[发明专利]一种改性壳聚糖补强的自修复橡胶及其制备方法

说明书

本发明属于橡胶高分子技术领域，涉及一种改性壳聚糖补强的自修复天然橡胶及其制备方法，用含呋喃基团的单体衍生物改性含氨基和羟基的壳聚糖和橡胶分别得到含呋喃基团的改性壳聚糖和含呋喃基团的橡胶E，将含呋喃基团的改性壳聚糖和含呋喃基团的橡胶复合，加入双马来酰亚胺，获得基于氢键和Diels‑Alder键的橡胶复合材料，制得到力学性能优异、可自修复、可抗菌、可降解的橡胶复合材料；制备方法简单高效、实用性强，易于推广。

技术领域

本发明属于橡胶高分子技术领域，具体涉及一种基于改性壳聚糖补强的自修复橡胶的制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

橡胶具有一系列物理化学特性，尤其是其优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性，并且，经过适当处理后还具有耐油、耐酸、耐碱、耐热、耐寒、耐压、耐磨等宝贵性质，所以，具有广泛用途。

壳聚糖(CTS)是甲壳素经过不同程度的脱乙酰作用得到的可再生资源。壳聚糖分子的基本单元是带有氨基的葡萄糖，分子内同时含有氨基、乙酰氨基和羟基，所以性质比较活泼，可进行修饰、活化和偶联,可生成各种具有不同性能的衍生物，具备与其他物质结合、赋予共聚物以自身特性的现实基础。

将改性壳聚糖引入橡胶中补强并使高分子材料功能化是目前研究的热点，目的是使橡胶获得更优秀的力学性能和更广泛的功能性。如有研究公开了一种改性壳聚糖填料的制备方法，该方法包括：改性壳聚糖与磺化木质素混合，滴加双硬脂酰胺乙基环氧丙基氯化铵，用来补强橡胶。但发明人发现：与目前的改性壳聚糖填料只能对力学性能补强，不能使其获得功能性。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种基于改性壳聚糖补强的自修复橡胶的制备方法。首先用糠醛将壳聚糖改性，然后用糠胺接枝环氧天然橡胶，两者混合后添加交联剂双马来酰亚胺，制备具有优异力学性能的、可自修复、抗菌，可降解的橡胶。本发明将改性壳聚糖使复合体系中同时存在氢键和Diels-Alder键。在可逆的化学键的作用下，赋予橡胶高效的自愈能力和出色的力学性能，由于改性壳聚糖的功能，橡胶还具备优秀的抗菌能力和良好的降解能力；制备方法简单高效、实用性强，易于推广。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种改性壳聚糖补强的自修复天然橡胶的制备方法，包括：

采用含呋喃基团的单体衍生物B改性壳聚糖，得到含有呋喃基团的壳聚糖C；

采用含呋喃基团的单体衍生物B’对天然橡胶进行接枝改性，得到具有呋喃基团的天然橡胶E；

将含有呋喃基团的壳聚糖C、具有呋喃基团的天然橡胶E在双马来酰亚胺F存在下进行交联，得到改性壳聚糖补强的天然橡胶；

所述含呋喃基团的单体衍生物B的结构单元通式如下：

其中，R为氨基、羧基、醛基、羟基或巯基。

本发明研究发现：利用Diels-Alder反应将改性壳聚糖中引入天然橡胶中，即提高壳聚糖与橡胶之间的结合能达到提高力学性能的目的，又可使壳聚糖的功能性得到保留(抗菌能力和降解能力)，赋予天然橡胶自修复、抗菌、降解等性能。同时，因为壳聚糖上不同的官能团可以使呋喃基团以多种方式接枝到壳聚糖上。