[發明專利]一種低生熱天然橡膠的制備方法

有效

• 申請號: 201410112429.X
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103864963A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 王益慶;沈家鋒;張立群
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08C1/15
• 分類號: C08C1/15;C08C1/16
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種低生熱天然橡膠的制備方法。該方法所得天然橡膠產品主要應用于轎車胎面膠，工程胎面膠等領域。

背景技術

隨著天然膠廣泛應用于交通運輸、軍工、航空等領域，天然橡膠與煤炭、鋼鐵、石油并稱為四大工業原料。因此保證天然膠的質量穩定成為天然膠領域重要的一環。天然膠經過天然乳膠收集、凝固、清洗、干燥、包裝等步驟制備而成，其中乳膠凝固工藝是影響天然膠質量的重要步驟。目前，天然乳膠凝固工藝可分為酸凝固，無機鹽凝固，生物凝固等。國內外天然乳膠膠初加工過程中一直沿用傳統的正絮凝工藝，通常選用甲酸，醋酸，硫酸等酸作為凝固劑。

正絮凝工藝特點是將絮凝劑（少量）加入乳膠（大量）中，通過長時間絮凝后得到膠塊。但往乳膠中添加酸類凝固劑時，往往很難使乳膠獲得均勻結構的凝塊。因為加入酸類凝固劑后，乳膠會立即產生局部凝固，這些凝固點會形成致密的凝塊，也阻礙了凝固劑在乳膠中均勻分布，很難形成均勻架構凝塊，從而影響了乳膠粒子形成大分子鏈，而在這過程中還有部分乳膠沒來得及絮凝而造成損失，影響了天然膠的質量及穩定性，降低了天然膠的分子量，因此酸絮凝天然橡膠制品的生熱高，性能不穩定，限制了天然橡膠產品的廣泛應用。

傳統正絮凝工藝存在著凝固時間長，產品味道大，產品質量穩定性較差，連續化生產能力較差，酸類絮凝劑對設備腐蝕大，污染環境等缺點，大大限制了天然膠的工業化程度。因此，尋求一條生產天然膠質量穩定、綠色環保、易于工業化的天然橡膠絮凝工藝成為當務之急。

本發明采用的工藝為逆絮凝工藝，其特點為將乳膠混入一定攪拌速率的復合絮凝劑中絮凝。本發明目的是針對上述問題，研究一種在使用過程中易于操作，能夠使乳膠凝固完全，得到均勻架構凝塊，高分子量低生熱天然橡膠產品的工藝，其優點有生產原料資源充足，價廉，橡膠質量穩定以及環境友好等。

發明內容

為了解決天然乳膠初加工傳統正絮凝工藝存在的缺點與不足，本發明公開了一種低生熱天然橡膠的制備方法，其方法簡單，原料低廉，環境污染小，能夠使橡膠完全絮凝，質量穩定。

解決本發明的工藝采用如下步驟：

（1）選取濃縮乳膠或新鮮乳膠，加水配制成固含量為10～30%（質量分數）的乳膠液。

（2）配制絮凝劑：選取質量分數為0.5%～3%氯化鈣溶液，質量分數為1%～3%氯化鈉溶液，配制成復合絮凝劑。

（3）復合絮凝劑中，氯化鈣溶液與氯化鈉溶液的體積比為1:2～2:1。

（4）將配制好固含量為10～30%（質量分數）的乳膠混入復合絮凝劑中，乳膠與復合絮凝劑體積比為1:15～1:6，在一定攪拌速度和溫度下進行絮凝，絮凝劑的溫度為50～80℃，絮凝時攪拌線速率為10m/min～300m/min。

（5）將絮凝物進行清洗、脫水、烘干，制得低生熱天然橡膠。

本發明使用逆絮凝工藝制備天然膠，絮凝劑選用無機鹽并用作為復合絮凝劑。乳膠的穩定主要由于帶負電荷的乳膠粒子與周圍的反離子形成雙電層，而膠粒表面吸附的親水性蛋白質與水分子還能構成水合層，這樣的特殊結構使乳膠得以穩定存在。酸類凝固劑凝固乳膠的機理主要是增加乳膠中氫離子的量，從而降低乳膠的pH值，壓縮乳膠粒子表面的雙電層，使水化膜變薄。當達到蛋白質的等電點時，電動電位為零，橡膠粒子間再無斥力，它們相互聚集而凝固成塊。而無機鹽類凝固乳膠的機理是由于在乳膠中加入多價金屬陽離子時，中和膠粒電荷，破壞了橡膠粒子表面保護層，降低ζ電位，導致乳膠去穩發生膠凝。

根據叔采-哈迪價數規則可知，金屬陽離子的價數越高，聚沉能力越大。一價鹽的膠凝效力過低，當膠粒相互接觸時，它的保護層未被破壞，所以無法產生膠凝。而三價金屬鹽的膠凝能力太強，離子全部失去保護層，所以一經與乳膠接觸，橡膠粒子迅速去穩，在很多點上形成致密凝塊，破壞了橡膠分子鏈，降低制品分子量，因此三價鹽也無法使用。

眾所周知，只有那種極為均勻的具有空間網狀結構的凝膠，形成完整的分子鏈，才能在脫水收縮干燥后易于形成結構完整、穩定、高分子量的制品。二價金屬鹽的金屬離子能使乳膠粒子的不穩定性過程進行得十分順利，從而形成均勻牢固的優質凝膠塊。從凝固能力看，氯化鈣溶液對水的溶解度比較大，所得凝膠膜強度高，對天然乳膠的膠凝能力以及沉積凝膠的能力較強，可以得到均勻的膠塊，價格便宜，因此成為無機鹽絮凝劑首選。但是單用氯化鈣溶液作為凝固主劑時，膠凝速度快脫水速度快，會產生少部分致密凝塊而不是均勻的凝塊。