一种天然胶乳超薄避孕套及其制备方法

技术领域

本发明涉及避孕套生产技术领域，特别涉及一种天然胶乳超薄避孕套及其制备方法。

背景技术

避孕套是重要的计生用品，天然胶乳避孕套具有韧性好，强度高，柔软有弹性的特点，国家对其质量控制有严格的标准，因而被大众广泛接受。

避孕套是一种乳胶薄膜直浸制品，不同于干胶的混炼硫化工艺和大多数浸渍制品的凝固剂浸渍成型工艺，是采用洁净模具直接浸入胶乳中提起后烘干成型，不使用凝固剂，对浓缩胶乳原材料品质和工艺性能要求很高，否则难以保证生产操作过程中的稳定性，影响制品质量。

美国有研究表明避孕套厚度每下降0.01mm，舒适度能提高20％，随着人们对美好生活的向往，对避孕套舒适度要求越来越高，因此，需要提高乳胶膜强度，满足超薄避孕套对材质的要求。但近年来，天然胶乳避孕套厚度很难有重大突破，由于天然橡胶本身结构强度限制，纯天然胶乳制备的避孕套厚度低于0.05mm时强度下降明显，厚度低于0.045mm时则容易出现破裂，导致避孕套产品难以达到国家标准。

因此，天然胶乳的补强一直是行业难题，普遍存在补强效果差，性能不稳定，工艺繁琐等问题。如何在胶膜较薄的前提下保证胶膜的拉伸强度和撕裂强度，提高胶膜的耐撕裂性能，以保证避孕套的安全性，同时具备适宜的定伸应力和较高的伸长率，以保持胶膜的柔软性和弹性，是主要的研究热点方向之一。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种天然胶乳超薄避孕套及其制备方法，在实现天然胶乳超薄特性的基础上，显著提高了胶膜的物理力学性能，成膜性能良好。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种天然胶乳超薄避孕套，按照重量份数比，包括如下原料组分：补强材料1.2-3.2份、浓缩天然胶乳100-102份、酪素0.08-0.12份、氢氧化钾0.05-0.15份、硫磺0.8-1.2份、氧化锌0.5-0.7份、促进剂PX 0.6-0.8份、平平加“O”0.01-0.04份和防老剂0.8-1.2份；所述补强材料是由质量比为：(1-3):0.2的糊化淀粉和纳米微晶纤维素组合的纳米纤维材料。

进一步说明，所述补强材料由质量比为:1:0.2的糊化淀粉和纳米微晶纤维素组合的纳米纤维材料。

更优选的，按照重量份数比，包括如下原料组分：补强材料1.2份、浓缩天然胶乳100份、酪素0.1份、氢氧化钾0.075份、硫磺1份、氧化锌0.6份、促进剂PX 0.75份、平平加“O”0.03份和防老剂1.0份。

进一步说明，所述纳米微晶纤维素直径5-20nm，长度100nm；所述防老剂为2，6-二叔丁基对甲酚。

进一步说明，所述糊化淀粉是由木薯淀粉与水配成淀粉含量5％的悬浮液，置于85℃的恒温水浴中加热搅拌，搅拌至透明后，继续搅拌20min，停止搅拌和加热，冷却，得到透明淀粉糊，并按照淀粉糊干基质量的2％加入质量浓度为1％的硅烷偶联剂溶剂搅拌均匀，即得到糊化淀粉。

一种天然胶乳超薄避孕套的制备方法，包括如下步骤：

S1、制备配合胶乳：按配比称取浓缩胶乳，加入补强材料中的糊化淀粉，持续搅拌10-20min后，依次加入酪素、氢氧化钾、硫磺、氧化锌、促进剂、平平加“O”和防老剂的分散体，搅拌混合均匀，静置，得到配合胶乳；

S2、预硫化胶乳：将配合胶乳置于水浴环境中，在缓慢搅拌条件下加热，并定期检测胶乳的硫化程度，待硫化程度达到三末四初时取出胶乳，静置沉降，过滤，得到预硫化胶乳；

S3、制备共混胶乳：将补强材料中的纳米微晶纤维素加入至预硫化胶乳中，持续搅拌30min后，静置沉降，过滤，进行离心处理，得到共混胶乳；

S4、浸胶成型：将共混胶乳注入自动生产线浸胶槽内，保持缓慢流动状态和温度，按常规避孕套生产工艺浸胶成型。

进一步说明，步骤S1中，所述浓缩胶乳过80目；静置时间4h。

进一步说明，步骤S2，所述静置沉降时间为4-6h。

进一步说明，步骤S3中，所述离心处理为15000r/min转速下离心10min；静置沉降24h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过以纳米微晶纤维素和糊化淀粉搭配作为补强材料，其在天然胶乳中分散性良好，同时控制其在浓缩天然乳胶中的配比，使之与酪素、硫磺等分散体原料组合，不仅显著提升了胶膜的拉伸强度和撕裂强度等物理力学性能，而且实现该补强材料在用量较低时不影响胶膜外观、弹性和硬度，分散性良好，成膜性良好，使之更适用于超薄避孕套这种薄膜制品的生产。

