一种氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的制备方法，属于复合海绵技术领域。本发明专利技术通过添加氧化石墨烯，制备改性天然胶乳海绵，氧化石墨烯之间的羟基、羧基、环氧基等基团在反应过程中能以共价键的方式连接起来，从而有效提高海绵的回弹性能，并且氧化石墨烯的高比表面积可有效提高复合海绵的吸附能力，本发明专利技术通过添加干酪素，制备氧化石墨烯复合天然胶乳海绵，干酪素具有很好的热稳定性，能在高温下杀菌并且不会破坏其稳定性及功能性，并且干酪素能在天然胶乳的橡胶粒子表面形成强韧的亲水蛋白膜，此膜不会变性收缩导致乳化体系的破坏，可有效稳定提高氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的力学性能和回弹性能。

A preparation method of graphene oxide composite natural latex sponge

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的制备方法
本专利技术涉及一种氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的制备方法，属于复合海绵

技术介绍
天然橡胶是指从橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固体物。其橡胶烃（聚异戊二烯）含量在90%以上，还含有少量的蛋白质、脂肪酸、糖分及灰分等。天然橡胶具有高弹性、高强度、耐磨、耐撕裂、耐酸碱、耐腐蚀、优良的绝缘性、柔韧性等性能，广泛地应用于工农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面，为其他物资所不可替代。胶乳海绵因具有良好的透气性、缓冲减压性能、隔音隔热、耐寒、耐压缩疲劳等优点，被广泛应用于工业生产生活等方面。胶乳海绵是胶乳制品耗胶量较大的制品之一。随着胶乳海绵越来越广泛的应用，人们对海绵质量提出新要求。而且对纯天然胶乳海绵而言，无法皆备各种性能，故对海绵的研究产生新的方向—作为承载基体制备复合材料。为改善橡胶制品的某些性能，降低成本，通常在橡胶基体中加入填料制成复合材料。填料具备橡胶基体不具有的性能，如防老化、防光氧化、抗菌性、耐寒耐油、增强橡胶制品物理性能等。对胶乳制品而言，常见的是对其补强。橡胶的补强是指改善橡胶的某些性能，如定伸应力、拉伸强度、耐磨性、硬度或者其他物理性能等。橡胶制品通常都要经过填料的补强，使其具有更好的性能。填料在胶乳制品的合成中起增容补强、改善某一性能、降低成本的作用。在胶乳工业中，常用填料为碳酸钙、二氧化硅。近年来，纳米级的粒子作为填料被广泛应用于胶乳制品的生产中。相比于普通粒子，纳米粒子可降低或升高粒子的熔点、改善热力学性能，产生小尺寸效应；由于粒子纳米化，使其表面能增加，可更好地与其他基体材料结合；亦可使物质光谱性质产生变化；纳米级的粒子具有的波动性可贯穿势垒，产生宏观量子隧道效应。以上优点说明，大比表面积、小尺寸微粒能够使其更好地发挥作用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有胶乳海绵缓冲回弹性差、力学强度低的问题，提供了一种氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将干酪素加入去离子水中，常温下以100～150r/min转速搅拌5～10min，得干酪素溶液；（2）将氧化石墨烯、硫磺和2-巯基苯并噻唑置于球磨机中，常温下以250～300r/min转速球磨20～30min，得混合粉末；（3）将混合粉末和氢氧化钾加入干酪素溶液中，常温下以350～400r/min转速搅拌30～45min，得混合液；（4）将天然胶乳、混合液加入甲醛中，常温下以300～400r/min转速搅拌20～30min，静置熟化1～2天，得混合物；（5）将油酸铵、硫酸铵和聚磷酸铵加入混合物中，常温下以1500～2000r/min转速搅拌起泡，得发泡物；（6）将氧化锌、氟硅酸钠加入发泡物中，常温下以500r/min转速搅拌至凝胶点，立即注模，得凝胶；（7）将凝胶置于90～120℃下定型15～20min，再置于100℃沸水中硫化1～2h，取出水洗，60～80℃烘干，得氧化石墨烯复合天然胶乳海绵。