[发明专利]一种低生热天然橡胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低生热天然橡胶的制备方法。该方法所得天然橡胶产品主要应用于轿车胎面胶，工程胎面胶等领域。

背景技术

随着天然胶广泛应用于交通运输、军工、航空等领域，天然橡胶与煤炭、钢铁、石油并称为四大工业原料。因此保证天然胶的质量稳定成为天然胶领域重要的一环。天然胶经过天然乳胶收集、凝固、清洗、干燥、包装等步骤制备而成，其中乳胶凝固工艺是影响天然胶质量的重要步骤。目前，天然乳胶凝固工艺可分为酸凝固，无机盐凝固，生物凝固等。国内外天然乳胶胶初加工过程中一直沿用传统的正絮凝工艺，通常选用甲酸，醋酸，硫酸等酸作为凝固剂。

正絮凝工艺特点是将絮凝剂（少量）加入乳胶（大量）中，通过长时间絮凝后得到胶块。但往乳胶中添加酸类凝固剂时，往往很难使乳胶获得均匀结构的凝块。因为加入酸类凝固剂后，乳胶会立即产生局部凝固，这些凝固点会形成致密的凝块，也阻碍了凝固剂在乳胶中均匀分布，很难形成均匀架构凝块，从而影响了乳胶粒子形成大分子链，而在这过程中还有部分乳胶没来得及絮凝而造成损失，影响了天然胶的质量及稳定性，降低了天然胶的分子量，因此酸絮凝天然橡胶制品的生热高，性能不稳定，限制了天然橡胶产品的广泛应用。

传统正絮凝工艺存在着凝固时间长，产品味道大，产品质量稳定性较差，连续化生产能力较差，酸类絮凝剂对设备腐蚀大，污染环境等缺点，大大限制了天然胶的工业化程度。因此，寻求一条生产天然胶质量稳定、绿色环保、易于工业化的天然橡胶絮凝工艺成为当务之急。

本发明采用的工艺为逆絮凝工艺，其特点为将乳胶混入一定搅拌速率的复合絮凝剂中絮凝。本发明目的是针对上述问题，研究一种在使用过程中易于操作，能够使乳胶凝固完全，得到均匀架构凝块，高分子量低生热天然橡胶产品的工艺，其优点有生产原料资源充足，价廉，橡胶质量稳定以及环境友好等。

发明内容

为了解决天然乳胶初加工传统正絮凝工艺存在的缺点与不足，本发明公开了一种低生热天然橡胶的制备方法，其方法简单，原料低廉，环境污染小，能够使橡胶完全絮凝，质量稳定。

解决本发明的工艺采用如下步骤：

（1）选取浓缩乳胶或新鲜乳胶，加水配制成固含量为10～30%（质量分数）的乳胶液。

（2）配制絮凝剂：选取质量分数为0.5%～3%氯化钙溶液，质量分数为1%～3%氯化钠溶液，配制成复合絮凝剂。

（3）复合絮凝剂中，氯化钙溶液与氯化钠溶液的体积比为1:2～2:1。

（4）将配制好固含量为10～30%（质量分数）的乳胶混入复合絮凝剂中，乳胶与复合絮凝剂体积比为1:15～1:6，在一定搅拌速度和温度下进行絮凝，絮凝剂的温度为50～80℃，絮凝时搅拌线速率为10m/min～300m/min。

（5）将絮凝物进行清洗、脱水、烘干，制得低生热天然橡胶。

本发明使用逆絮凝工艺制备天然胶，絮凝剂选用无机盐并用作为复合絮凝剂。乳胶的稳定主要由于带负电荷的乳胶粒子与周围的反离子形成双电层，而胶粒表面吸附的亲水性蛋白质与水分子还能构成水合层，这样的特殊结构使乳胶得以稳定存在。酸类凝固剂凝固乳胶的机理主要是增加乳胶中氢离子的量，从而降低乳胶的pH值，压缩乳胶粒子表面的双电层，使水化膜变薄。当达到蛋白质的等电点时，电动电位为零，橡胶粒子间再无斥力，它们相互聚集而凝固成块。而无机盐类凝固乳胶的机理是由于在乳胶中加入多价金属阳离子时，中和胶粒电荷，破坏了橡胶粒子表面保护层，降低ζ电位，导致乳胶去稳发生胶凝。

根据叔采-哈迪价数规则可知，金属阳离子的价数越高，聚沉能力越大。一价盐的胶凝效力过低，当胶粒相互接触时，它的保护层未被破坏，所以无法产生胶凝。而三价金属盐的胶凝能力太强，离子全部失去保护层，所以一经与乳胶接触，橡胶粒子迅速去稳，在很多点上形成致密凝块，破坏了橡胶分子链，降低制品分子量，因此三价盐也无法使用。

众所周知，只有那种极为均匀的具有空间网状结构的凝胶，形成完整的分子链，才能在脱水收缩干燥后易于形成结构完整、稳定、高分子量的制品。二价金属盐的金属离子能使乳胶粒子的不稳定性过程进行得十分顺利，从而形成均匀牢固的优质凝胶块。从凝固能力看，氯化钙溶液对水的溶解度比较大，所得凝胶膜强度高，对天然乳胶的胶凝能力以及沉积凝胶的能力较强，可以得到均匀的胶块，价格便宜，因此成为无机盐絮凝剂首选。但是单用氯化钙溶液作为凝固主剂时，胶凝速度快脱水速度快，会产生少部分致密凝块而不是均匀的凝块。