弹性体制品及其生产方法
阅读说明：本技术 弹性体制品及其生产方法 (Elastomeric article and method of producing the same ) 是由 黄忠万 林秀娟 刘铭来 刘晓清 诺拉妮扎·宾蒂·阿曼德·道尔 于 2021-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种弹性体制品及其生产方法,具体地,涉及一种由包含穿戴剂的基础聚合物分散体制备的弹性体制品及其生产方法。穿戴剂制剂包含填料、防粘剂、滑爽剂、分散剂和增稠剂,其中所述填料的用量范围为5.0phr至200.0phr,所述防粘剂的用量范围为8.0phr至30.0phr,所述滑爽剂的用量范围为0.3phr至6.0phr,所述分散剂的用量范围为2.0phr至12.0phr,并且所述增稠剂的用量范围为0.5phr至6.0phr。弹性体制品由天然橡胶(NR)或丁腈橡胶(NBR)制成。使用者能够顺滑地穿戴通过本发明公开的生产方法获得的弹性体制品。(The present invention relates to an elastomeric article and a method for producing the same, and in particular to an elastomeric article prepared from a base polymer dispersion comprising a wearing agent and a method for producing the same. The wear formulation comprises a filler, an anti-tack agent, a slip agent, a dispersant, and a thickener, wherein the filler is present in an amount ranging from 5.0phr to 200.0phr, the anti-tack agent is present in an amount ranging from 8.0phr to 30.0phr, the slip agent is present in an amount ranging from 0.3phr to 6.0phr, the dispersant is present in an amount ranging from 2.0phr to 12.0phr, and the thickener is present in an amount ranging from 0.5phr to 6.0 phr. The elastomeric article is made from Natural Rubber (NR) or nitrile rubber (NBR). The user can smoothly wear the elastomer article obtained by the production method disclosed in the present invention.)
技术领域
本发明涉及一种由包含增强润滑性和可穿戴性的穿戴剂的基础聚合物分散体制备的弹性体制品及其生产方法。
背景技术
对于干燥的表面(特别是使用者干燥的皮肤)，弹性体制品通常具有较差的润滑性。这是由于表面摩擦。同样，对于潮湿的表面，许多弹性体制品也显示出较差的润滑性。通常，在弹性体制品的表面与使用者的皮肤之间存在强烈摩擦的情况下，弹性体制品难以穿戴。此外，使用者皮肤上的流汗使得手变得汗湿并且导致难以穿戴弹性体制品，特别是手套。
为了克服这个问题，在传统实践中，已通过(例如，但不限于)在与使用者皮肤接触的手套穿戴表面上施涂粉末材料(即，玉米淀粉、淀粉粉末和滑石粉)来促进顺滑穿戴。粉末材料减少了手套的表面与使用者的皮肤之间的表面接触，以便促进顺滑穿戴。然而，有粉手套可能会导致使用者皮肤过敏。
此后，手套工业转向生产无粉手套，特别是具有改进的穿戴特性的无粉外科手套和检查手套。已经开发出了多种技术以生产无粉手套。例如，在手套的内表面上施涂滑爽涂料、润滑剂或亲水性聚合物。上述传统技术具有其自身缺点，例如但不限于在生产线中需要进行诸如涂覆等额外步骤。
因此，根据上文，显然手套制造商正在面临一些待克服的挑战，为此，可以开发一种途径来生产由包含增强润滑性和可穿戴性的穿戴剂的基础聚合物分散体制备的弹性体制品及其制备方法。
发明内容