(2)本发明在有效优化天然乳胶补强材料配方的基础上，结合相应的制备工艺，在硫化前后分别将糊化淀粉和纳米微晶纤维素独立加入乳胶中，科学进入配胶体系，从而充分发挥糊化淀粉与纳米微晶纤维素对乳胶的补强作用，实现天然胶乳超薄特性，具备高拉伸强度和撕裂强度。

(3)本发明采用100nm以的下微晶纤维素，在天然胶乳胶体状态下混合分散均匀，不影响胶膜硬度和伸长率，改善成膜性。

(4)本发明制得的天然胶乳超薄避孕套，既能保证胶膜强度高，而且其厚度可达到0.035-0.04mm，柔软且弹性好，外观良好、光滑无斑点。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。

本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

天然胶乳超薄避孕套配方，按照重量份数比，包括如下原料组分：补强材2.2份、浓缩天然胶乳100份、酪素0.08份、氢氧化钾0.05份、硫磺0.8份、氧化锌0.5份、促进剂PX(N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌)0.6份、平平加“O”0.01份和2，6-二叔丁基对甲酚0.8份；

该补强材料是由质量比为：2:0.2的糊化淀粉和纳米微晶纤维素组合的纳米纤维材料；纳米微晶纤维素直径5-20nm，长度100nm。

糊化淀粉的制备：由木薯淀粉与水配成淀粉含量5％的悬浮液，置于85℃的恒温水浴中加热搅拌，搅拌至透明后，继续搅拌20min，停止搅拌和加热，冷却，得到透明淀粉糊，并按照淀粉糊干基质量的2％加入质量浓度为1％的硅烷偶联剂溶剂搅拌均匀，即得到糊化淀粉。

实施例2

天然胶乳超薄避孕套配方，按照重量份数比，包括如下原料组分：补强材料3.2份、浓缩天然胶乳102份、酪素0.12份、氢氧化钾0.15份、硫磺1.2份、氧化锌0.7份、促进剂PX(N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌)0.8份、平平加“O”0.04份和2，6-二叔丁基对甲酚1.2份；

该补强材料是由质量比为：3:0.2的糊化淀粉和纳米微晶纤维素组合的纳米纤维材料；纳米微晶纤维素直径5-20nm，长度100nm。

糊化淀粉的制备：由木薯淀粉与水配成淀粉含量5％的悬浮液，置于85℃的恒温水浴中加热搅拌，搅拌至透明后，继续搅拌20min，停止搅拌和加热，冷却，得到透明淀粉糊，并按照淀粉糊干基质量的2％加入质量浓度为1％的硅烷偶联剂溶剂搅拌均匀，即得到糊化淀粉。

实施例3

天然胶乳超薄避孕套配方，按照重量份数比，包括如下原料组分：补强材料1.2份、浓缩天然胶乳100份、酪素0.1份、氢氧化钾0.075份、硫磺1.0份、氧化锌0.6份、促进剂PX(N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌)0.75份、平平加“O”0.03份和2，6-二叔丁基对甲酚1.0份；

该补强材料是由质量比为：1:0.2的糊化淀粉和纳米微晶纤维素组合的纳米纤维材料；纳米微晶纤维素直径5-20nm，长度100nm。

糊化淀粉的制备：由木薯淀粉与水配成淀粉含量5％的悬浮液，置于85℃的恒温水浴中加热搅拌，搅拌至透明后，继续搅拌20min，停止搅拌和加热，冷却，得到透明淀粉糊，并按照淀粉糊干基质量的2％加入质量浓度为1％的硅烷偶联剂溶剂搅拌均匀，即得到糊化淀粉。

上述实施例1-3的天然胶乳超薄避孕套的制备工艺，包括如下步骤：

S1、制备配合胶乳：按配比称取过80目的浓缩胶乳，加入补强材料中的糊化淀粉，持续搅拌15min后，依次加入酪素、氢氧化钾、硫磺、氧化锌、促进剂、平平加“O”和防老剂的分散体，搅拌30min混合均匀，静置4h除去气泡，得到配合胶乳；

S2、预硫化胶乳：将配合胶乳置于70℃水浴环境中，在70r/min缓慢搅拌条件下加热，并定期检测胶乳的硫化程度，待硫化程度达到三末四初时取出胶乳(硫化程度分二到四级，每级分为初、中、末三个等级，四末为最高的硫化程度。三末四初指三末到四初的硫化水平)，静置5h沉降，过滤，得到预硫化胶乳；

S3、制备共混胶乳：将补强材料中的纳米微晶纤维素加入至预硫化胶乳中，持续搅拌30min后，静置24h沉降，过滤除去气泡和胶皮，以5000r/min转速下离心处理10min，使纳米微晶纤维素与胶乳充分混合均匀，得到共混胶乳；

