抗菌天然橡胶纳米复合材料的研制
改性石墨烯粘土天然橡胶纳米复合材料的结构与性能
改性石墨烯/粘土/天然橡胶纳米复合材料的结构与性能张涛，王文良,鲁璐璐，杨阳，张闻轩（太原工业学院材料工程系，山西太原030008）摘要:大量研究表明，纳米填料的表面效应、大的比表面积以及纳米粒子本身对基体的强界面效应对橡胶纳米复合材料性能的提升具有极大的帮助。
本研究以天然橡胶（NR）为基体材料，采用乳液法制备石墨烯/粘土/NR纳米复合材料’讨论了石墨烯、粘土的用量对复合材料的物理机械性能的影响’结果表明，当粘土用量为3.0pho时，随着石墨烯添加量的增加，石墨烯/粘土/NR纳米复合材料的力学性能和耐磨性先升高，然后略有下降’当石墨烯添加量为1-0pho时，复合材料的拉伸强度提高了33.3%,而阿克隆磨耗体积下降了225%。
关键词:石墨烯;天然胶乳;复合材料;力学性能;阿克隆磨耗中图分类号:TB33文献标识码：A文章编号：1008-021X（X0X1）05-0025-04Structrrr and Properties of ModiCed Graphene/Clay/NR NanocompositesZhang Tao,Wang Wenliang,Lu Lulu,Yang Yang,Zhang Wenxuan(Department of Material Engineering,Taiyuan Institute of Technology,Taiyuan030008,China)Abstract:A larye number of studies have shown that the surface effect of nano-fillers,larye specific surface area and strong interface effect of nano-particles themselves on the matrix have a great help te ioprove the performance of rubber nano-composites.In this paper,natural rubber(NR)was used as the matrix material and graphene/clay/NR nanocompos—es were prepared by emulsion method.The e/ects of the amount of graphene and clay on the physical and mechanical properties of the composites were discussed.The results showed that the mechanical properties and wear resistance of graphene/clay/NR nanocomposieesweoe ioseeyincoeased and ehen seigheeydecoeased wieh eheincoeaseoQgoapheneconeenewhen eheceayconeeneis 3.0phr.And the tensile strength of the composites was increased by335%,the wear volume of Akron was decreased by22.7% when the amount of graphene is1.0phr.Key words:graphene；natural latex；composites;mechanical properties;akron abrasion有关石墨烯的研究虽然进行了60多年，但是直到21世纪初期英国物理学家Giov和Novos/o才第一次通过机械剥离的方法得到了石墨烯（GE）［1-5］。
橡胶纳米复合材料制备方法及性能研究进展
疏水 化 ， 善黏 土 与橡 胶 基 质 之 问 的润 湿 作 用 。黏 改 土／ 胶纳 米复合 材 料 制 备 关键 是 扩 大 黏 土 片层 间 橡
提供 了一 条途径 。 使 用 硅 烷 偶 联 剂 对 纳 米 氢 氧 化 镁 进 行 表 面 处
黏土， 然后插入单体 ， 如异戊二烯 或苯 乙烯等 ， 引发
原位 聚合 ， 制得 黏土／ 胶纳 米复 合材 料 。 橡 插 层 复合 法 又可 分为 插 层 聚合 法 、 聚合 物溶 液 插层 法 、 聚合物 熔体插 层法 。
距， 将橡胶 长链 引人层 间 ， 其微 观结 构可分 为插层 型
和完全剥 离型 ， 目前 制备 的黏 土／ 橡胶 纳米 复合材 料
大 多属 于插 层 型 。
提 高橡 胶 的介 电性 能 和耐磨性 能 。
甘
１４ 导 电纳米 橡胶 复 合材 料 ．
肃 ’科
技
第２ ８卷
料 中 。根 据热 力学 原 理 ， 成 了向 纳米 复合 材 料 的 形 方 向发 展 ， 过程 的 自由能变化 必 须小 于零 ， 会发 此 才
２ 橡胶纳米 复合材料的制备方法
根据 结构 的不 同 ， 米 材 料 可 分 为 ３类 ： 纳 纳 米结 构 晶体 （ 三维 纳 米 结 构 ） 二 维 纳 米 结构 （ 维 ； 纤
