[发明专利]一种石墨烯水性聚氨酯安全套用水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯水性聚氨酯安全套用水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用。本发明的石墨烯水性聚氨酯安全套用水性聚氨酯乳液是封闭型石墨烯改性的水性聚氨酯乳液，由本发明所述石墨烯水性聚氨酯安全套用水性聚氨酯乳液制得的安全套强度、回弹性、耐化学性、耐穿刺性等均优异。

技术领域

本发明涉及聚合物材料领域，具体涉及一种石墨烯水性聚氨酯安全套用水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用。

背景技术

安全套是目前使用最为广泛的用于避孕和防止性病传播的性生活医疗卫生用品，现有安全套主要为天然乳胶安全套，然而天然乳胶中存在水溶性蛋白质，会引起过敏反应；用于制备安全套的天然乳胶需经过硫化处理，在硫化过程中会产生亚硝胺，存在引发癌症的隐患；并且天然乳胶安全套存在约5μm的本征空隙，可以有效隔绝精子却无法隔绝直径更小的乙肝和艾滋等病毒；天然乳胶安全套的极限厚度为36μm，无法给用户更好的体验。

水性聚氨酯是一种绿色高分子材料，安全、无毒、强度高、导热性好、成膜致密性好，被广泛应用在医疗领域，以水性聚氨酯为原材料制备的安全套更薄、无毒、无硫化过程，无水溶性蛋白质，导热性能好，病毒隔离效果好，用户体验好。

石墨烯是一种新型的二维平面材料，其碳原子以SP2杂化轨道组成六角形蜂窝结构，厚度仅为0.3354 nm。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，具有优异的延伸性、导热性和致密性，并且石墨烯对光线的吸收率仅2.3%，几乎完全透明。将石墨烯以共混或化学键的方式添加到水性聚氨酯乳液中，可提高水性聚氨酯胶膜的强度、耐热性、耐磨性、耐化学性和耐穿刺性能的同时，保持透明性和光泽度。但报道显示石墨烯在水性聚氨酯中分散性及相容性还不够充分。

CN 103382244 A通过原位复合的方法制备石墨烯改性水性聚氨酯材料，在石墨烯中引进氨基与聚氨酯预聚体末端NCO基团反应，通过化学键合制备石墨烯改性水性聚氨酯乳液，但石墨烯表面氨基基团数难以控制，其与聚氨酯预聚体反应造成预聚体粘度大。CN203943790 U公布了一种石墨烯安全套的制备方法，石墨烯作为夹层配置在聚合物层之间或石墨烯与聚合物混合物直接制备单层安全套结构，但石墨烯做夹层分散性差，直接与聚合物混合相容性差。

因此，对于制备石墨烯水性聚氨酯安全套所需水性聚氨酯乳液的制备方法存在进一步改进和优化需求。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种石墨烯水性聚氨酯安全套用水性聚氨酯乳液、及其制备方法和应用。

本发明提供的石墨烯水性聚氨酯安全套用水性聚氨酯乳液的制备方法，包括下述步骤，各成分以质量分数计：

1）预聚体制备：将15~18%的大分子二元醇投入反应釜，搅拌加热至100~110℃，-0.1MPa条件下真空脱水至大分子二元醇中水含量在0.03%以下，降温至40℃，投入2.5~4.5%的二异氰酸酯，搅拌升温至80~90℃，保温反应2~3小时，降温至50℃，投入0.7~0.8%的亲水扩链剂和4~4.5%的溶剂，搅拌升温至80℃反应3~4小时，降温至50℃，投入0.2~0.8%的小分子扩链剂和6~6.5%溶剂，搅拌升温至70~75℃反应2~3小时，然后降温至10~20℃，加入0.6~0.65%的成盐剂和10~11 %的溶剂，搅拌30 min，获得预聚体；

2）乳化过程：将预聚体导入分散釜，加入预聚体的质量的1~3%的封闭型石墨烯，400 r/min搅拌0.5小时，调整转盘转速至1200~1400r/min，匀速向预聚体中加入预聚体的质量的54~56%的去离子水，预聚体打开后继续高速搅拌1 min，然后降低转速至400 r/min搅拌3小时；

3）脱溶过程：将上述过程2）获得的乳液升温至30~35℃，-0.09MPa条件下脱去乳液中的溶剂，制得石墨烯水性聚氨酯安全套用水性聚氨酯乳液。