专利名称：一种提高天然橡胶干燥效率的方法
技术领域：
本发明属于天然橡胶初加工方法，特别是一种提高天然橡胶干燥效率的 方法。
技术背景天然橡胶初加工的全过程实际上就是一个天然胶乳凝固、橡胶凝块机械挤压造粒、热风干燥脱水的过程，其中热风干燥的温度较高，为115-12(TC、 时间长， 一般需要5小时、能耗大、难度也大，是天然橡胶制胶最关键、成 本最高的工序。这是由于， 一方面天然橡胶为疏水性物质，在干燥过程中， 其内部的水分被疏水性的天然橡胶包裹，很难扩散出来；另一方面，天然橡 胶的分子结构为顺式聚异戊二烯，由于其分子中含有很多双键，在干燥过程 中橡胶表面容易被氧化发粘，形成一层致密的氧化膜，阻碍橡胶内部水分进 一步向外部扩散，延长了干燥吋间，最终结果导致橡胶质量下降。鉴于天然 橡胶干燥工序的重要性和复杂性，研究者一直想提高其干燥效率，并尝试通 过改进干燥设备和热源、合理控制干燥温度、添加隔离剂来调控胶粒松散程 度来提高天然橡胶的干燥效率。然而，对于如何改善天然橡胶内部水分扩散 问题，至今仍未见相关报道。 发明内容本发明的目的是提供一种提高天然橡胶干燥效率的方法，在酸凝固天然 橡胶和微生物凝固天然橡胶凝固过程中，加入纳米二氧化硅悬浮液，凝固、 干燥。主要应用于天然橡胶初加工。该方法能显著提高天然橡胶的干燥效率, 降低能耗，提高天然橡胶的抗氧化性能，并改善天然橡胶的外观。本发明是在酸凝固天然橡胶和微生物凝固天然橡胶凝固过程中，加入纳 米二氧化硅悬浮液，凝固、干燥为酸凝固方法和微生物凝固方法。所述的纳米二氧化硅悬浮液是在超声振荡器的作用下，将纳米二氧化硅分散到一縮二乙二醇和表面活性剂溶液中所得到的。所述的纳米二氧化硅悬浮液， 一縮二乙二醇的质量百分比浓度为2.0-5.0%，表面活性剂的质量百分比浓度为O. 5-2. 0%。所述的酸凝固方法，先把纳米二氧化硅悬浮液加入新鲜天然胶乳中，然 后用酸凝固天然胶乳，纳米二氧化硅的加入量为干胶含量的0. 1%-0. 8%，酸 的加入量为干胶含量的0.3-0.5%，酸的种类为通用的有机酸和无机酸，如 醋酸、甲酸、丙酸。盐酸、硫酸和磷酸。所述的微生物凝固方法，先把纳米二氧化硅悬浮液是直接加入到新鲜天 然胶乳中，然后室温自然凝固24-48小时得到天然橡胶凝块；可加入淀粉、 甜蜜和菌种，纳米二氧化硅的加入量为干胶含量的0. 1%-0. 8%。 所述的纳米二氧化硅—的粒径为10纳米一100纳米。 所述的表面活性剂可以为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠。 本发明本发明表面带有大量羟基的纳米二氧化硅在疏水的天然橡胶中均 匀分散，形成很多极性的"水分通道"，均匀分散的纳米二氧化硅能改善天然 橡胶的抗老化性能和外观颜色，提高天然橡胶的品质。天然橡胶的干燥效率 提高了20%左右，能耗降低了约20%。所得天然橡胶的颜色为金黄色且非常干 燥，其质量符合中国标准天然橡胶5号胶的质量标准，塑性初值P。在35到42 之间，塑性保持率PRI》75，氮含量低于《0. 54%，挥发物含量《0.70%，灰分 含量《0.54%;生胶门尼粘度在75-79之间。该产品的硫化性能优良，硫化胶 物理性能好，力学强度高，抗撕裂强度大。
具体实施方式