物 ， 四乙氧基硅烷 （ Ｅ Ｓ 引人 橡胶 的基体 中； 如 ＴＯ） （ ） 过水 解 和缩 合反 应直 接 生 成 均匀 分 散 的纳 米 ２通 尺 度 的粒子 ， 如二 氧化 硅 、 氧 化 钛 等 ， 而 实 现对 二 从
海南省教育厅文件
海南省教育厅文件
琼教高[2009]32号
海南省教育厅
关于下达2009年度教育厅高等学校
科学研究项目的通知
海南大学：
根据2009年度省教育厅高校科学研究项目专家评审意见，经研究，我厅决定批准你校2009年度资助项目82个，指导项目89个（立项项目见附件）。
资助项目研究经费由省教育厅和学校按1：1比例共同资助；指导项目研究经费由学校和个人自筹。
立项项目下达后，学校科研主管部门要严格按照《海南省高等学校科学研究项目管理暂行办法》（琼教高[2007]124号）的要求认真组织实施，并及时通知项目主持人，尽快启动项目的研究工作。
如学校和项目主持人认为经费无法完成申请评审书中的研究工作或要对项目进行必要的调整，请在接到通知后15天内，通过学校以书面形式报告我厅高等教
育处。
如无异议，项目结题时按申请评审书的研究任务验收。
附件：2009年度海南省教育厅高等学校科学研究项目立项一览表
海南省教育厅
二○○九年三月十三日
主题词：教育高校科研项目通知
海南省教育厅办公室 2009年3月23日印发
校对：韩练打印：封君丹（共印8份）
附件
2009年度海南省教育厅高等学校科学研究资助性项目一览表
理工、农医类单位：海南大学
2009年度海南省教育厅高等学校科学研究指导性项目一览表。
天然橡胶基凹凸棒土纳米复合材料制备及性能研究
有 优 良的吸 附 、 体 、 填 、 盐 性 能 ， 年 来 ， ＡＴ 胶 充 抗 近 将
作 为纳米 纤 维填 充补 强剂用 于 制备橡 胶基 纳米 复合 材
状结 构 的含 水 富镁铝 硅 酸 盐 黏 土 矿 物 ， 晶体 呈 纤 维 其
料 已 成 为 国 内 外 高 分 子 材 料 研 究 Fra bibliotek 域 的 热 点
橡 胶基 纳 米复 合 材 料是 指 以橡 胶 基 体 为 连续 相 ，
以纳米 填料 （ 少 有 一 维 尺 寸 在 １ ｌ Ｏ ｍ 之 间 的 粒 至 ～ Ｏｎ
状 集合 体 ， 结构 内部 多 孔 道 ， 部 凹 凸相 间 ， 外 内外 表 面
带 负 电 荷 ， 吸 附 阳 离 子 ， 单 根 纤 维 晶 的 直 径 在 能 其
用 量对 复合 材料 的应 力一 应变 行 为 的影 响 。由 图可见 ， 加 入 ＫＨ５ ０后 ， 合 材 料 的 定 伸 应 力 和 抗 拉 强 度 均 ６ 复
有 所 提 高 ， 且 当 ＫＨ５ ０用 量 为 ＡＴ用 量 的 ３ 时 ， 并 ６ 复合 材料具 有最 佳 性 能 ， 进一 步 提 高 ＫＨ５ ０用 量 ， ６ 性 能出现 下 降。分析 认 为 ， ＡＴ 表 面 亲 水 疏 油 ， 经 未
关 键 词 ：天然 橡胶 ； 凸棒 土 ； 米 复 合 材 料 ； 化 特 性 ； 晶 凹 纳 硫 结 中图 分 类 号 ： ３ ２ ＴＢ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： 。 １４ ８ （ ０ １ １ － ０ ９ ０ ｌ ０ －３ １ ２ １ ） １０ ０ — ６
混炼插层法制备天然橡胶／蒙脱土纳米复合材料
者重视的新材料， 橡胶／ 蒙脱土纳米复合材料制备的
关键 是 插层 ， 即橡胶 分 子链进 入蒙 脱土 的层 间． 插层 的方法 有单体 插层 聚合法 、 液插 层法 、 乳 溶液 插层 法 和混炼 插层法 等 ¨ ． 中混 炼插 层法 采用普 通 的橡 其 胶 加工 工艺 和设 备便 可 得 到 插 层 纳米 复 合 材 料 ， 因 此 最有 实用 价值 ． 混炼 插层 法 的步骤是 ： 先用 插层 剂 （ 如长链 烷 基 季 铵 盐 ） 和蒙 脱 土 进 行 离 子 交 换 得 到 有 机改 性 蒙脱土 ， 后 将 有机 蒙脱 土 加 入 橡胶 中进 然 行 混炼 和硫 化 ， 即可 实现插 层得 到橡胶／ 脱土 纳米 蒙 复合材 料 ． 关于混 炼插 层法 的研 究 很 多 ， 是 ， 但 混 炼 插层 法 中橡胶 分 子链 进 入 蒙脱 土 层 间的具体 过程
（ ７０ ： Ｎ ７ ）重庆卧龙化工公司产品 ； 其余为通用橡胶
维普资讯
第 ９期
欧阳星 等 ： 混炼插层法 制备天然 橡胶／ 蒙脱土纳米复合材料
配合 剂 ． 本 配 方 （ 基 以质 量 计 ） Ｎ ０ ： Ｒ １０份 ， Ｂ Ｇ Ｓ４ 份 ， ． Ｓ１５份 ，ｎ Ｚ Ｏ ５份 ， 脂 酸 ２份 ， ＭＴ变 量 （ 硬 Ｈ 分
在 混 炼过程 中便 开始 对 蒙脱土进 行插层 ， 主要 在 焦 烧 时 间前 的硫 化诱 导期 内完 成 大部 并
分插层 过程 ， 化开 始 后 蒙脱 土 的 纳 米 级 分 散 进 一 步 完 善 ， 至硫 化 完成． 加 ２ ～ 硫 直 添 ％ １％有机 蒙脱土 的天 然橡胶／ ０ 蒙脱 土 纳米复 合材料 的 力 学性 能 和动 态 力学性 能优 于 ４ ％ ０
纳米生物医用材料
纳⽶⽣物医⽤材料纳⽶⽣物医⽤材料余传威滁州学院材料与化学⼯程学院摘要:⽣物医⽤材料作为功能材料的⼀种，早在距今约7000年前就有使⽤记录。