本发明涉及一种穿戴剂制剂，其中该穿戴剂制剂包含填料、防粘剂、滑爽剂、分散剂和增稠剂。填料的用量范围为5.0phr至200.0phr，防粘剂的用量范围为8.0phr至30.0phr，滑爽剂的用量范围为0.3phr至6.0phr，分散剂的用量范围为2.0phr至12.0phr，并且增稠剂的用量范围为0.5phr至6.0phr。
本发明还公开了一种由包含穿戴剂的基础聚合物分散体制备的弹性体制品。该弹性体制品由基础聚合物分散体制备，该基础聚合物分散体由天然橡胶(natural rubber，NR)或丁腈橡胶(acrylonitrile butadiene rubber，NBR)制成。
由NR制成的基础聚合物分散体所制备的弹性体制品包含穿戴剂，其中该穿戴剂制剂包含(i)填料，用量范围为50.0phr至200.0phr；(ii)防粘剂，用量范围为8.0phr至30.0phr；(iii)滑爽剂，用量范围为0.3phr至6.0phr滑爽剂；(iv)分散剂，用量范围为2.0phr至12.0 phr；以及(v)增稠剂，用量范围为1.0phr至6.0phr。
由NBR制成的基础聚合物分散体所制备的弹性体制品包含穿戴剂，其中该穿戴剂制剂包含(i)填料，用量范围为5.0phr至70.0phr；(ii)防粘剂，用量范围为8.0phr至30.0phr； (iii)滑爽剂，用量范围为0.3phr至6.0phr；(iv)分散剂，用量范围为2.0phr至10.0phr；以及(v)增稠剂，用量范围为0.5phr至4.0phr。
由包含穿戴剂的基础聚合物分散体制备的弹性体制品的生产方法包括以下步骤：(i) 在凝结剂溶液中浸渍模具以获得覆有凝结剂层的模具；(ii)在烘箱中干燥从步骤(i)获得的模具，以干燥覆于模具上的凝结剂层；(iii)在第一基础聚合物分散体中浸渍从步骤(ii)获得的模具，以获得覆有第一基础聚合物层的模具；(iv)在烘箱中干燥从步骤(iii)获得的模具，以干燥覆于模具上的第一基础聚合物分散体层；(v)在第二基础聚合物分散体中浸渍从步骤(iv)获得的模具，以获得覆有第二基础聚合物层的模具；(vi)在烘箱中干燥从步骤(v) 获得的模具，以干燥覆于模具上的第二基础聚合物分散体层；(vii)使用热水预浸析 (pre-leaching)从步骤(vi)获得的覆于模具上的第二基础聚合物，以从覆于模具上的基础聚合物层移除过量化学残留物，从而获得覆于模具上的预浸析的基础聚合物；(viii)使从步骤(vii)获得的覆于模具上的预浸析的基础聚合物成珠；(ix)在烘箱中固化从步骤(viii) 获得的覆于模具上的成珠的预浸析的基础聚合物，以获得覆于模具上的固化基础聚合物；(x) 使用热水后浸析(post-leaching)从步骤(ix)获得的覆于模具上的固化基础聚合物，以从覆于模具上的基础聚合物层移除过量化学残留物，从而获得覆于模具上的后浸析弹性体制品； (xi)在烘箱中干燥从步骤(x)获得的后浸析弹性体制品，以获得覆于模具上的经干燥弹性体制品；以及(xii)将从步骤(xi)获得的经干燥弹性体制品从模具中脱模。本发明的穿戴剂被添加至基础聚合物分散体中，其中，穿戴剂制剂包含填料、防粘剂、滑爽剂、分散剂和增稠剂。
具体实施方式
本文中公开了本发明的优选实施例的具体实施方式。然而，应当理解，实施方案仅是本发明的示例，其可以以多种形式体现。因此，本文中所公开的细节不应被解释为限制性的，而仅是作为用于权利要求书且用于教导本发明领域的技术人员的基础。说明书中所使用的数值数据或范围不应解释为限制性的。下面将对优选的实施方案进行详细描述。
如下文所使用的，术语“穿戴(donning)”或“戴上(to don)”是指将一只手套戴在手上或戴在先前已经佩戴在手上的另一手套上的动作。
如下文所使用的，术语“穿戴剂(donning agent)”是指协助穿戴的物质。
本发明涉及一种包含增强润滑性和可穿戴性的穿戴剂的弹性体制品及其生产方法。特别地，无需表面处理即可生产弹性制品，表面处理诸如但不限于粉末涂覆、氯化或聚合物涂覆。
本发明的主要目的是生产一种弹性体制品，该弹性体制品使得使用者能够体验顺滑的穿戴，即容易地穿脱弹性体制品。弹性体制品包含但不限于手套和手指套，优选为弹性体手套。本发明的穿戴剂有助于使弹性体手套比传统弹性体手套(诸如但不限于氯化手套和聚合物涂覆的手套)更易于穿脱，二者之间的区别可由实施例部分的表3至表5明显看出。
本发明的第一实施方案讨论了一种穿戴剂，其中该穿戴剂制剂包含填料、防粘剂、滑爽剂、分散剂和增稠剂。填料的用量范围为5.0phr至200.0phr，防粘剂的用量范围为8.0phr 至30.0phr，滑爽剂的用量范围为0.3phr至6.0phr，分散剂的用量范围为2.0phr至12.0phr，并且增稠剂的用量范围为0.5phr至6.0phr。
