[发明专利]一种高强度疏水铜交联羧甲基壳聚糖/羧基丁苯胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种高强度疏水铜交联羧甲基壳聚糖/羧基丁苯胶复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：将羧甲基壳聚糖于去离子水中搅拌半小时直至溶解，取羧基丁苯胶乳液，在机械搅拌器条件下缓缓滴加羧甲基壳聚糖溶液，然后持续搅拌半小时，经由真空脱泡处理后，将混合溶液倒入模具并在烘箱烘干，得到初步的羧基丁苯胶/羧甲基壳聚糖复合膜；将复合膜完全浸没至氯化铜溶液中反应，取出后置于烘箱烘干至恒重后得到铜交联羧甲基壳聚糖/羧基丁苯胶复合膜。本发明复合材料制备条件温和，所制得复合材料具有高强度，疏水性等特点，克服了天然高分子基橡胶复合材料在高湿或水环境中强度降低乃至溶解的问题。

技术领域

本发明属于高分子基羧基丁苯胶复合材料领域，具体涉及一种高强度疏水铜交联羧甲基壳聚糖/羧基丁苯胶复合材料及其制备方法。

背景技术

羧基丁苯胶XSBR是一种常用的工业粘结剂，主要用于造纸涂布、印刷等方面。然而，单一的羧基丁苯橡胶材料结构单一，性能不稳定，难以在其他方面展现应用优势。为了探寻XSBR在高分子功能材料方面的应用，最近二三十年来人们将其与各种填料共混，并用不同工艺加工成型，在基础研究领域开辟出一片新天地，通过选择不同的填料、不同的组分配比和加工助剂制备出一系列具有不同性能的新型橡胶复合材料。因此，在现有XSBR的基础之上，选择不同种类的添加物，通过简单共混改性获得新型功能材料受到了广泛关注。另外，顺应如今世界可持续发展的潮流，为了获得性能优异的功能材料，许多科研工作者致力于用天然高分子作为橡胶的补强剂、改性剂与之进行复合，研究其微观结构的变化对复合材料宏观性能的影响。

羧甲基壳聚糖（CMCS）作为一种水溶性天然多糖，表面丰富的活性羟基、氨基基团有利于对其进行修饰，因此其在复合材料方面被大量研究。但目前，有关其在橡胶复合材料领域的研究不多见。这主要归因于其亲水性基团（-NH₂，-OH等）引起的复合材料在高湿环境中性能急剧下降甚至溶解等不利行为。因此，开发一种高强度疏水羧甲基壳聚糖/羧基丁苯胶复合材料是具有现实意义的。

金属配位作用可以有效地提升材料的力学性能并赋予生物基高分子材料较好地疏水性能，这主要是因为Cu等金属离子能与-NH₂，-OH等基团发生较强的螯合作用能有效阻止羧甲基壳聚糖（CMCS）在水中溶解。上述方案看起来似乎是解决天然高分子基羧基丁苯胶复合材料水溶性的完美方案。然而，铜离子与羧甲基壳聚糖上的-NH₂，-OH等反应过于迅速引起的团聚导致铜离子的螯合反应不能在羧甲基壳聚糖与羧基丁苯胶混合液阶段进行，即制备铜交联羧甲基壳聚糖/羧基丁苯胶复合材料不能寻求一步法制备。

检索到关于疏水性羧基丁苯胶的现有文献如下：

1、一种耐低温抗冻青铜雕塑超疏水防腐涂料及其制备方法；申请号：CN201610487005.0；申请人：铜陵青铜时代雕塑有限公司;摘要：一种耐低温抗冻青铜雕塑超疏水防腐涂料，其是由下述重量份的原料制得：EP-44水性环氧树脂乳液40-60，羧基丁苯胶乳3-5，苯并三氮唑0.1-0.15，介孔二氧化硅空心球3-5，甲基三甲氧基硅烷2-4，硅烷偶联剂KH-560 0.5-1，异丙醇6-8，蔗糖脂肪酸酯0.1-0.2，环氧硬脂酸辛酯0.5-1，纳米氢氧化镁0.5-1，椰油酸乙二醇酰胺0.1-0.15。本发明的防腐涂料能在青铜基体表面形成具有高稳定性的超疏水涂层，兼具防腐性能优异，涂层稳定性好，疏水效果持久的特点，还有良好的耐低温抗冻性能，适用范围广。