⽬前⽣物医⽤材料需求巨⼤且对各⽅⾯性能要求越来越⾼。
20世纪30年代以来，⽣物医⽤材料随着⼯业的发展得到长⾜进步。
近年来，随着纳⽶技术的重⼤突破，纳⽶⽣物医⽤材料应运⽽⽣。
纳⽶⽣物医⽤材料因其独特的⼒学性能、可靠地⽣物相容性、良好的降解性能、⾼度的靶向性等等优点成为⽣物医⽤材料中的新星。
专家预计，在20世纪⼈类未能彻底攻克的主要疾病，如⼼脏病、艾滋病、中风、糖尿病等，都有望在21世纪纳⽶⽣物和医学的成功应⽤中得到解决[1]。
本⽂主要针对纳⽶⽣物医⽤材料的概念、分类、进展、应⽤、发展趋势等⽅⾯进⾏评述，并在最后作出结论。
关键词:⽣物医⽤材料；功能材料；纳⽶⽣物医⽤材料；性能；医学⽣物医⽤材料是⽤于和⽣物系统结合治疗或替换⽣物机体中的组织器官或增进其功能的材料[2]。
纳⽶⽣物医⽤材料则由现代化的纳⽶技术和⽣物材料交叉、融合的全新⾼科技领域，其应⽤前景也必定会带来⽣物医学界的新⼀代⾰新。
颗粒在1~100nm范围内的材料被称为纳⽶材料，纳⽶⽣物医⽤材料体现在纳⽶级药物（可以有很强的靶向性，能制作“⽣物导弹”药物，增强疗效）、纳⽶表⾯特性置换物（对⼈⼯脏器进⾏表⾯或者整体纳⽶处理改性，减⼩毒副作⽤，延长使⽤寿命和安全性）、纳⽶级微⼩检测仪器（纳⽶级颗粒可有效进⼊体内细⼩组织，⼤⼤提⾼疾病的诊断率）等⽅⾯。
⽬前，⽣物医⽤材料应⽤很⼴泛，⼤到器官移植，⼩到⽛齿修复和⼿术缝合线等。
纳⽶⽣物医⽤材料的研究还很有限，离⼴泛应⽤于临床还有相当⼤距离。
很多技术上的难题难以解决。
即便如此，其如此多的优越性让各国政要⼤商以及科研机构和个⼈异常狂热。
纳⽶⽣物医⽤材料是⼀个多学科交叉前景⼗分⼴阔的领域，它所具有的独特结构使它显⽰出独特的性能如量⼦尺⼨效应、⼩尺⼨效应、表⾯效应和宏观量⼦隧道效应，故⽽显⽰出许多特有的性质诸如磁引导靶向性、⽣化相容性、耐持久磨损等等。
纳米材料在橡胶领域中的应用研究进展
ＮＲ 纳 米复合 材料 ，并对 其微 观结 构和物 理性 能进
行 研究 。 果表 明 ， 结 改性二 氧化硅 均匀分 散在 天然胶
乳基 体 中。扫描 电子显微 镜分析 显示 复合材料 呈界
面模糊 的海 岛结构 。 改性 二氧 化硅／ ＮＲ 纳米 复合材
范 丽 等 研究 纳 米 氧 化锌用 量 对 纳米 氧 化锌 ／ 溶 聚丁苯 橡胶 （Ｓ Ｒ） Ｓ Ｂ 复合材料 导热性能 的影响 。 结
纳米碳 酸 钙改 性 Ｓ Ｓ生 产 的 Ｔ Ｒ 鞋用 粒料 的耐 磨 Ｂ Ｐ
性 和加 工性 能得都得 到改 善 。 周 亚斌 等Ｉ 甲基丙烯 酸 （ Ａ） ２ １ 用 ＭＡ 原位 改性纳 米
碳 酸 钙 填 充 三元 乙丙 橡 胶 （Ｐ Ｅ ＤＭ ） 制备 了纳米 碳 ， 酸钙 增 强 Ｅ Ｄ 硫化 胶 。考 察 了过 氧 化二 异丙 苯 Ｐ Ｍ （ Ｐ ＤＣ ）用量 和 ＭＡ Ａ用 量 对 Ｅ ＤＭ 硫 化性 能和 物 Ｐ
不易发 生聚集 现象 ．这也导 致了添加纳米 氧化锌 的
ＮＲ 疲劳 断裂后 其断 裂面较 平滑 ，而添加普 通 氧化 锌 的断裂面较 粗糙 。 杨 淼等 对 纳 米 氧 化锌 进 行原 位 表 面 改性 ． 研 究改 性 纳米 氧化锌 对 天然 橡胶 （ ＮＲ） 料性 能 的影 胶 响 。结 果表 明 ： 与普 通氧化 锌相 比 ， 性纳米 氧化锌 改
相 容 性 及 其在 硅 橡 胶 中的 分散 性优 于气 相 法 自炭
黑。
体 ）在普 通橡胶 中添加 少量后 ， 品的强度 、 ， 产 耐磨性 和抗 老化 性等性 能均能 达到甚 至超过传 统 高档橡胶 制品 ， 且能生 产出色彩 新颖 、 能优 异的新 一代橡 而 性 胶制 品 。纳 米 ＳＯ 表面存 在大 量 的活性 羟基 ， 利 ｉ 有
纳米微晶纤维素的制备、改性及其增强复合材料性能的研究
纳米微晶纤维素的制备、改性及其增强复合材料性能的研究一、本文概述随着纳米科技的快速发展，纳米材料在各个领域的应用日益广泛。
纳米微晶纤维素（Nanocrystalline Cellulose, NCC）作为一种新兴的纳米材料，因其独特的物理和化学性质，在增强复合材料性能方面具有巨大的潜力。
本文旨在探讨纳米微晶纤维素的制备技术、改性方法，以及其在增强复合材料性能方面的应用。
我们将详细介绍纳米微晶纤维素的制备过程，包括原料选择、预处理、酸解条件优化等关键步骤，并分析影响制备效果的主要因素。
随后，我们将探讨纳米微晶纤维素的改性方法，如表面修饰、复合改性等，以提高其在复合材料中的相容性和性能。
在此基础上，本文将重点研究纳米微晶纤维素增强复合材料的性能。
我们将通过对比实验，分析纳米微晶纤维素在复合材料中的分散性、界面结合强度、力学性能等关键指标，探讨其对复合材料性能的影响机制。
我们还将考察纳米微晶纤维素在不同复合材料体系中的应用效果，为其在实际工程中的应用提供理论支持。
本文的研究不仅有助于深入理解纳米微晶纤维素的制备与改性技术，还将为开发高性能复合材料提供新的思路和方法。
我们期望通过本文的研究，为纳米微晶纤维素在复合材料领域的广泛应用奠定坚实基础。
二、纳米微晶纤维素的制备纳米微晶纤维素（Nanocrystalline Cellulose, NCC）的制备主要涉及到纤维素原料的选择、预处理、酸水解和纯化等步骤。