所述的天然胶乳、氧化石墨烯、氢氧化钾、硫磺、硫酸铵、氧化锌、聚磷酸铵、氟硅酸钠、2-巯基苯并噻唑、干酪素、油酸铵、甲醛、去离子水的重量份为80～100份天然胶乳、6～8份氧化石墨烯、1～3份氢氧化钾、2～4份硫磺、2～4份硫酸铵、2～4份氧化锌、1～3份聚磷酸铵、0.5～1.5份氟硅酸钠、0.5～1.5份2-巯基苯并噻唑、3～5份干酪素、1～3份油酸铵、20～30份甲醛、20～30份去离子水。步骤（1）所述的干酪素的分子量为75000～10000。步骤（4）所述的天然胶乳的固含量为60%～65%，天然胶乳内橡胶的平均粒径为1.0～1.5μm。步骤（5）所述的聚磷酸铵的含磷量为30%～32%，含氮量为14%～16%，分子量为1000～2000。步骤（2）所述的氧化石墨烯的具体制备步骤为：（1）将磷酸加入硫酸中，常温下以150～200r/min转速搅拌15～20min，得混合酸溶液；（2）将膨胀石墨、高锰酸钾加入混合酸溶液中，常温下以200～300r/min转速搅拌40～60min，再置于40～60℃水浴中以300～400r/min转速搅拌反应4～6h，得反应物；（3）将双氧水加入反应物中并置于0℃冰水中以300～400r/min转速搅拌2～4h，得反应机理液；（4）将反应机理液置于离心机中以8000～9000r/min转速离心分离5～10min，取下层固体，用质量浓度1%的盐酸洗涤3～5次，再用去离子水洗涤3～5次，置于60～80℃下干燥1～2h，研磨1～2h，得氧化石墨烯。所述的膨胀石墨、硫酸、磷酸、高锰酸钾、双氧水的重量份为10～15份膨胀石墨、60～80份质量浓度50%的硫酸、10～15份质量浓度50%的磷酸、30～40份高锰酸钾、100～120份质量浓度30%的双氧水。步骤（4）所述的氧化石墨烯的平均粒径为0.5～1.5μm。步骤（2）所述的膨胀石墨的具体制备步骤为：将鳞片石墨在管式炉中，以20～30mL/min的气流速度通入氩气保护并在1000～1200℃下煅烧1～2h，得膨胀石墨。所述的鳞片石墨的碳含量为94%～99%，氩气的气流速度为20～30mL/min。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术通过天然胶乳为原料，制备氧化石墨烯复合天然胶乳海绵，天然胶乳是一种黏稠的乳白色液体，它是橡胶粒子在近中性介质中的乳状水分散体，天然胶乳属于橡胶类的热塑性合成树脂，其特点是高弹性、粘接时成膜性能良好、胶膜富于柔韧性，具有优异的耐屈挠性、抗震性和耐蠕变性能，天然胶乳的成膜性能好，湿凝胶强度高，易于硫化，制得的胶乳海绵具有优良的弹性，很好的强度，良好的伸长率和很小的蠕变。本专利技术通过添加干酪素，制备氧化石墨烯复合天然胶乳海绵，干酪素是牛乳中主要蛋白质酪蛋白的钠盐，是用碱性物处理酪蛋白凝乳，将水不溶性的酪蛋白转变成可溶性形式所得到的一种白色或淡黄色颗粒或粉末，干酪素是一种安全无害的增稠剂和乳化剂，具有很好的生物相容性，可作为食品添加剂，安全性高，并且还具有很好的乳化、增稠等作用，干酪素具有很好的热稳定性，干酪素乳状液能在高温下杀菌并且不会破坏其稳定性及功能性，并且干酪素能在天然胶乳的橡胶颗粒表面形成强韧的亲水蛋白膜，此膜不会变性收缩导致乳化体系的破坏，可有效稳定提高氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的力学性能和回弹性能。