论文部分内容阅读
目前,地球上60%产量的天然橡胶乳液用于生产浸渍品,如医用手套,胶管和气球等。这些浸渍品的用途和制作工艺特殊,对填料的功能性要求较高,对填料的加入方式也有一定的限制。本文针对浸渍橡胶制品力学性能差和容易滋生细菌等特点,采用超声技术结合乳液共混法制备了甲壳素凝胶/氧化淀粉双功能(即:补强与抗菌功能)天然乳胶填料及其与天然橡胶的复合物,通过红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和动态光散射(DLS)等表征手段,研究了超声改性甲壳素凝胶(简称为UCG)、甲壳素凝胶/氧化淀粉填料以及双功能填料与天然橡胶的复合物的形貌和结构,特别是微结构与演化、填料的粒径分布、稳定性等影响因素,以及双功能填料对天然胶乳的机械力学、抗菌等性能的影响,探讨了甲壳素凝胶自组装及其与氧化淀粉、双功能填料与胶乳的界面作用。研究结果如下:(1)FT-IR、XRD和TG研究结果表明:超声作用使UCG氢键网络重组,UCG的结晶度和热稳定性随超声处理时间的增加,先明显降低然后再缓慢升高;SEM、AFM和DLS结果显示,UCG微结构的演化、粒径和纳米凝胶的含量与超声处理时间有关,随超声处理时间的增加UCG由纳米球通过氢键网络重组演化为纳米纤维;凝胶的平均粒径由64.2 μm下降到9.1 μm,纳米凝胶的含量由0%上升到39%;当超声处理时间超过210 min,UCG团聚明显。(2)UCG与氧化淀粉是在氢键等弱作用力驱动下,形成甲壳素凝胶/氧化淀粉双功能填料,平均粒径从6.70 μ下降到5.53 μm。随着UCG加入量的增加,双功能填料的表面吸附层的微结构发生演化,由颗粒状到纤维状,到絮状,再渐变为片状。当甲壳素凝胶的加入量为0.75%时,表面吸附层的面积为5%,双功能填料与胶乳的相容性较好,混合液的机械稳定度为651s,稳定性较好。(3)FT-IR和SEM说明,双功能填料与橡胶之间的界面作用强,属于化学键合。与单一组分的UCG或氧化淀粉相比,双功能填料表面形成的颗粒、纤维状或絮状物的吸附层可以增强填料与天然橡胶的界面作用面积,进而增强界面作用,偶联剂的添加能有效提高橡胶与双功能填料之间的界面作用,当偶联剂的用量为5%,UCG的用量为0.75%,氧化淀粉乳液的用量为10%,复合材料对天然橡胶的补强效果良好。(4)抗菌测试说明,天然橡胶自身不具有抑菌性能,超声改性时间为270 min时,UCG与没有超声处理的甲壳素凝胶相比的表现出良好抗菌性能,抑菌率为99%。双功能填料加入后,甲壳素/淀粉/橡胶复合材料对大肠杆菌和金黄葡萄菌表现出了一定的抑菌性,且抑菌性随着双功能填料的用量增加而增加。