S4、浸胶成型：将避孕套模具加热至90℃，浸入共混胶乳后缓慢向上提，保持胶膜厚度均匀，胶膜厚度在0.035-0.04mm，置于烘箱内加热至透明，重复上述方法浸胶三次，置于烘箱内100℃加热1h，取出后用滑石粉脱模，即得天然胶乳超薄避孕套。

实施例4

根据《GB/T 7544-2019》，避孕套中部宽度为50-56mm时，爆破压力1.0kPa以上，爆破体积18.0dm

(1)实验设定：

处理1：补强材料为：0.2份纳米微晶纤维素+1份糊化淀粉；

处理2：补强材料为：0.2份纳米微晶纤维素；

处理3：补强材料为：3份糊化淀粉；

空白对照：未添加补强材料；

其余组分及配比与实施例3相同。

(2)检测方法：

采用3点法取均值检测避孕套样品厚度，将避孕套按厚度梯度分组，并分别在0.035-0.04mm、0.04-0.045mm和0.045-0.05mm的3组不同厚度避孕套中随机抽取10个避孕套进行检测，以0.4-0.5dm

表1

由上表可以看出，采用一定质量的纳米微晶纤维素与糊化淀粉并用，避孕套的拉伸强度、伸长率和撕裂强度明显提高，其爆破压力和爆破体积均值明显高于单一组分补强材料和空白对照组，而且在平均厚度为0.04-0.045mm时，避孕套的胶膜爆破压力、爆破体积均值、拉伸强度、伸长率和撕裂强度仍然稳定。

实施例5

根据实施例3的制备工艺所制备的共混乳胶，制备硫化胶膜。具体为：取适量共混乳胶，将过滤后的胶乳倾倒于洁净的玻璃平板上注模，在常温下干燥至透明，取下胶膜后置于去离子水中浸泡24h，取出后冲洗干净，在80℃条件下烘6h至完全干燥。

验证以纳米微晶纤维素作为补强材料时，不同用量，对硫化天然胶乳胶膜性能的影响，其余组分及配比与实施例3相同，其结果如下表2和表3：

表2纳米微晶纤维素补强天然胶乳胶膜成型情况

由上表2的纳米微晶纤维素补强天然胶乳胶膜成型情况可知，纳米微晶纤维素在硫化前后加入，用量较低时，分散良好，在用量较高时出现少量沉淀，胶膜上出现颗粒斑点，此外，硫化后的胶膜干燥后颜色较浅，而硫化前胶膜干燥颜色较深，呈暗黄色。

表3纳米微晶纤维素补强天然胶乳胶膜物理力学性能测试结果

由上表3的纳米微晶纤维素补强天然胶乳胶膜物理力学性能测试结果可知，纳米微晶纤维素硫化前后加入，胶膜的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力和扯断伸长率均有一定程度的提升，而硫化后加入，用量较高时胶膜的拉伸强度下降；而在低用量时，硫化后的伸长率和拉伸强度优于硫化前，表明本发明采用低用量的纳米微晶纤维素，在硫化后补强胶乳，可显著提升胶膜的扯断伸长率和撕裂强度，显著提升胶膜的耐撕裂性能，定伸应力和拉伸强度也有一定提高，并呈现正相关性。

考虑到实际生产应用，所选用的补强材料除补强效果好外还要注意两方面问题：1、应用工艺简单。2、生产成本低。避孕套生产中中不宜采用高剪切分散设备，最好采用简单的物理共混，这就要求补强材料分散性好，不易团聚和沉淀，胶膜平整，无斑点和颗粒，同时要求补强材料本身的生产制造成本低，用量少，从而控制超薄避孕套生产成本。因此，整体分析表明，采用纳米微晶纤维素硫化后低用量加入补强效果最好。

实施例6

本发明根据实施例3的天然胶乳超薄避孕套的制备工艺，验证以纳米微晶纤维素和糊化淀粉组合作为补强材料时，以不同的添加量，对天然胶乳超薄避孕套品质的影响，测定其超薄避孕套沉淀、成型情况，以及避孕套的物理力学性能，其结果如下表4和表5：

表4试制超薄避孕套沉淀、成型情况

由表4可知，以纳米微晶纤维素和糊化淀粉组合作为补强材料时，纳米微晶纤维素、糊化淀粉与天然胶乳共混后成膜性能良好。但在纳米微晶纤维素干比用量为0.4份时，出现少量白色斑点，因此，纳米纤维素共混时适宜用量在0.4份以下。

表5试制超薄避孕套物理力学性能测试结果

由表5可知，在纳米微晶纤维素在0.2份用量，糊化淀粉在1份用量时，天然超薄避孕套的力学性能好，定伸应力提升，为降低补强材料本身的生产制造成本，减少补强材料的用量，控制超薄避孕套生产成本，优选补强材料为由质量比为：1:0.2的糊化淀粉和纳米微晶纤维素组合的纳米纤维材料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。