳米粒子表面通过共价键接上带有季铵盐的硅烷偶联剂作为颈层，然后通过离子交换反应接上带有相反电荷的有机长链作为冠层，在室温下可像液体流动，是一种常用的抗菌剂和聚合物增强改性剂。本发明以表面带电负性基团的二维填料为载体，通过静电自组装将纳米类流体负载到二维填料表面，制备得到二维填料负载纳米类流体。进一步，将二维填料负载纳米类流体引入天然胶乳中，利用二维填料负载纳米类流体与天然胶乳中的蛋白质和磷脂之间形成的氢键和静电相互作用构建了物理交联的天然胶乳膜，提高了乳胶膜的阻隔性能，并且兼具高抗菌性和高力学强度。更为重要的是，由于纳米类流体的类液特性，负载在二维填料表面可降低其表面能，提高二维填料的分散性，同时增强了天然胶乳膜拉伸过程中的粘性损耗，使天然胶乳膜保持了高断裂伸长率。

技术特征：

1.二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的纳米类流体为二氧化硅类流体、埃洛石类流体、氧化铝类流体、氧化锌类流体和二氧化钛类流体中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的二维填料为石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、蒙脱土、黏土、mxene和氮化硼中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的二维填料负载纳米类流体中二维填料与纳米类流体的质量比为1:0.05-5。

5.根据权利要求1所述的二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的二维填料水分散液的zeta电位呈电负性。

6.根据权利要求1所述的二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤2中天然胶乳固含量为15％-70％；天然胶乳与二维填料负载纳米类流体的重量比为100：0.1-20。

7.根据权利要求6所述的二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤2中天然胶乳与二维填料负载纳米类流体的重量比为100：0.1-6。

8.二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物，其特征在于，由上述权利要求1-7中任一种方法制备得到。

技术总结本发明提供了一种二维填料负载纳米类流体/天然胶乳组合物及其制备方法，本发明以表面带电负性基团的二维填料为载体，通过静电自组装将纳米类流体负载到二维填料表面，制备得到二维填料负载纳米类流体。进一步，将二维填料负载纳米类流体引入天然胶乳中，利用二维填料负载纳米类流体与天然胶乳中的蛋白质和磷脂之间形成的氢键和静电相互作用构建了物理交联的天然胶乳膜，提高了乳胶膜的阻隔性能，并且兼具高抗菌性和高力学强度。更为重要的是，由于纳米类流体的类液特性，负载在二维填料表面可降低其表面能，提高二维填料的分散性，同时增强了天然胶乳膜拉伸过程中的粘性损耗，使天然胶乳膜保持了高断裂伸长率。技术研发人员：郑龙,石磊,纪尚超,刘栋,殷先泽受保护的技术使用者：武汉纺织大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29