本专利技术通过添加氧化石墨烯，制备氧化石墨烯复合天然胶乳海绵，氧化石墨烯分子是一个两亲分子，它不仅具有由碳碳双键相互连接形成的疏水二维共轭平面结构，还含有羟基、羧基、环氧基等大量的亲水基团，在溶液中，由于羧基等的电离，氧化石墨烯纳米片带有负电荷，静电排斥以及平面-平面之间的范德华力使得这些氧化石墨烯纳米片之间保持一个平衡状态，均匀分散在溶液中，当这种平衡被打破，π-π作用力及范德华力促使氧化石墨烯分子与天然胶乳内的橡胶分子之间相互搭接形成稳定的三维结构，氧化石墨烯之间的羟基、羧基、环氧基等基团在反应过程中能以共价键的方式连接起来，从而有效提高海绵的回弹性能，并且氧化石墨烯的高比表面积可有效提高复合海绵的吸附能力，从而进一步提高氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的综合性能。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将干酪素加入去离子水中，常温下以100～150r/min转速搅拌5～10min，得干酪素溶液；（2）将氧化石墨烯、硫磺和2‑巯基苯并噻唑置于球磨机中，常温下以250～300r/min转速球磨20～30min，得混合粉末；（3）将混合粉末和氢氧化钾加入干酪素溶液中，常温下以350～400r/min转速搅拌30～45min，得混合液；（4）将天然胶乳、混合液加入甲醛中，常温下以300～400r/min转速搅拌20～30min，静置熟化1～2天，得混合物；（5）将油酸铵、硫酸铵和聚磷酸铵加入混合物中，常温下以1500～2000r/min转速搅拌起泡，得发泡物；（6）将氧化锌、氟硅酸钠加入发泡物中，常温下以500r/min转速搅拌至凝胶点，立即注模，得凝胶；（7）将凝胶置于90～120℃下定型15～20min，再置于100℃沸水中硫化1～2h，取出水洗，60～80℃烘干，得氧化石墨烯复合天然胶乳海绵。

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将干酪素加入去离子水中，常温下以100～150r/min转速搅拌5～10min，得干酪素溶液；（2）将氧化石墨烯、硫磺和2-巯基苯并噻唑置于球磨机中，常温下以250～300r/min转速球磨20～30min，得混合粉末；（3）将混合粉末和氢氧化钾加入干酪素溶液中，常温下以350～400r/min转速搅拌30～45min，得混合液；（4）将天然胶乳、混合液加入甲醛中，常温下以300～400r/min转速搅拌20～30min，静置熟化1～2天，得混合物；（5）将油酸铵、硫酸铵和聚磷酸铵加入混合物中，常温下以1500～2000r/min转速搅拌起泡，得发泡物；（6）将氧化锌、氟硅酸钠加入发泡物中，常温下以500r/min转速搅拌至凝胶点，立即注模，得凝胶；（7）将凝胶置于90～120℃下定型15～20min，再置于100℃沸水中硫化1～2h，取出水洗，60～80℃烘干，得氧化石墨烯复合天然胶乳海绵。2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的制备方法，其特征在于，所述的天然胶乳、氧化石墨烯、氢氧化钾、硫磺、硫酸铵、氧化锌、聚磷酸铵、氟硅酸钠、2-巯基苯并噻唑、干酪素、油酸铵、甲醛、去离子水的重量份为80～100份天然胶乳、6～8份氧化石墨烯、1～3份氢氧化钾、2～4份硫磺、2～4份硫酸铵、2～4份氧化锌、1～3份聚磷酸铵、0.5～1.5份氟硅酸钠、0.5～1.5份2-巯基苯并噻唑、3～5份干酪素、1～3份油酸铵、20～30份甲醛、20～30份去离子水。3.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的干酪素的分子量为75000～10000。4.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯复合天然胶乳海绵的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述的天然胶乳的固含量为60%～65%，天然胶乳内橡胶的平均粒径为1.0～1.5μm。5.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈松，
申请(专利权)人：陈松，
类型：发明
国别省市：广东,44