以下是详细的制备过程：选择纤维素含量丰富且结晶度高的植物纤维作为原料，如棉花、木材等。
这些原料经过破碎、研磨等预处理后，得到一定粒度的纤维素粉末。
接着，将纤维素粉末与适量的浓酸（如硫酸）混合，并在一定的温度下进行酸水解。
酸水解过程中，纤维素分子链在酸的作用下断裂，生成较小的纤维素分子片段。
水解的时间和温度会影响最终产物的粒度和结晶度。
水解完成后，需要通过离心、洗涤等步骤去除剩余的酸和水解产物中的杂质。
然后，将得到的悬浮液进行透析，以进一步去除小分子杂质。
天然橡胶和原位白炭黑制备的“绿色”纳米复合材料
Hale Waihona Puke 试样 的网链 密 度 用微 压 缩 法 来 测定 ， 白炭 黑 含量 由热重 分析 法 于空气 中测定 。
１ ．２ 二维 透射 电子 显微 镜研 究
点 。ＴＥ Ｓ分两 步反应 ， Ｏ 即水解 和缩合 反 应 ， 而 从
在 橡胶 基 质 中生 成 Ｓ０ 。本 文 介绍 了 在 ＮＲ 生 ｉ 胶 和 ＮＲ硫化 胶 中用 ＴＥ ＯＳ溶 胶一 胶 反应 制 备 凝 的原 位 白炭 黑填 充 ＮＲ纳米 复合 材料 的独特 性能 及其 在橡胶 工 业 中的应用 。
同步分 析
原位 白炭 黑填 充 ＮＲ纳米 复合材 料的制 备 如
下 ： 双辊 开炼 机 上 将 过氧 化 二 异丙 苯 （ ． 在 １ ５份 ） 混 入 ＮＲ得 到 ＮＲ胶 料 ， １ ０ 在 ５ ℃下硫 化 ２ ． ｍｉ ５５ ｎ
获 得过 氧 化 物 交 联 的 ＮＲ（ — ） ＮＲ Ｐ 。胶 片 的 厚 度 约 ｌ ｍｍ。在 ３ ℃下将胶 片浸 人 Ｔ Ｏ Ｏ Ｅ Ｓ中 ２ ｈ 再 ４。 将 溶胀胶 片浸 泡 在 ５ ℃ ２ 的 正 丁 胺 水 溶 液 中 Ｏ
用 Ｊ ０Ｌ ＴＥ １０ 透 射 电 子 显 微 镜 对 Ｅ Ｍ ０Ｕ
ＮＲ 原位一 ～ Ｐ胶 超 薄 切 片进 行 观 察 。 加速 电 压 为
１ 实验
１ １ 材 料 ．
８ｋ 样 品放在 紫 铜栅 极 上 ， 面 提前 用 Ｆ ｌ ｒ ０ Ｖ， 上 ｏｍａ
和挥 发碳 涂覆 。 １ 同步加 速器 广角 ｘ射线 衍射 和拉伸测 试 的 。３
黑 的含 量 是 ｌ ． ８ ４份 。ＴＥ 图 像 见 图 １ 在 ＮＲ Ｍ ，
座 就 是 由 ＮＲ、 用 的 补强 填 料 及交 联 用 交 联 剂 适
纳米材料在橡胶领域中的应用研究进展
明，使用硼酸酯偶联剂改性纳米碳酸钙填充Ｎ Ｒ Ｂ 能提高硫化胶的物理机械性能。当硼酸酯偶联剂 用量为４ 份、改性纳米碳酸钙用量为７ 份时，硫 ５
化胶 的综 合性 能最 好； 与未 改性 纳 米碳 酸钙填 充 Ｎ Ｒ 比，硼 酸酯 偶 联剂 改性 纳 米 碳酸 钙 填 充的 Ｂ相
橡 胶补 强剂 应 用研 究
纳米材料是指在纳米量级 （ Ｏ ｎ ） 卜ｌＯ ｉ 内调控 ｎ 物质结构制成的具有特异性能的新材料， 目前， 橡胶工业的发展与纳米材料的使用有着密切的关
系 。橡胶工 业大 量使 用纳 米材料 作 为填 充剂 ，填
分散性，增加橡胶和钙粒子表面的湿润度，进而
大幅度性剂 与絮凝 剂 ．５ ．５ ．６ １ 适 量 ，搅拌 反应 时 间为 ２， 陈化 时 间为４ 的条件 ｈ ｈ
未对硫化速率产生明显影响；Ｅ Ｄ 硫化胶具有较 ＦＭ
好的物理 机械性 能 ，当Ｍ Ａ 量为 １２ 量份 时， Ａ用 ．质
其拉伸强度可达２ ． Ｍａ ５６ Ｐ 。此外，Ｅ Ｄ硫化胶的 ＰＭ
的分散状态 。实验发现，改性纳米碳酸钙对天然
橡胶具有一定的补强作用，立方型纳米碳酸钙对 天然橡胶的补强作用要 比链状纳米碳酸钙好；当
改性 纳米 碳酸 钙在 天然 橡胶 中的填充 量达 到５ 份 ｏ
隧道效应等表面效应所引起的与橡胶大分子间作
用力的提高，会在一定程度上弥补界而区 “ 化学 作用力”的缺乏，使得材料对橡胶 的补强效果高
广东橡胶 ２１年 第 ６ ０１ 期 碳酸钙增强Ｅ Ｄ 硫化胶 。考察了过氧化二异丙苯 ＰＭ
（Ｃ ） Ｄ Ｐ 用量 和Ｍ Ａ 量对 Ｅ Ｄ 硫 化性 能和 物理机 械 Ａ用 ＰＭ
７
润性和分散性，提高胶料中补强填料用量，以达
马来酸酐酰化壳聚糖
马来酸酐酰化壳聚糖/天然橡胶复合材料的制备及其性能研究李永振1，2，吕明哲2，李志锋2，刘贵昂1（1.岭南师范学院，广东湛江524048；2.中国热带农业科学院农产品加工研究所/广东省天然橡胶加工重点实验室，广东湛江524001）摘要：采用胶乳共混法，分别以引发剂过氧化苯甲酰（BPO）、过二硫酸钾（KPS）、偶氮二异丁腈（AIBN）、硫黄体系（VS）为引发剂，制备马来酸酐酰化壳聚糖（MCS）/天然橡胶（NR）复合材料。
试验结果表明：KPS和VS引发的MCS/NR 复合材料凝胶较少；VS引发的MCS/NR复合材料的物理性能比过氧化物预硫化MCS/NR复合材料大幅提高；MCS/NR 复合材料的亲水性、耐热性能和抗菌性能与NR相比明显提高，有望作为制备医用NR制品的材料。
关键词：天然胶乳；天然橡胶；马来酸酐酰化壳聚糖；复合材料；引发剂；亲水性；耐热性能；抗菌性能中图分类号：TQ331.2；TQ332.5；TQ330.38＋7 文章编号：1000-890X（2020）10-0758-05文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2020.10.0758基金项目：中国热带农业科学院中央级科研院所基本业务费项目（1630122017010，1630122020003）作者简介：李永振（1981—），男，山东聊城人，中国热带农业科学院农产品加工研究所助理研究员，岭南师范学院特聘教授，博士，主要从事天然橡胶加工与改性的研究工作。
