CN112592417B - 一种航空轮胎天然橡胶凝固体系及其应用方法、航空轮胎天然橡胶 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航空轮胎天然橡胶凝固体系及其应用方法、航空轮胎天然橡胶，属于天然橡胶加工技术领域。本发明以碱性蛋白酶、阴离子表面活性剂及盐类为凝固剂体系，采用国产标准胶的加工工艺，制得进口烟片胶品质的国产天然橡胶。利用本发明的凝固体系制得的天然橡胶具有强度高、扯断伸长率高、耐老化性能好以及压缩生热低的优点，绿色环保，克服了传统酸凝固国产天然橡胶强度低、生热高、质量不稳定的缺陷，性能达到泰国3号进口烟片胶的水平，能够满足国内航空轮胎的需求。

Description

一种航空轮胎天然橡胶凝固体系及其应用方法、航空轮胎天 然橡胶

技术领域

本发明涉及天然橡胶加工技术领域，尤其涉及一种航空轮胎天然橡胶凝固体系及其应用方法、航空轮胎天然橡胶。

背景技术

随着国内航空领域不断发展，飞机的飞行速度、高度不断提高，对生胶的性能提出了更高的要求，生胶的性能影响着飞机的使用安全性。长期以来，我国标准天然橡胶生产工艺均采用酸凝固，氨水保存和酸凝固破坏了胶乳的有益成分，造成标准胶性能低及不稳定，而国外普遍采用的是自然微生物凝固，性能远高于国内标准胶。截止目前，国内的航空轮胎制造厂均要进口大量国外天然橡胶，国产天然橡胶的性能无法满足航空轮胎的需求。天然橡胶的质量直接影响轮胎成品的质量，而国产天然橡胶由于受地理环境、胶树品种、割胶制度及生产季节的影响，不同加工厂家之间的产品，即使是同一厂家不同批次的产品，质量都存在着大小不同的差异，另一方面，由于高级技术人员缺乏、管理薄弱、质量控制手段不完整等引起产品质量的不稳定，从根本上无法保证天然橡胶的质量，进而无法满足高速、高载、高气压条件下使用的航空轮胎需求，使得国内的天然橡胶资源不能得到有效利用。天然橡胶的综合性能优异，是合成橡胶不可替代的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种航空轮胎天然橡胶凝固体系及其应用方法、航空轮胎天然橡胶。本发明提供的航空轮胎天然橡胶凝固体制得的生胶强度高，生热低，质量稳定。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种航空轮胎天然橡胶凝固体系，包括独立分装的碱性蛋白酶、高级脂肪酸钠盐和氯化钙。

优选的，所述碱性蛋白酶、高级脂肪酸钠盐和氯化钙的质量比为1:1:1。

优选的，所述碱性蛋白酶的活力为10000μ/g。

优选的，所述高级脂肪酸钠盐的干钠皂含量为85.7wt％。

优选的，所述氯化钙的纯度为94wt％。

本发明还提供了上述技术方案所述的航空轮胎天然橡胶凝固体系的应用方法，包括以下步骤：

将天然乳胶与水混合，得到天然乳胶乳液；

将所述碱性蛋白酶、氯化钙和水混合，得到混合液；

将所述高级脂肪酸钠盐和水混合，得到高级脂肪酸钠盐溶液；

将所述高级脂肪酸钠盐溶液与天然乳胶乳液混合后，再与所述混合液混合进行凝固，得到生胶。

优选的，所述天然乳胶中氨含量低于0.05wt％。

优选的，所述天然乳胶乳液的干含为21wt％。

优选的，所述碱性蛋白酶、氯化钙和高级脂肪酸钠盐的用量均为所述天然乳胶中干胶含量的0.1wt％。

本发明还提供了一种航空轮胎天然橡胶，包括以下重量份数的组分：

上述技术方案所述应用方法制得的生胶100份，硬脂酸0.50份，氧化锌6.00份，促进剂M 0.50份和硫磺3.50份。

本发明提供了一种航空轮胎天然橡胶凝固体系，包括独立分装的碱性蛋白酶、高级脂肪酸钠盐和氯化钙。胶乳中使用氨作为早期保存剂，氨带碱性，胶乳中的碱性蛋白质在中性或者碱性的pH值条件下带正电荷，对胶乳的胶体稳定性有重要的影响，本发明利用碱性蛋白酶分解碱性蛋白质，破坏了胶乳的稳定性，达到凝固效果，且分解产物碱性氨基酸有利于提高生胶的性能；阴离子表面活性剂高级脂肪酸钠盐和盐类氯化钙并用，可实现胶乳凝固的连续化，阴离子表面活性剂表面活性大，容易被橡胶粒子吸附，保持橡胶粒子的稳定性，盐类的金属离子则与表面活性剂离解产生的阴离子发生反应生成不溶性物质，破坏橡胶粒子的稳定，达到快速凝固的效果。由于碱性蛋白酶分解了碱性蛋白质，蛋白质对生热有不利的影响，本发明降低了蛋白质含量，从而降低了生热，延长了生胶的保质期和轮胎的使用寿命，利用本发明的凝固体系制得的生胶的蛋白质含量较传统酸凝固降低40％～50％，压缩生热降低3～5℃，同时，蛋白质又具有较强的吸水性，能增加生胶和橡胶制品的吸水性和导电性，本发明降低蛋白质含量能大大地改善生胶和橡胶制品发霉的问题，延长产品的保质期；本发明提高了生胶的强度和耐老化性能，原因在于：本发明的凝固体系保持了橡胶烃的分子结构不被破坏，与传统标胶相比，大大提高了生胶的强度，并达到了烟片胶的水平，另一方面，碱性蛋白质的分解产物可以促进橡胶的硫化(如碱性氨基酸)，提高橡胶的定伸应力和拉伸强度，延缓橡胶的老化(如氨基乙酸与铜生成极稳定的内络合物氨基乙酸铜，消除铜的氧化强化剂的作用)，进而提高航空轮胎的耐老化性能，延长轮胎的使用寿命。

