功能性聚丙烯酸酯、氧化海藻酸钠的制备及其对天然乳胶的改性研究

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天然乳胶(NR)是一种生物合成高分子材料,具有绿色、环保、可再生等特点。因NR具有良好的成膜性和弹性,被广泛应用于浸渍制品、挤出制品和注模制品等方面,就其通用性来讲,至今尚无其他材料可以代替。然而,纯天然乳胶机械强度相对较低,难以单独使用,而且主要由非极性cis-1,4-聚异戊二烯组成,耐溶剂性较差,分子链中含有的大量双键具有较强的反应活性,容易受到热、氧、紫外线等因素影响而老化。此外,NR中含有的水溶性蛋白质在成膜过程中容易迁移到胶膜表面,可引发过敏反应。综上所述问题均在一定程度上限制了NR在相应领域的应用,因此,为扩大NR的应用范围,对其改性具有重要意义。  本文以O-羧甲基壳聚糖(OCS)为乳化剂,通过乳液聚合法合成了可交联型丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯共聚乳液(CPMB),丙烯酸丁酯/苯乙烯/3-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷共聚乳液(PBSC)。FT-IR谱图证实了交联反应的发生。采用物理共混法制备的NR/CPMB和NR/PBSC复合膜蛋白质溢出量明显降低,且表面和内部孔洞数量减少,提高了复合膜的密实度和表面平整性。同时,粒子之间的交联反应在NR中形成的网状结构,可与NR分子链相互缠结并产生大量物理交联点,限制了NR分子的运动,使改性后NR膜耐溶剂性能和拉伸强度得到明显提升,玻璃化转变温度略有升高。加速老化处理和热降解分析表明,NR/CPMB和NR/PBSC复合膜加速老化后拉伸强度降低值减小,耐老化性能增强,起始分解温度、最大降解速率温度和终止分解温度均有所提高。  采用高碘酸钠为氧化剂对海藻酸钠进行氧化处理,制备了具有二醛结构的氧化海藻酸钠(DASA)。FT-IR结果证实,成功制备了带有活性醛基的氧化海藻酸钠。将DASA用于天然乳胶(NR)的改性,醛基与蛋白质的共价交联反应使改性后NR膜蛋白质溢出量大大降低。结果表明,NR中氧化度为0.17 mmol/g的DASA添加量达到10%时,蛋白质溢出量由1420μg/g降至42μg/g。由于蛋白质具有促进硫化和防老化等作用,改性后NR膜拉伸强度提升28.9%,加速老化后拉伸强度降低值可最小减少到2.7 MPa,同时热降解温度Tp、Tf分别升高了3.6℃、12.6℃。此外,改性后NR膜表面平整度和耐溶剂性能也均有改善。
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