E-mail：lyz_228@ OSID开放科学标识码（扫码与作者交流）天然橡胶（NR）是一种综合性能优异的生物高分子材料，广泛应用于国防、军工和日常生活中。
NR具有良好的弹性、强度、抗撕裂和耐疲劳等性能。
作为最早被用作医用弹性体的高分子材料，NR由于不具有抗菌性能和生理活性，且亲水性和耐热性能较差等，限制了其广泛应用。
壳聚糖及其衍生物具有无毒、生物相容性良好、生物可降解性与多种药理活性，已成功应用于生物医药、农业、食品、化妆品和环保等领域。
天然橡胶纳米复合材料新产品面世
信皇要 览
及 销 售过程 中的保 鲜技 术研 究 、产后 处理技 术规 范的研
基本 掌握 了该病 害 的发 生规律 ，用 于指导 病 害防治 。
在此基础上，科研人 员筛选 出对该病害有 良好防治
效果 的化 学药 剂新 剂型４ ％ “ 茵 ・ ” 水悬 浮剂 ，防 ５ 醚 腈
区克￣ ２０ 年寒害及超强 台风等 自 灾害造成的经济困 Ｋ ０８ 然
难 ，千方 百计加 快 新三代 胶 园发展 速度 。 一是使 用优 质
２ ０ 年，省科技厅利用省级预留科学事业费，向省 ０５
农科 院加 工 所下达 了 “ 南绿橙 贮藏保 鲜技 术研 究 ”项 海
种 苗 。二是 高标 准 开 垦。三是 早春 抗旱 定植 。 四是加 强
新 植胶 园抚 管 。
目，要求该所在项 目 期间必须完成四项绿橙保鲜贮藏技
术 的研 究 ，即贮藏 适性研 究、贮 藏保鲜技 术研 究、运 输
（ 来源 ：广东省农垦 总局科技生产处 ）
感调 查试点 工作取 得成 果 。 海 南是我 国最大的 天然橡 胶 生产基 地之 一 ，为更好
源型原料储备 ，为 中国真正参与橡胶国际市场的合作交 流提供 了平台，也为中国作为橡胶消费大国参与国际市
场 定价提 供 了契机 。
据统 计 ，２ ０ 年 广 东农 垦８ ４元 营业 收入 中 ，已有 ０８ ６Ｌ
广 东农垦在 国 内外 自行种植 的橡胶 基地 面积要达到 １ＯＹ ＩＦ
亩 以上 ，扩 大辐射 几 百万 亩 ，形 成年加 工销售橡 胶５ 万 ０
吨的能力 ，海外经济份额要 占垦区经济总量的１２ ／。
纳米抗菌涂层材料制备工艺的抗菌效果与持久性控制
纳米抗菌涂层材料制备工艺的抗菌效果与持久性控制纳米抗菌涂层材料是一种新型的材料，通过利用纳米技术对材料进行改良，使其具有抗菌功能。
制备纳米抗菌涂层的工艺对于抗菌效果和持久性的控制至关重要。
首先，在制备纳米抗菌涂层之前，需要选择合适的材料作为基底，一般选择具有良好附着性和耐腐蚀性的材料。
常用的基底材料包括不锈钢、玻璃、陶瓷等。
在选择材料的同时，需要考虑到被涂层的物体的使用环境和要求，以便确定抗菌涂层的制备工艺。
制备纳米抗菌涂层的方法主要有溶胶-凝胶法、磁控溅射法和化学气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法是常用的制备工艺之一。
具体制备步骤如下：首先，将纳米抗菌材料溶解在适量的溶剂中，形成溶胶；然后，利用离心等方法将纳米溶胶沉淀成凝胶；最后，通过加热等方式将凝胶转化为坚固的纳米抗菌涂层。
在制备纳米抗菌涂层的过程中，抗菌材料的含量、溶剂的性质和温度等因素都会对抗菌效果和持久性产生影响。
因此，在制备工艺中需要对这些参数进行合理控制。
首先，要确定合适的抗菌材料含量，过高或过低都会降低抗菌效果。
其次，选择合适的溶剂是保证抗菌涂层质量的关键，应选择溶解性好、挥发性小的溶剂。
最后，在加热过程中，温度需要控制在合适范围内，过高或过低都会导致抗菌涂层的结构破坏。
制备完成的纳米抗菌涂层材料在实际应用中具有很好的抗菌效果和持久性。
纳米材料具有较大的比表面积和较高的活性，能够与细菌细胞壁产生物理化学反应，破坏细胞膜结构，从而杀灭细菌。
而且，纳米抗菌涂层材料具有良好的耐腐蚀性和附着性，能够在长期使用过程中保持抗菌效果，具有较高的持久性。
综上所述，纳米抗菌涂层材料制备工艺的抗菌效果和持久性的控制是制备过程中最重要的环节。
通过合理选择材料、控制制备参数，可以获得具有良好抗菌效果和持久性的纳米抗菌涂层材料。
未来，纳米技术的发展将进一步推动抗菌涂层材料在各个领域的应用。
纳米抗菌涂层材料制备工艺的抗菌效果与持久性控制是利用纳米技术，通过对材料的改良和处理使其具有良好的抗菌功能。
探讨天然橡胶复合材料的制备与性能