本发明采用生物和化学方法并用的凝固体系，无毒安全，不添加酸，不破坏橡胶烃的分子结构，凝固效率高且绿色环保，生产废水pH值范围在7.0～8.0，达到国家规定的pH值排放标准。

进一步地，本发明所用的凝固体系原料均安全无毒，对设备和生产人员无损伤，生产废水污染较传统酸工艺低，处理成本也大大降低，是一种环保型的制备方法。

具体实施方式

本发明提供了一种航空轮胎天然橡胶凝固体系，包括独立分装的碱性蛋白酶、高级脂肪酸钠盐和氯化钙。

在本发明中，若无特殊说明，所用的原料均为本领域市售商品。

在本发明中，所述碱性蛋白酶、高级脂肪酸钠盐和氯化钙的质量比优选为1:1:1。

在本发明中，所述碱性蛋白酶的活力优选为10000μ/g，所述碱性蛋白酶为专用碱性蛋白质分解酶，能在碱性条件下起到很好的酶解作用。

在本发明中，所述高级脂肪酸钠盐的干钠皂含量优选为85.7wt％，所述高级脂肪酸钠盐的水溶性好。在本发明中，所述高级脂肪酸钠盐优选为软脂酸钠(十六烷酸钠)、珠光脂酸钠(十七烷酸钠)或硬脂酸钠(十八烷酸钠)。

在本发明中，所述氯化钙的纯度优选为94wt％，所述氯化钙作为无机絮凝剂。

本发明还提供了上述技术方案所述的航空轮胎天然橡胶凝固体系的应用方法，包括以下步骤：

将天然乳胶与水混合，得到天然乳胶乳液；

将所述碱性蛋白酶、氯化钙和水混合，得到混合液；

将所述高级脂肪酸钠盐和水混合，得到高级脂肪酸钠盐溶液；

将所述高级脂肪酸钠盐溶液与天然乳胶乳液混合后，再与所述混合液混合进行凝固，得到生胶。

本发明将天然乳胶与水混合，得到天然乳胶乳液。

在本发明中，所述天然乳胶中氨含量优选低于0.05wt％。

在本发明中，所述天然乳胶乳液的干含优选为21wt％。

在本发明中，所述混合优选在搅拌池中进行。

本发明将所述碱性蛋白酶、氯化钙和水混合，得到混合液。本发明优选将所述碱性蛋白酶和氯化钙于酸池中用水溶解。本发明对所述水的用量没有特殊的限定，能够使所述碱性蛋白酶和氯化钙溶解即可。

本发明将所述高级脂肪酸钠盐和水混合，得到高级脂肪酸钠盐溶液。本发明优选将所述高级脂肪酸钠于桶中用水溶解。本发明对所述水的用量没有特殊的限定，能够使所述高级脂肪酸钠盐溶解即可。

得到高级脂肪酸钠盐溶液、天然乳胶乳液和混合液后，本发明将所述高级脂肪酸钠盐溶液与天然乳胶乳液混合后，再与所述混合液混合进行凝固，得到生胶。本发明优选将所述高级脂肪酸钠盐溶液加入搅拌池的所述天然乳胶乳液内，加入过程中不断搅拌，混合均匀，再将所述搅拌池的混合物和酸池内的所述混合液采用同步并流的方式注入凝固槽静置10h，使胶乳凝固完全，再依次进行机械加工、压薄脱水、绉片脱水和干燥，得到生胶。本发明对所述机械加工、压薄脱水、绉片脱水和干燥的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。

在本发明中，所述碱性蛋白酶、氯化钙和高级脂肪酸钠盐的用量均优选为所述天然乳胶中干胶含量的0.1wt％。

本发明还提供了一种航空轮胎天然橡胶，包括以下重量份数的组分：

上述技术方案所述应用方法制得的生胶100份，硬脂酸0.50份，氧化锌6.00份，促进剂M 0.50份和硫磺3.50份。

本发明对所述航空轮胎天然橡胶的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。

为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的航空轮胎天然橡胶凝固体系及其应用方法、航空轮胎天然橡胶进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

