CN102653605B

CN102653605B - 一种鲜胶乳制备粉末天然橡胶的方法

Info

Publication number: CN102653605B
Application number: CN2012101447812A
Authority: CN
Inventors: 张桂梅; 姜士宽; 邹建云; 徐荣; 伍英; 郑文代; 郭刚军
Original assignee: Yunnan Institute of Tropical Crops
Current assignee: Yunnan Institute of Tropical Crops
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2032-05-11
Also published as: CN102653605A

Abstract

本发明提供了一种鲜胶乳制备粉末天然橡胶的方法。将鲜胶乳过40目筛，混合均匀，用氨水调节pH至9.2～10.0，加热至25℃～35℃，边搅拌边加入凝聚剂硫酸铝溶液，硫酸铝用量为干胶质量的2%～5%，至凝聚完全后在机械搅拌状态下添加无机隔离剂纳米二氧化硅或纳米碳酸钙，其用量为干胶质量的5%～15%，经干燥后得到粉末天然橡胶。该产品粒径83%以上处于1.0～4.0mm，90%以上处于0.5～4.0mm，硫化胶拉伸强度为18.0～24.0MPa，300%定伸应力为2.0～3.0MPa，500%定伸应力为5.0～7.0MPa，扯断伸长率为700～800%。该方法的显著优点是：产品易干燥、机械性能好，方法简单、操作容易、耗水量及废水排放量少、可达到提高产品性能、节能环保、提高生胶加工行业效益的目的。

Description

一种鲜胶乳制备粉末天然橡胶的方法

技术领域

本发明涉及一种粉末天然橡胶的制备方法，具体的说是一种用鲜胶乳制备粉末天然橡胶的方法。

背景技术

粉末橡胶，又称自由流动橡胶或散粒橡胶，在储运过程中不会自粘成团，处于散粒状态。目前其粒径大小还没有严格的规定，从小于1mm的真正粉末橡胶到大至10mm的橡胶颗粒均包括在内。

粉末橡胶具有易计量、易实现加工自动化和连续化的优点，达到减小设备投资、简化工艺过程、节约能源和提高生产效率等目的，被称为“可简化生产的新一代原材料”。一直以来，橡胶工业采用块状橡胶原料（每块重25～50kg）生产橡胶制品，不仅搬运和配料不便，且胶料混炼需要笨重、大功率的设备，制品厂有一半以上的电能是消耗在炼胶环节。在当今追求节能环保的背景下，改变现有设备结构，实现连续混炼被认为是未来炼胶设备的发展方向，但必须采用颗粒或粉末状态的橡胶原料，因此，粉末橡胶自1956年PNBR问世以来，经过缓慢发展的低潮，目前重新成为人们的研究热点。

粉末天然橡胶的制备最早出现于上世纪70年代，马来西亚采用喷雾干燥技术制备PNR，但由于成本高未能规模化生产。法国聚合物应用研究所、法国橡胶研究所采用浓缩胶乳为原料，研究了凝聚法制备PNR的技术。近几年，国内对粉末天然橡胶做了相应的研究，目前的方法主要有凝聚法和喷雾干燥法。凝聚工艺方法是：在蒸馏水中加入乳化剂、高耐磨炭黑及表面改性剂，搅拌使之形成均匀的炭黑乳液，加入NR胶乳、高分子树脂包覆剂和蒸馏水将粉末化体系稀释至NR干胶质量分数为10 %左右，升温至85 ℃，恒温搅拌1 h，加入凝聚剂，体系即以黑色粉粒状沉淀释出。滤去水分，经洗涤、脱水、干燥即得无接触污染性的炭黑填充型PNR。此种工艺需采用高分子树脂进行包覆，隔离性能较好，但生产过程需要加热至70～85℃，并且炭黑填料事先需要制备成稳定的悬浮液，工艺较繁琐。中国专利CN1663991A发明了一种碳纳米管改性粉末天然橡胶的方法，该方法碳纳米管均匀分散，粒径小（5μm），力学性能较传统粉末橡胶有显著提高。但是碳纳米管价格昂贵，不适于大规模生产面向于橡胶制品的粉末天然橡胶原料。

目前，研究粉末天然橡胶所用的原料基本是干含在60%以上的浓缩天然胶乳，对于大规模生产粉末天然橡胶，前期鲜胶乳的浓缩处理和粉末天然橡胶生产过程中再加水稀释到所需浓度，增加工艺步骤、成本增大；另外，得到的产品基本是小粒径产品，粒径小于0.45mm甚至更小至5μm，适于树脂塑料改性、沥青添加及胶黏剂等非橡胶工业方面。对于橡胶制品的加工过程中，橡胶原料粒径过小，易导致粉尘，对环境及工人身心健康不利，不适用于作为橡胶制品工业的原料。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种鲜胶乳制备粉末天然橡胶的方法，以鲜胶乳为原料，操作简单、适于实际应用、产品性能良好，此方法生产的产品可以代替传统块状橡胶原料，广泛应用于橡胶制品行业。

本发明的技术方案如下：

用容器收集鲜胶乳，过40目筛，混合均匀，测量pH值，加入氨水调节pH至9.2～10.0，加热至25℃～35℃，边搅拌边加入凝聚剂硫酸铝溶液，硫酸铝用量为干胶质量的2%～5%，鲜胶乳凝聚完全后在机械搅拌状态下添加无机隔离剂纳米二氧化硅或纳米碳酸钙，其用量为干胶质量的5%～15%，干燥后得到粉末天然橡胶。