DOI:10.19551/ki.issn1672-9129.2021.10.131探讨天然橡胶复合材料的制备与性能闫春强(朝阳市特种设备监督检验所㊀辽宁㊀122000)摘要:为解决某些天然橡胶复合材料不能对高阻尼的性能需求给予满足或者无突出的力学性能的问题,本文针对天然橡胶复合材料的制备与性能做出了进一步探究,提出了制备方法和性能测试方式,并分析了实验结果,可为相关人员提供参考依据㊂关键词:天然橡胶;复合材料;制备;性能中图分类号:TQ332;TB332㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)10-0135-01㊀㊀天然橡胶(NR),属于最常见的一种橡胶品种,综合性能十分理想㊂但是,因为阻尼没有较好的性能,所以不能对高阻尼的性能需求给予满足㊂目前,对于丁腈橡胶(NRB)的使用,发现其有理想的阻尼性能,但无突出的力学性能㊂所以,对NR㊁NRB,可使其互补,弥补彼此的缺陷,强化性能㊂但融合过程并不容易,需要克服很多的问题,其中借助了相容剂㊂本文针对种类不同的相容剂制备NR㊁NRB共混胶进行了探究㊂1㊀材料与方法1.1试验材料㊂对于本次实验内容的开展,准备的材料包括:天然橡胶(NR);丁腈橡胶(NRB);N220S,其中,采用的丙烯腈质量分数为42%㊂环氧化天然橡胶(ENR)具体的环氧数值为25%;乙烯一醋酸乙烯醋共聚物(EVA);氯丁橡胶(CR),DCR213;炭黑N300㊂1.2制备样品㊂结合预先制定的比例,将NR㊁NBR㊁ENR㊁EVA㊁CR,依照比例和顺序,结合配合剂开始混炼,之后割刀薄通,并以打三角包的形式,保障胶料得到均匀的混合㊂停放混炼胶,使其达到12小时,采用无转子硫化仪,对不超过150ħ的硫化曲线进行测量㊂利用T10当做焦烧胶料的具体时间,正硫化时间则为T90㊂最后,硫化过程,需要按照150ħˑT90采用平板硫化机完成[1]㊂1.3测试性能㊂(1)硫化特性㊂试样硫化特性的测定工作,会通过无转子硫化仪完成,标准为GB/T16584-1996标准㊂测试期间,温度的把控为150ħ,时间的把控为半个小时,压力需要调节成12MPa㊂焦烧时间的设定为T10㊁正硫化时间设定为T9㊂其中,最大扭矩为MH,最小扭矩为ML㊂(2)物理机械性能㊂物理机械性能的表征包括:(1)拉伸性能(2)撕裂性能(3)硬度(4)回弹性能㊂每项测试都有相应的标准,例如拉伸性能测试的标准为GB/T528-2009标准㊂(3)动态热机械性能㊂试样动态热机械性能的测定,可利用动态机械分析仪完成,其标准为GB/T9870.1-2006㊂模式采用双悬臂梁模式,频率调整为10Hz,扫描温度控制范围为-80 80ħ之间,并设置20ħ/min的升温速率[2]㊂2㊀结果与讨论2.1硫化特性分析㊂在对硫化性能分析时,采用的对比指标为MH㊁ML㊁MH-ML㊁焦烧以及硫化时间,具体结果,如表1所示㊂在不改变硫化和补强体系的基础上,对各种相容剂针对NR/NBR产生的影响进行了分析㊂表1:相容剂针对NR/NBR 产生的影响(1)相容剂ENR-25的添加,混胶当中的MH,ML以及MH ML都有所增加,说明ENR-25对于NR与NBR相之间的相容起到了理想的结果,不但增大了交联密度,还强化了相应的关联程度㊂(2)相容剂EVA的添加,NR/NBR共混胶中,MH,ML 以及MH ML都有下降的情况,这便说明胶料减小了交联密度,降低了相应的交联程度㊂(3)相容剂CR的添加,NR/NBR共混胶中,MH,ML以及MH ML都有下降的情况,这便说明胶料减小了交联密度,降低了相应的交联程度㊂2.2物理机械性能㊂橡胶材料需要有十分理想的物理机械性能,其中通过研究可知,相容剂的不同,对于NR/NBR 共混胶物理机械性能有着不同的影响㊂如表2所示㊂表2:相容剂对NB/NBR 共混胶物理机械性能的影响(1)对于ENR-25相容剂的添加,NR/NBR共混胶的200%定伸应力有2.33%的提升;拉伸强度有8.76%的提升;拉断伸长率有3.40%提升;撕裂强度有11.30%的提升㊂强度的下降为1.48%;回弹的下降为5.0%(2)对于EVA相容剂的添加,NR/NBR共混胶的200%定伸应力有28.73%的下降;拉伸强度有8.77%的下降;拉断伸长率有0.4%下降;回弹值有7.30%的下降㊂撕裂强度的增加为1.48%,对硬度产生的影响并不明显[3]㊂(3)对于CR相容剂的添加,NR/NBR共混胶的200%定伸应力有1.16%的下降;拉伸强度有7.78%的下降;拉断伸长率有0.80%下降;硬度值有1.30%的下降;回弹值有2.6 %的下降㊂2.3动态热机械性能㊂如表3所示,为各种相容剂对NR/NBR共混胶动态热机械性能的影响㊂(1)ENR-25的加入,通过数值分析可知,ENR-25有益于促进NR和NBR的相容性㊂(2)EVA的加入,通过数值分析可知,EVA并不会对NR/NBR共混胶产生任何的影响㊂(3)CR的加入,通过数值分析可知,CR对NBR的相容性比较理想㊂3㊀结语总之,不同的相容剂产生的作用和效果不同,例如加入ENR-25不但增大了交联密度,还强化了相应的关联程度,使硫化速度更强㊂所以,相应的研究和实验内容的开展,还要继续拓展,以便对制备高阻尼复合橡胶材料的配方设计提供基础㊂参考文献:[1]贾雷雷.天然橡胶复合材料的制备与性能研究[J].化学与粘合,2021,43(01):37-40.[2]李永振,吕明哲,李志锋,刘贵昂.马来酸酐酰化壳聚糖/天然橡胶复合材料的制备及其性能研究[J].橡胶工业,2020,67(10):758-762.[3]刘宏超,王启方,何东宁,李高荣,孙中锐,彭政,余和平.环氧化天然橡胶原位接枝SiO_2制备天然橡胶复合材料的力学性能和阻尼特性[J].应用化工,2020,49(10): 2511-2514.㊃531㊃。
