[发明专利]一种含细菌纤维素晶须的XNBR硫化胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于橡胶类聚合物复合材料制备技术领域，特别是一种含细菌纤维素晶须的羧基丁腈橡胶（XNBR）硫化胶及其制备方法。

背景技术

细菌纤维素是由木醋杆菌、土壤杆菌和根瘤杆菌等微生物合成的，与植物纤维素相比，具有化学纯度高，结晶度高，生物相容性较高与生物可降解性等特点。在一定条件下对其进行酸解，可以得到一维棒状的细菌纤维素晶须。细菌纤维素晶须与植物纤维素晶须相比，其缺陷少，结晶度高，有着更大的长径比（1～100）和比表面积170m²/g，并且理论模量达150GPa，强度为10GPa，因此用作增强材料有可能赋予复合材料极高的强度。纯橡胶强度和模量很低，需经过补强后才具有实际使用价值。传统的补强填料有炭黑，二氧化硅。与传统填料相比，纤维素晶须具有丰富的可再生资源，成本低，密度低，模量、强度高，表面活性基团多和环境友好等优势，是橡胶工业中潜在的补强填料。

文献《纳米晶纤维素补强天然橡胶的研究[J]. 热带农业科学, 2008, 28(3):16-18》中报道了将植物纤维素晶须与天然胶乳共混，絮凝后制备了植物纤维素晶须/天然橡胶复合材料。文献《Carbohydrate Polymers, 2013, 92(1): 69-76》中报道了通过乳液共混制备了棉籽纤维素晶须/羧化丁苯橡胶复合材料。公开号为CN101974172A的中国专利公开了一种通过乳液共混制备植物纤维素晶须天然橡胶母炼胶，并与炭黑机械共混得到植物纤维素晶须/炭黑/天然橡胶复合材料的制备方法。公开号为CN102002173A的中国专利公开了一种通过乳液共混制备植物纤维素晶须天然橡胶母炼胶，并与白炭黑机械共混得到植物纤维素晶须/白炭黑/天然橡胶复合材料的制备方法。上述研究中，通过乳液共混（或者乳液共混+机械共混）制备的植物纤维素晶须/橡胶复合材料，存在以下问题：（1）植物纤维素晶须，含有木质素、果胶和半纤维素等伴生物，生物相容性、生物降解性较差；（2）植物纤维素晶须的长径比相对较小，结晶度较低，强度较差；（3）采用上述方法制备的橡胶的力学性能有待进一步提高

发明人注意到，与植物纤维素晶须相比，细菌纤维素晶须有着更高的纯度、结晶度和长径比，生物可降解性和相容性更佳，并且细菌纤维素晶须补强橡胶的研究未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高补强和生物相容性好的含细菌纤维素晶须的XNBR硫化胶及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种含细菌纤维素晶须的XNBR硫化胶及其制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：细菌纤维素晶须的制备，将一定量的细菌纤维素投入到反应器中，加入40~60%硫酸溶液，在温度40℃~60℃下搅拌36～48h，反应结束后离心、去离子水洗涤，得到细菌纤维素晶须；

步骤二：步骤一得到的细菌纤维素晶须，投入水中，超声0.5～2小时，使细菌纤维素晶须分散在水中得到水分散液，水分散液与XNBR胶乳进行混合，超声1～2小时，加入防老剂，搅拌，调pH值2-3，滴加到絮凝剂中进行凝胶，然后采用去离子水洗涤凝胶，除去絮凝剂，凝胶烘干，得到含细菌纤维素晶须的XNBR混合物；

步骤三：步骤二得到的混合物加入硫化剂后在开炼机上混炼，停胶24h，得到含细菌纤维素晶须的XNBR混炼胶；

步骤四：步骤三得到的混炼胶停放后，用硫化仪测定其正硫化时间，按照正硫化时间硫化制得含细菌纤维素晶须的XNBR硫化胶。

细菌纤维素晶须的XNBR硫化胶，其特征在于，XNBR硫化胶中的组分及其配比为：XNBR100份，硫化剂1-4份，防老剂0.5-1份，细菌纤维素晶须3-13份；份，是以配方中主体成分橡胶的加入量为基准（100质量份），配方中其他组分以橡胶的用量为参照物，用其占橡胶质量的百分比来表示。例如，加入的XNBR为100g，加入晶须5g，那么橡胶为100份，晶须为5份。

     步骤二中防老剂选用Wingstay-L，N-异丙基-N苯基对苯二胺或2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体的一种或多种。

     步骤二中絮凝剂选用氯化钠，氯化钾或氯化钙的一种或多种，浓度为5.5%～6.5%。

     步骤三中硫化剂选用过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物或双叔丁基过氧化二异丙基苯的一种或多种。