由鲜胶乳的浓度可以计算干胶质量。

凝聚剂硫酸铝溶液的加入方式可以是分段加入、滴加和喷加。

所述凝聚剂硫酸铝溶液的质量浓度为5%～15%。

在70～90℃烘箱鼓风干燥2～4h，干燥期间需进行适当的搅拌。

本发明利用天然胶乳本身的可分散性和可凝聚性，采用添加凝聚剂使天然橡胶胶乳直接成粒，然后在机械搅拌下添加无机隔离剂来制备粉末天然橡胶。该技术的显著优点在于两方面：其一，对于生胶加工行业，生产周期短，生产效率高，产品无接触污染，机械性能好，操作简单、能耗低、废水排放量少、可达到提高产品性能、节能环保、提高生胶加工行业效益的目的；其二，对于橡胶制品行业，此方法制备的粉末天然橡胶粒径绝大部分分布在于1.0mm～4.0mm，在制品加工过程中粒径大小适宜，具有易计量、易实现加工自动化和连续化、缩短混炼时间和延长焦烧时间等优点，可简化橡胶制品的成型工序，减少能耗，提高机械化、连续化、自动化水平。

该产品粒径83%以上处于1.0～4.0mm，90%以上处于0.5～4.0mm，硫化胶拉伸强度为18.0～24.0Mpa，300%定伸应力为2.0～3.0Mpa，500%定伸应力为5.0～7.0Mpa，扯断伸长率为700～800%。该方法的显著优点是：产品易干燥、机械性能好，方法简单、操作容易、耗水量及废水排放量少、可达到提高产品性能、节能环保、提高生胶加工行业效益的目的。

具体实施方式

实施例1

用干净容器收集鲜胶乳，过40目筛，混合均匀，加入浓度为5%的氨水调节pH至9.4，加热至25℃，边搅拌边滴加浓度5%的凝聚剂硫酸铝溶液，硫酸铝用量为干胶质量的3.80%，至凝聚完全，在机械搅拌状态下添加无机隔离剂纳米二氧化硅，用量为干胶质量的6.67%，在70℃烘箱鼓风干燥3.5h，干燥期间需进行适当的搅拌，干燥后得到粉末天然橡胶，产品粒径处于大于4.0mm的百分比为9.67%，处于1.0～4.0mm的百分比为84.79%，小于1.0mm的百分比为5.54%；硫化胶的机械性能：拉伸强度为23.7 Mpa，300%定伸应力为2.3Mpa，500%定伸应力为6.2Mpa，扯断伸长率为770%。

实施例2

用干净容器收集鲜胶乳，过40目筛，混合均匀，加入浓度为5%的氨水调节pH至9.3，加热至35℃，边搅拌边滴加浓度10%的凝聚剂硫酸铝溶液，硫酸铝用量为干胶质量的3.69%，至凝聚完全，在机械搅拌状态下添加无机隔离剂纳米二氧化硅，用量为干胶质量的10%，在90℃烘箱鼓风干燥2h，干燥期间需进行适当的搅拌，干燥后得到粉末天然橡胶，产品粒径处于大于4.0mm的百分比为7.81%，处于1.0～4.0mm的百分比为83.30%，小于1.0mm的百分比为8.89%；硫化胶的机械性能：拉伸强度为22.3Mpa，300%定伸应力为2.15Mpa，500%定伸应力为5.52Mpa，扯断伸长率为730%。

实施例3

用干净容器收集鲜胶乳，过40目筛，混合均匀，加入浓度为5%的氨水调节pH至9.5，加热至30℃，边搅拌边滴加浓度15%的凝聚剂硫酸铝溶液，硫酸铝用量为干胶质量的3.94%，至凝聚完全，在机械搅拌状态下添加无机隔离剂纳米碳酸钙，用量为干胶质量的13.3%，在80℃烘箱鼓风干燥3h，干燥期间需进行适当的搅拌，干燥后得到粉末天然橡胶，产品粒径处于大于4.0mm的百分比为6.61%，处于1.0～4.0mm的百分比为86.25%，小于1.0mm的百分比为7.14%；硫化胶的机械性能：拉伸强度为18.4Mpa，300%定伸应力为2.14Mpa，500%定伸应力为6.01Mpa，扯断伸长率为700%。

以上所述的“浓度”均为质量百分浓度。

Claims

1.一种利用鲜胶乳制备粉末天然橡胶的方法，其特征在于将鲜胶乳过40目筛，混合均匀，用氨水调节pH至9.2～10.0，加热至25℃～35℃，边搅拌边加入凝聚剂硫酸铝溶液，硫酸铝的用量为干胶质量的2%～5%，鲜胶乳凝聚完全后在机械搅拌状态下添加无机隔离剂纳米二氧化硅或纳米碳酸钙，其用量为干胶质量的5%～15%，在70～90℃烘箱鼓风干燥2～4h, 干燥期间需进行适当的搅拌，然后得到粉末天然橡胶。

2.根据权利要求1所述的利用鲜胶乳制备粉末天然橡胶的方法，其特征在于硫酸铝溶液的质量浓度为5%～15%。