[發(fā)明專利]一種利用微波烘干混合膠乳的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410609261.3
• 申請(qǐng)日: 2014-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN104356408A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荊永卿;王振華;唐安慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 煙臺(tái)鑫海礦山機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): C08J3/28
• 分類號(hào): C08J3/28;C08L7/00
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用微波烘干混合膠乳的方法，屬于化學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

經(jīng)過多年來的應(yīng)用及總結(jié)，國外公司生產(chǎn)的濕法耐磨橡膠在礦山及化工等領(lǐng)域取得了良好的應(yīng)用，并獲得了用戶們的一致好評(píng)。所謂濕法生產(chǎn)橡膠，指的是在全液相狀態(tài)下生產(chǎn)混煉膠的工藝，首先將所有助劑分別進(jìn)行微細(xì)粒處理成水分散體，然后均勻分散到膠乳中最后烘干得到固態(tài)混煉膠。這種橡膠的優(yōu)點(diǎn)是橡膠大分子鏈在生產(chǎn)加工過程中幾乎沒有被破壞，保持了原始天然橡膠乳中大分子鏈的特性，物理機(jī)械性能較好，回彈性超過80％，濕式狀態(tài)下耐磨性能優(yōu)異，對(duì)各種復(fù)雜工況環(huán)境的適用性較強(qiáng)。

在混合膠乳制作混煉膠的生產(chǎn)過程中，最重要的是保證其焦燒性能和硫化后物理機(jī)械性能不受到損壞，殘余的水分會(huì)極大地影響橡膠硫化后的物理機(jī)械性能。常規(guī)烘干方式是在混合膠乳中先加入凝固劑凝固，再通過烘箱烘干，然而該方式效率較低，在保證膠料各項(xiàng)性能前提下需要72小時(shí)左右才能達(dá)到理想的含水率，并且凝固劑在混煉膠中會(huì)造成不良影響。常規(guī)烘干方式溫度過高會(huì)導(dǎo)致混煉膠焦燒，影響后續(xù)加工性能，并且膠料深層的水分不易脫出，影響產(chǎn)品物理機(jī)械性能；而烘干溫度過低會(huì)導(dǎo)致膠料干燥效率過低，影響生產(chǎn)用原料膠的供應(yīng)。

眾所周知，微波是一種高頻率的電磁波，它具有波動(dòng)性、高頻性、熱特性和非熱特性四大基本特性；它能夠穿透生物組織內(nèi)部使偶極分子和含極性分子以極高的頻率振蕩，引起分子的電磁振蕩等作用，增加分子的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生，所以微波可以用來加熱物質(zhì)，前提是物質(zhì)要吸波；物質(zhì)對(duì)微波的吸收能力是由其介質(zhì)損耗因數(shù)決定的，因此微波具有選擇性加熱的特性，物質(zhì)不同，產(chǎn)生的熱效果也不同；并且當(dāng)微波透入介質(zhì)時(shí)，由于介質(zhì)損耗引起的介質(zhì)溫度提高，使材料內(nèi)部外部幾乎同時(shí)加熱升溫，縮短了常規(guī)加熱中的熱傳導(dǎo)時(shí)間，提高了效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用微波烘干混合膠乳的方法，本方法烘干效率較高，為取得性能優(yōu)異的混煉膠奠定了基礎(chǔ)。

本發(fā)明的原理：

離心濃縮膠乳的成分為水、天然橡膠粒子和極少量的非橡膠成分，然后將研磨好的少量橡膠助劑(不含炭黑)添加到濃縮膠乳中形成混合膠乳，混合膠乳中含有水60-70％，天然橡膠粒子25-35％，橡膠助劑4-8％，其他非橡膠成分0.5-1％，其中水分子屬于極性分子，介電常數(shù)較大，其介質(zhì)損耗因數(shù)也較大，對(duì)微波有強(qiáng)吸收能力；而天然橡膠乳中的橡膠粒子及少量的助劑極性較弱，其介電常數(shù)相對(duì)較小，其對(duì)微波的吸收能力比水小得多；本申請(qǐng)利用了幾類物質(zhì)在微波吸收能力方面的差異，決定選擇微波烘干混合膠乳。

單純使用微波干燥混合膠乳成本較高，并且膠料容易焦燒，質(zhì)量也不容易把握。因此，本申請(qǐng)采用兩步操作：

凝固階段，靠破壞混合膠乳表面的水合穩(wěn)定層使其自然凝固。助劑水分散體在加入膠乳后，充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓蠡旌夏z乳通過布料器以2-3mm的厚度均勻分配到聚四氟乙烯輸送帶上，在輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在微波的作用下，混合膠乳的保護(hù)層被破壞，85％左右的水與混煉膠分離，成為凝固態(tài)混煉膠；

干燥階段，凝固后的含水混煉膠片被轉(zhuǎn)移到功率稍高的微波干燥設(shè)備中,同樣在輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,殘余的水分因溫度升高而揮發(fā),同時(shí)可以看到膠片上面密集分布的空隙,這是因?yàn)槲⒉袒鞜捘z膠片的透水透氣性較好,水分揮發(fā)過程中容易破開膠膜,而這又成為微波凝固干燥效率遠(yuǎn)高于常規(guī)凝固干燥的原因之一；揮發(fā)性水汽被位于干燥設(shè)備上部的引風(fēng)機(jī)及時(shí)排出,從而保證了橡膠的干燥過程持續(xù)穩(wěn)定。

兩步微波中的功率不同。在凝固過程中微波功率要低，之所以選擇低功率微波是為避免水分子運(yùn)動(dòng)過于劇烈導(dǎo)致溫度上升較高，進(jìn)而造成局部位置橡膠與助劑之間的硫化反應(yīng)或助劑本身的分解反應(yīng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量的均一性。微波凝固的機(jī)理是破壞膠乳的穩(wěn)定性，在低功率的微波下，引起分子的電磁振蕩，水分子運(yùn)動(dòng)加快，當(dāng)動(dòng)能增大到足以克服膠粒間的靜電斥力，粒子間碰撞而聚集的機(jī)會(huì)加大，膠粒表面的水合層受到破壞，膠乳的穩(wěn)定性隨之破壞而出現(xiàn)凝固，混煉膠與大部分水分離。而在烘干階段，提高了微波功率，因?yàn)榇藭r(shí)的含水量已相對(duì)較少，并且輸送帶的帶速相對(duì)較高，凝固態(tài)混煉膠的透水透氣性較好，不會(huì)引起劇烈的溫度上升，不會(huì)引發(fā)助劑與橡膠的反應(yīng)，此時(shí)利用微波的內(nèi)外加熱的高效性將殘余的水分子從固態(tài)橡膠中驅(qū)趕出來，達(dá)到橡膠的干燥一致性。當(dāng)混煉膠內(nèi)水分含量較低時(shí)，混煉膠不再吸波，從而避免了溫度的上升，減小了橡膠的熱裂解反應(yīng)，避免了橡膠大分子鏈的破壞。