【摘 要】
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天然胶乳海绵是一种多孔的低密度材料,常被制成胶乳床垫、枕头等生活家居用品。硫化是橡胶分子链在一定温度、压力条件下与硫化剂、促进剂等发生化学反应,由线性高分子转变为三维网状结构的过程,能够赋予天然胶乳海绵优异的拉伸强度、回弹性、缓冲性能等力学性能。硫化促进剂是硫磺硫化体系的重要组成部分,能够提高硫化效率、改善胶乳海绵制品性能。但很多促进剂存在水溶性差、不易分散、生物毒性等缺点,使其应用受限。而环糊精
【基金项目】
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国家自然科学基金（编号:21703200）；
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天然胶乳海绵是一种多孔的低密度材料,常被制成胶乳床垫、枕头等生活家居用品。硫化是橡胶分子链在一定温度、压力条件下与硫化剂、促进剂等发生化学反应,由线性高分子转变为三维网状结构的过程,能够赋予天然胶乳海绵优异的拉伸强度、回弹性、缓冲性能等力学性能。硫化促进剂是硫磺硫化体系的重要组成部分,能够提高硫化效率、改善胶乳海绵制品性能。但很多促进剂存在水溶性差、不易分散、生物毒性等缺点,使其应用受限。而环糊精具有特定大小的疏水性空腔,能与许多有机小分子通过非共价键进行主客体相互作用,形成高水溶性的包合物。本文将采用环糊精来改性硫化促进剂,获得环保型硫化促进剂,扩大应用范围。以胍类促进剂中的二苯胍作为研究对象,使用环糊精衍生物（羟丙基-β-环糊精（HP-β-CD）和β-CD聚合物（β-CDP））作为主体分子与二苯胍（DPG）客体分子进行主客体相互作用,制备出包合物并在天然胶乳海绵成型工艺中应用,具体内容主要包括以下三个方面:（1）以羟丙基-β-环糊精作为主体分子,二苯胍作为客体分子,使用球磨法制备二苯胍-羟丙基-β-环糊精包合物（DPG-HP-β-CD）,研究了不同球磨时间对包封率的影响。通过红外光谱、X-射线粉末衍射和核磁共振氢谱等方法证明DPG成功进入了HP-β-CD的空腔。热重分析表明DPG-HP-β-CD包合物的形成提高了 DPG的热稳定性。在主客体相互作用研究中,根据Boltzmann-Hamel（B-H）法和分子模拟确认HP-β-CD与DPG的包合摩尔比为1:1,同时计算出包合稳定常数Ka1为8.621×105 L/mol。根据相溶解度法测出HP-β-CD对DPG的增溶系数KC1为152 L/mol,同时通过溶解度实验,测出饱和DPG-HP-β-CD水溶液中DPG的浓度为0.064 mmol/L,比纯DPG提升14.5倍,说明HP-β-CD对DPG的增溶效果明显。（2）以水溶性和包合能力更好的β-环糊精聚合物作为主体分子,二苯胍作为客体分子,使用球磨法制备二苯胍-β环糊精聚合物包合物（DPG-β-CDP）。通过红外光谱、X-射线粉末衍射和核磁共振氢谱等方法证明DPG成功进入了β-CDP的空腔。热重分析表明DPG-β-CDP包合物的形成提高了 DPG的热稳定性。在主客体相互作用研究中,根据B-H法测得β-CDP与DPG的包合摩尔比为1:1,包合稳定常数Ka2为9.2×105 L/mol。根据相溶解度法测出β-CDP对DPG的增溶系数KC2为175 L/mol,同时通过溶解度实验,测出饱和DPG-β-CDP水溶液中DPG的浓度为0.073 mmol/L,比纯DPG提升16.7倍。（3）以水溶性DPG-HP-β-CD代替DPG,使用Dunlop工艺制备天然胶乳海绵（NLF）,并探索出DPG-HP-β-CD含量为0.3%是海绵的综合性能最佳。根据扫描电镜图片,DPG-HP-β-CD/NLF的开孔率提升且泡孔直径增大。交联密度测试显示0.3%DPG-HP-β-CD/NLF 的交联密度最大（2.37×105 mol/mL,增大 3.7%）。拉伸强度测试也显示当DPG-HP-β-CD含量为0.3%时海绵的拉伸强度达到最大,84.8 KPa（增加 23%）,断裂伸长率略有降低。海绵硬度和压缩永久变形试验显示DPG-HP-β-CD/NLF的硬度和压缩永久变形率发生下降。老化实验表明前6 h的速率要大于后6 h的老化速率,且DPG-HP-β-CD/NLF拉伸强度的下降幅度明显小于DPG/NLF。
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