于实验室进行小实验试制，取3.0kg天然胶乳，干含为36.1wt％，干胶为1.08kg，加水稀释至干含为21wt％。准确称取干胶含量0.1wt％的碱性蛋白酶1.08g，干胶含量0.1wt％的高级脂肪酸钠(软脂酸钠)1.08g，干胶含量0.1wt％的氯化钙1.08g。高级脂肪酸钠溶于水后加入到天然胶乳乳液中，搅拌均匀，再加入混溶于水的碱性蛋白酶和氯化钙，充分搅拌均匀。静置10h，充分凝固后凝块进行压薄脱水，压薄至3mm，撕成小片于100℃烘箱中干燥，制得成品生胶。

实施例2

于1号生产线进行工业化试制，3550kg天然胶乳，干含为30.0wt％，干胶为1065kg，加水稀释至干含为21wt％。准确称取碱性蛋白酶1.065kg，高级脂肪酸钠(软脂酸钠)1.065kg，氯化钙1.065kg。高级脂肪酸钠于桶中用水溶解，碱性蛋白酶和氯化钙于酸池中用水溶解。将高级脂肪酸钠水溶液加入搅拌池胶乳内，加入过程中不断搅拌，混合均匀。搅拌池的胶乳和酸池的混合水溶液采用同步并流的方式注入凝固槽。静置10h，胶乳凝固完全，经压薄脱水、绉片脱水、干燥后制得成品生胶。

实施例3

于2号生产线进行工业化试制，5400kg天然胶乳，干含为27.5wt％，干胶为1485kg，加水稀释至干含为21wt％。准确称取碱性蛋白酶1.485kg，高级脂肪酸钠(珠光脂酸钠)1.485kg，氯化钙1.485kg。后续工艺按照实施例1。

实施例4

于3号生产线进行工业化试制，4200kg天然胶乳，干含为30.5wt％，干胶为1281wtkg，加水稀释至干含为21wt％。准确称取碱性蛋白酶1.281kg，高级脂肪酸钠(硬脂酸钠)1.281kg，氯化钙1.281kg。后续工艺按照实施例1。

生胶成品性能检测时制成航空轮胎天然橡胶进行，配方见表1，对比样为国产标准胶SCR5、SCR10和泰国3号烟片胶，制备方法采用常用的方法即可，具体检测结果见表2，由表2可在，实施例1～4产品的拉伸强度和撕裂强度高于国内标准胶，并达到进口泰国3号烟片胶水平，大大降低了生热，提高了耐老化性能。

表1配方成分

原材料名称	配比(重量份)
		生胶	100.00
硬脂酸	0.50
		氧化锌	6.00
促进剂M	0.50
		硫磺	3.50
总计	110.50

表2生胶性能检测结果

/>

环保性能检测，对比样为三个不同生产线酸凝固的废水样，具体检测结果见表3，可知，实施例1～4凝固体系生产后水样pH值均达到国家规定的排放标准，其余项目检测结果均低于酸凝固工艺废水，废水处理成本大大降低。

表3生产废水水质测定结果(单位：mg/L，pH值除外)

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种航空轮胎天然橡胶凝固体系，其特征在于，具体为独立分装的碱性蛋白酶、高级脂肪酸钠盐和氯化钙，所述碱性蛋白酶、高级脂肪酸钠盐和氯化钙的质量比为1:1:1，所述高级脂肪酸钠盐为十六烷酸钠。

2.根据权利要求1所述的航空轮胎天然橡胶凝固体系，其特征在于，所述碱性蛋白酶的活力为10000μ/g。

3.根据权利要求1所述的航空轮胎天然橡胶凝固体系，其特征在于，所述高级脂肪酸钠盐的干钠皂含量为85.7wt％。

4.根据权利要求1所述的航空轮胎天然橡胶凝固体系，其特征在于，所述氯化钙的纯度为94wt％。

5.权利要求1～4任一项所述的航空轮胎天然橡胶凝固体系的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

将天然乳胶与水混合，得到天然乳胶乳液；

将所述碱性蛋白酶、氯化钙和水混合，得到混合液；

将所述高级脂肪酸钠盐和水混合，得到高级脂肪酸钠盐溶液；

将所述高级脂肪酸钠盐溶液与天然乳胶乳液混合后，再与所述混合液混合进行凝固，得到生胶。

6.根据权利要求5所述的应用方法，其特征在于，所述天然乳胶中氨含量低于0.05wt％。

7.根据权利要求5或6所述的应用方法，其特征在于，所述天然乳胶乳液的干含为21wt％。

8.根据权利要求5所述的应用方法，其特征在于，所述碱性蛋白酶、氯化钙和高级脂肪酸钠盐的用量均为所述天然乳胶中干胶含量的0.1wt％。

9.一种航空轮胎天然橡胶，其特征在于，包括以下重量份数的组分：

权利要求5～8任一项所述应用方法制得的生胶100份，硬脂酸0.50份，氧化锌6.00份，促进剂M 0.50份和硫磺3.50份。