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Vol 136No 11・66・化 工 新 型 材 料N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第36卷第1期2008年1月开发应用基金项目:国家自然科学基金(50572041);山东省自然科学基金(Y2005F08);山东省自然基金(Y2007F64);青岛市科技发展计划课题(05212GX 206)作者简介:李镇江(1963-),男,博士,教授。
抗菌天然橡胶纳米复合材料的研制李镇江1 岑 伟1 郭 锋1 孟阿兰2 张振华2(1.青岛科技大学机电工程学院,青岛266061;2.青岛科技大学化学与分子学院,青岛266042)摘 要 研究了自制ZnO/Ag 纳米复合抗菌剂的亲油改性,利用改性后的ZnO/Ag 纳米复合抗菌剂制备天然橡胶(NR )纳米复合材料,探讨了抗菌NR 纳米复合材料的抗菌、抗藻性能。
结果表明:ZnO/Ag 纳米复合抗菌剂经磷酸三丁酯(TBP )改性后,沉降率从接近1减小到0.2以下,亲油性和稳定性大大提高,将TBP 改性后的抗菌剂加入到油性介质正己烷中,抗菌剂分散均匀,粒径在100nm 以内;在NR 纳米复合材料的制备中,随着ZnO/Ag 纳米复合抗菌剂添加量的增加,正硫化时间减小;经检测,抗菌NR 纳米复合材料对大肠埃希氏菌的抗菌率达98%以上,且抗菌率随抗菌剂添加量的增加而增大,抗藻性能达到最优零级标准。
关键词 ZnO/Ag 纳米复合抗菌剂,亲油性,NR 纳米复合材料,抗菌性能,抗藻性能Development of antibacterial natural rubber nanocompositesLi Zhenjiang 1 Cen Wei 1 Guo Feng 1 Meng Alan 2 Zhang Zhenhua 2(1.College of Elect romechanial engineering Qingdao U niversity of Science and Technology ,Qingdao 266061;2.College of Chemist ry and Molecular Engineering Qingdao U niversity of Science andTechnology ,Qingdao 266042)Abstract The lipophilic of ZnO/Ag nanocomposite antibacterial agent ,the preparation of natural rubber (NR )nanocomposites with the self 2made ZnO/Ag nanocomposite antibacterial agent ,the antibacterial performance and anti 2algae performance of antibacterial NR nanocomposites were dealed.The results showed that the sedimentation rate of ZnO/Ag nanocomposite antibacterial agent modified by tributyl phosphate (TBP )decreased f rom nearly 1to 012below ,the li 2pophilic and dispersion of ZnO/Ag nanocomposite antibacterial agent has been increased greatly.The antibacterial agent modified by TBP which was joined to the oily medium hexane has been dispersed homogeneously and particle size was less than 100nm.In the process of the NR nanocomposites preparation ,the optimum vulcanization time reduced with the con 2tent of ZnO/Ag nanocomposite antibacterial agent increasing.After detection ,the antibacterial rate of the antibacterial NR nanocomposites to the Escherichia coli was above 98%,and the antibacterial rate increased with the content of the antibac 2terial agent increasing ,the anti 2algae performance attained superior 0class standard.K ey w ords ZnO/Ag nanocomposite antibacterial agent ,lipophilic ,NR nanocomposites ,antibacterial performance ,anti 2algae performance 将天然橡胶(NR )用于人们日常生活用品和医疗卫生用品时,不仅要求材料具有很好的使用性能,还要求材料环保、卫生,具有抗菌功能[122]。