本发明的弹性体制品由包含如上所述的穿戴剂的基础聚合物分散体制备。该基础聚合物分散体由选自以下各项组成的组的基础聚合物制成：天然橡胶(NR)胶乳、丁腈橡胶(NBR) 胶乳、聚异戊二烯(polyisoprene，PI)胶乳、聚氯丁二烯(polychloroprene，CR)胶乳、聚氨酯(polyurethane，PU)胶乳，但不限于此。
本发明中公开了两组穿戴剂制剂。第一组专门被设计成由NR胶乳制成的基础聚合物分散体所制备的弹性体制品，以下被称为组1。第二组专门被设计成由NBR胶乳制成的基础聚合物分散体所制备的弹性体制品，以下被称为组2。
填料是选自由以下各项组成的组中的任一项：碳酸钙、硅酸盐、高岭土及其任意组合，优选为碳酸钙。组1的填料的用量范围为50.0phr至200.0phr，优选为130.0phr至180.0phr，更优选为170.0phr。同时，组2的填料的用量范围为5.0phr至70.0phr，优选为15.0phr至 40.0phr，更优选为20.0phr。
防粘剂是聚乙烯蜡。组1和组2中防粘剂的用量范围均为8.0phr至30.0phr，优选为10.0phr至20.0phr，更优选为15.0phr。
滑爽剂是选自由以下各项组成的组的任一项：聚有机硅氧烷乳液、聚乙二醇乳液及其任意组合，优选地，聚有机硅氧烷乳液。组1和组2中滑爽剂的用量范围均为0.3phr至6.0phr，优选为0.5phr至4.0phr，更优选为1.0phr。
分散剂是选自由以下各项组成的组的任一项：阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、丙烯酸类聚合物及其任意组合，优选为阴离子型表面活性剂，其中阴离子型表面活性剂为多元羧酸、磺酸盐、醇硫酸盐和烷基苯磺酸盐，优选为多元羧酸。组1的分散剂的用量范围为2.0phr至12.0phr，优选为3.0phr至10.0phr，更优选为6.0phr。同时，组2的分散剂的用量范围为2.0phr至10.0phr，优选为3.0phr至8.0phr，更优选为5.0 phr。
增稠剂是选自由以下各项组成的组的任一项：黄原胶、碱溶胀性增稠剂及其任意组合，优选地，黄原胶。组1的增稠剂的用量范围为1.0phr至6.0phr，优选为3.0phr至5.0phr，更优选为4.0phr。同时，组2的增稠剂的用量范围为0.5phr至4.0phr，优选为1.0phr至3.0 phr，更优选为2.0phr。
本发明的组1和组2中穿戴剂的配方列于下文的表1和表2中。
表1：组1的穿戴剂的配方(NR手套)
表2：组2的穿戴剂的配方(NBR手套)
本发明的第二个实施方案讨论了由如上所述的包含本发明的穿戴剂的基础聚合物分散体制备的弹性体制品的生产方法。
由包含穿戴剂的基础聚合物分散体制备的弹性体制品的生产方法如下所述：
i.在凝结剂溶液中浸渍模具持续4秒至30秒(优选地，15秒)，以获得覆有凝结剂层的模具；
ii.在80℃至300℃(优选地，120℃)的温度下，于烘箱中干燥从步骤(i)获得的模具持续1分钟至5分钟(优选地，3分钟)，以干燥覆于模具上的凝结剂层；
iii.在第一基础聚合物分散体中浸渍从步骤(ii)获得的模具持续15秒至40秒(优选地，30秒)，以获得覆有第一基础聚合物层的模具；
iv.在80℃至150℃(优选地，100℃)的温度下，于烘箱中干燥从步骤(iii)获得的模具持续20秒至2分钟(优选地，1分钟)，以干燥覆于模具上的第一基础聚合物分散体层；
v.在第二基础聚合物分散体中浸渍从步骤(iv)获得的模具持续15秒至40秒(优选地，30秒)，以获得覆有第二基础聚合物层的模具；
vi.在100℃至130℃(优选地，120℃)的温度下，于烘箱中干燥从步骤(v)获得的模具持续20秒至5分钟(优选地，2分钟)，以干燥覆于模具上的第二基础聚合物分散体层；
vii.在50℃至80℃(优选地，65℃)的温度下，使用热水预浸析从步骤(vi)获得的覆于模具上的第二基础聚合物持续15秒至3分钟(优选地，2分钟)，以从覆于模具上的第二基础聚合物层移除过量化学残留物，从而获得覆于模具上的预浸析基础聚合物；
viii.使从步骤(vii)获得的覆于模具上的预浸析基础聚合物成珠；
ix.在80℃至180℃(优选地，120℃)的温度下，于烘箱中固化从步骤(viii)获得的覆于模具上的成珠的预浸析基础聚合物持续8分钟至60分钟(优选地，20分钟)，以获得覆于模具上的固化基础聚合物；
x.在60℃至90℃(优选地，70℃)的温度下，使用热水后浸析从步骤(ix)获得的覆于模具上的固化基础聚合物持续15秒至3分钟(优选地，2分钟)，以从覆于模具上的基础聚合物层移除过量化学残留物，从而获得覆于模具上的后浸析弹性体制品；
xi.在80℃至200℃(优选地，120℃)的温度下，于烘箱中干燥从步骤(x)获得的后浸析弹性体制品持续20秒至5分钟(优选地，3分钟)，以获得覆于模具上的经干燥弹性体制品；以及
xii.将从步骤(xi)获得的经干燥弹性体制品从摸具中脱模，
其特征在于，
将穿戴剂添加在基础聚合物分散体中，其中穿戴剂制剂包含填料、防粘剂、滑爽剂、分散剂和增稠剂。
使用上述方法获得的弹性体制品使得弹性体手套的内表面上具有穿戴剂，该穿戴剂能够使得使用者顺滑地进行穿戴。特别地，无需表面处理即可增强弹性体制品的润滑性，表面处理诸如但不限于粉末涂覆、氯化或聚合物涂覆。弹性体制品包含但不限于手套和手指套，优选地，弹性体手套。
对本发明的弹性体手套进行粘连性测试(blocking test)和摩擦系数(coefficient of friction，COF)测试。基于(i)在70℃下进行22小时的粘连性测试的粘性水平和(ii)COF 测试的COF值来监测弹性体手套的可穿戴性。
表3示出了本发明中生产的NR手套就粘性水平方面与传统NR手套对比的粘连性测试的结果。
表3：本发明中生产的NR手套的粘性水平与传统NR手套的粘性水平的对比
水平3＝非常粘，分离手套膜需要最大的力
水平2＝粘，分离手套膜需要一定的力
水平1＝略粘，分离手套膜需要最小的力
水平0＝不粘，分离手套膜无需力的作用
*未处理＝未向手套施加表面处理
表4示出了本发明中生产的NBR手套就粘性水平方面与传统NBR手套对比的粘连性测试的结果。
表4：本发明中生产的NBR手套的粘性水平与传统NBR手套的粘性水平的对比
水平3＝非常粘，分离手套膜需要最大的力
水平2＝粘，分离手套膜需要一定的力
水平1＝略粘，分离手套膜需要最小的力
水平0＝不粘，分离手套膜无需力的作用
*未处理＝未向手套施加表面处理
结果示出，在进行粘连性测试时，在本发明中使用穿戴剂生产的NR手套和NBR手套均不粘。这表明，与传统手套相比，即使不进行表面处理(即，氯化和聚合物涂覆)，向 NR手套和NBR手套中添加穿戴剂均会使手套能够易于穿脱。
表3和表4清楚表明，由于本发明的穿戴剂增强了润滑性和可穿戴性，所以在本发明中生产的NR手套和NBR手套能够允许手套更轻松、容易地穿戴于使用者的手上或从其脱下。如表3和表4两者所示，不同剂量的填料可以达到不同的粘性水平，而高剂量的填料导致无粘性。因此，上述结果将有助于得出以下结论：本发明的具有穿戴剂的弹性体制品能够使得使用者顺滑地进行穿戴，而不会产生粘性问题。通过使用未经氯化和聚合物处理的普通胶乳配方(样品3)所得到的NR和NBR手套在粘连性测试中均表现为粘性水平3。通过添加本发明的穿戴剂所得到的NR手套和NBR手套两者在粘连性测试中的粘性水平均可以达到0，这标志着穿戴剂所实现的协同作用。因此，在基础聚合物分散体中添加穿戴剂可以使手套更易于穿戴。
表5示出了本发明中生产的NR手套和NBR手套的COF值与传统手套的COF值的对比。
表5：本发明中生产的NR手套和NBR手套的COF值与传统手套的COF值的对比
所获得的结果清楚示出，含有穿戴剂的NR手套和NBR手套的COF值均较低。这清楚地表明，本发明中生产的NR手套和NBR手套即使没有经过氯化和/或聚合物涂覆也均具有较好的穿戴效果，并且允许该手套更轻松、容易地穿戴在使用者的手上或从其脱下。
总之，本发明能够生产包含穿戴剂的弹性体手套，其中该手套增强了润滑性和可穿戴性。进一步地，它还减少了表面处理(即，氯化和聚合物涂覆)。从长远来看，它能够减少附加步骤和化学品，同时向手套提供了增强的润滑性。
本文中所使用的术语仅是出于描述特定示例性实施方案的目的，并不旨在限制。如本文中所使用的，除非上下文另有明确指出，否则没有数量词修饰的名词还可以旨在包含一个或多个所述名词。术语“包括”、“含有”、“包含”和“具有”是包涵性的，因此指定所述特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或组的存在或加入。
除非特别标识为执行次序，否则本文中所描述的方法、步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们按所讨论或示例性说明的特定次序执行。还应当理解的是，可以采用另外的或替选的步骤。表述“至少”或“至少一个”的使用表示使用一个或多个要素，因为这种使用可以在多个实施方案之一中实现一个或多个期望目的或结果。