如果将NR 与改性处理后的纳米复合抗菌剂进行复合,制备出抗菌NR 纳米复合材料,使其在天然橡胶优良使用性能的基础上兼具高效抗菌抗藻特性,必将成为聚合物/纳米无机复合材料领域新的研究热点[3]。
本研究通过TBP 分散剂的改性处理,改变ZnO/Ag 纳米复合抗菌剂的润湿性能,从而改善其在油性有机体系中的分散状态和相容性能,使纳米复合抗菌剂以纳米尺度均匀分散复合到非极性有机材料NR 中,制备出了NR 纳米复合材料,并研究了其抗菌和抗藻性能。
1 实验部分111 亲油改性实验准确称取一定量真空或空气煅烧的ZnO/Ag 纳米复合抗第1期李镇江等:抗菌天然橡胶纳米复合材料的研制菌剂,放入玛瑙研钵中,加入溶剂为正己烷的TBP溶液,经手磨混合20min后转移至磁力搅拌器上,磁力搅拌20min后超声振荡40min,然后取出一定量分散后的悬浮液放入沉降容器中(外贴刻度),竖直放在试管架上,静置观察,观察不同时间清液层的体积。
采用沉降率表征沉降效果: 沉降率=清液体积总体积(1)沉降率越小分散性越好。
同时按上述工艺进行未加分散剂试样的对比实验。
本方法可定性分析ZnO/Ag纳米复合抗菌剂的分散状态和团聚情况。
采用3000HSA型激光粒度分布仪对改性前后产物的粒径分布进行表征。
112 抗菌NR纳米复合材料的制备将改性后的ZnO/Ag纳米复合抗菌剂按配方添加到NR 中。
基本配方(质量比):NR(100),硬脂酸(210),重质碳酸钙(50),硫磺(116),促进剂DM(116),ZnO(610)。
采用常温双辊混炼,按ISO标准“硫化特性评价”测定正硫化时间t90。
确定硫化条件为:143℃×t90,硫化压力15MPa,然后在平板硫化机上进行胶料硫化。
113 抗菌NR纳米复合材料的抗菌和抗藻性能检测根据2002年卫生部颁布的消毒技术规范2.1.8.9的奎因实验[4],采用抗菌率表征抗菌NR纳米复合材料的抗菌性能。
其计算公式为:抗菌率=对照样本平均菌落数-试验样本平均菌落数对照样本平均菌落数×100%(2)根据标准ASTM D5589297,在广东省微生物分析测试中心对抗菌NR纳米复合材料进行了抗藻性能测试,测试藻种 为:丝藻属HACHB493,四尾栅藻FACHB43,小球藻FACHB167和小颤藻FACHB24。
2 结果与讨论2.1 Z nO/Ag纳米复合抗菌剂的亲油改性采用改性前后的ZnO/Ag纳米复合抗菌剂在非极性介质正己烷中的沉降对比实验,考察ZnO/Ag纳米复合抗菌剂表面的亲油性和分散性。
可看出,未经分散剂改性的ZnO/Ag 纳米复合抗菌剂在正己烷中沉降8h,沉降率达0176;而经TBP改性后的真空或空气煅烧ZnO/Ag纳米复合抗菌剂在正己烷中沉降8h,沉降率均为01004左右;140h后沉降率为0101左右,真空和空气煅烧ZnO/Ag纳米复合抗菌剂的沉降率区别不大。
改性前的ZnO/Ag纳米复合抗菌剂与正己烷无法相容,原因在于ZnO/Ag纳米复合抗菌剂之间的亲和力远大于ZnO/Ag纳米复合抗菌剂和正己烷的亲和力,ZnO/Ag颗粒之间的这种强亲和力造成了大颗粒团聚的形成,导致了ZnO/Ag 纳米复合抗菌剂的快速沉降;而经过TBP改性后的ZnO/Ag 纳米复合抗菌剂,表面基团发生了变化,颗粒表面状态随之改变,使ZnO/Ag纳米复合抗菌剂颗粒之间的亲和力减小而与正己烷的亲和力增强。
所以,改性后的ZnO/Ag纳米复合抗菌剂团聚程度大大减小,并在相当长的时间内保持很好的悬浮稳定性,分散相容性得到明显改善。
对真空或空气煅烧ZnO/Ag纳米复合抗菌剂在正己烷中的分散状态,可通过激光粒度分布进行观察分析。
图1是ZnO/Ag纳米复合抗菌剂改性前后的粒度分布图。
图1 经磷酸三丁酯改性前后的ZnO/Ag纳米复合抗菌剂的粒度分布图(a)未改性的试样,(b)真空煅烧试样,(c)空气煅烧试样 由图1可看出,未经TBP改性的ZnO/Ag纳米复合抗菌剂的粒径为1μm左右,超出了纳米级范围,团聚非常严重,很难发挥其抗菌和抗藻性能。
而经过TBP改性后的ZnO/Ag 纳米复合抗菌剂在正己烷中分散状态良好,真空和空气煅烧ZnO/Ag纳米复合抗菌剂经分散后的平均粒径分别为5117nm、8015nm,且粒径分布集中,空气煅烧ZnO/Ag纳米复合抗菌剂有少量(500nm左右)的大粒子存在,这可能是几个颗粒团聚在一起造成的。
改性后的ZnO/Ag纳米复合抗菌剂粒径大大减小,基本无大块团聚,粒径呈几十纳米的分散状态,都保持在纳米级范围内,能够充分发挥ZnO/Ag纳米复合抗菌剂的抗菌和抗藻性能。
2.2 抗菌NR纳米复合材料的制备抗菌NR纳米复合材料配方中的ZnO/Ag纳米复合抗菌剂具有双重作用:一方面作为活性剂,取代了传统NR配方中的普通ZnO;另一方面作为功能添加剂,实现了传统NR所不具备的抗菌和抗藻性能。
在其它条件不变的情况下,改变ZnO/Ag纳米复合抗菌剂的加入份数(分别为3份、6份、10份),于常温下进行双辊混炼,同时炼制了添加普通氧化锌的・76・化工新型材料第36卷对比试样,按照ISO标准“硫化特性评价”测定出正硫化时间t90,试样的硫化温度和正硫化时间t90见表1所示。