本发明中纳米二氧化硅在超声振荡器的作用下，分散到含有表面活性剂 (十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠)的一縮二乙二醇的溶液中，然后将分 散均匀的纳米二氧化硅悬浮液加入到天然胶乳中，搅拌至均匀，表面活性剂 和一縮二乙二醇的加入是为了增加纳米二氧化硅的稳定性，限制纳米二氧化 硅粒子的团聚。酸凝固工艺用醋酸凝固添加有纳米二氧化硅悬浮液的天然 胶乳，取出橡胶凝块，压片造粒，洗涤，并在干燥线上烘干，打包。微生物凝固工艺将处理好的天然胶乳室温停放24-48小时后，取出橡胶凝块，压片造粒，洗涤，并在干燥线上烘干。透射电镜照片显示，在干燥过程中，极性的纳米二氧化硅粒子在天然橡胶基体及表面形成比较均匀分散的结构。由 于纳米二氧化硅表面有丰富的羟基，形成水分由内部向外部扩散的通道，从 而加速了内部水分子向表面迁移的速度。对于没有添加纳米二氧化硅悬浮液 的天然橡胶，由于天然橡胶为疏水性物质，在干燥过程中，橡胶的表面先干 燥，形成封闭层，内部的水分较难扩散到表面。因此，均匀分散的纳米二氧 化硅分散体就相当于在疏水的天然橡胶中构建了很多条的"水分通道"，正 是这些"水分通道"加速了极性水分子从疏水性的天然橡胶中的扩散速度， 从而提高了干燥速率。另外，分散良好的纳米二氧化硅提高了橡胶的抗氧化 性能。 实施例1在5升去离子水中加入100-250克的一縮二乙二醇和25-100克的十二烷 基硫酸钠或十二烷基磺酸钠，搅拌均匀。在超声振荡器的作用下，向上述溶 液中缓慢加入0. 03 0. 24公斤纳米二氧化硅，粒径范围10纳米一100纳米， 待形成稳定的悬浮液后，将上述稳定的悬浮液缓慢加入到100公斤的天然胶 乳中，搅拌至均匀。室温停放24-48小时自然凝固胶乳，取出橡胶凝块，压 片造粒，洗涤，并在干燥线上烘干，干燥时间为对照工艺样品，未加纳米二 氧化硅悬浮液的80%左右。所得天然橡胶的颜色为金黄色且非常干燥，其质量 符合中国标准天然橡胶5号胶的质量标准，具体质量指标为，塑性初值P。在 35到42之间，塑性保持率PRI》75，氮含量《0. 52%，挥发物含量《0. 70%， 灰分含量《0.54%。生胶门尼粘度在75到79之间。该产品的硫化性能优良， 硫化胶物理性能好，力学强度高，抗撕裂强度大。 实施例2在去离子水5升蒸馏水中加入100-250克的一縮二乙二醇和25-100克的 十二垸基硫酸钠或十二烷基磺酸钠，搅拌均匀。在超声振荡器的作用下，向 上述溶液中缓慢加入0. 03 0. 24kg纳米二氧化硅，粒径范围10纳米一IOO纳 米，待形成稳定的悬浮液后。将上述稳定的悬浮液缓慢加入到100公斤的天 然胶乳中，搅拌，待搅拌均匀后，加入浓度3%的醋酸5升，混合均匀，静置 待胶乳充分凝固5-8小时后，取出橡胶凝块，压片造粒，洗涤，并在干燥线 上面烘干，干燥时间为对照工艺样品，未加纳米二氧化硅悬浮液的80%左右。所得天然橡胶的颜色为浅金黄色且非常干燥，其质量符合中国标准天然橡胶5 号胶的质量标准，具体质量指标为，塑性初值P。在35到40之间，塑性保持 率PRI》80，氮含量《0.50%，挥发物含量《0.70%，灰分含量《0.52%。生胶 门尼粘度在75到79之间。该产品的硫化性能优良，硫化胶物理性能好，力 学强度高，抗撕裂强度大。
权利要求
1、一种提高天然橡胶干燥效率的方法，其特征是在酸凝固天然橡胶和微生物凝固天然橡胶凝固过程中，加入纳米二氧化硅悬浮液，凝固、干燥为酸凝固方法和微生物凝固方法。
2、 据权利要求1所述的提高夭然橡胶干燥效率的方法，其特征是在超声 振荡器的作用下，将纳米二氧化硅分散到一縮二乙二醇和表面活性剂溶液中， 得到稳定的纳米二氧化硅悬浮液。
3、 权利要求l所述的提高天然橡胶干燥效率的方法，其特征是纳米二氧 化硅悬浮液中， 一缩二乙二醇的质量百分比浓度为2.0-5.0%，表面活性剂的 质量百分比浓度为0. 5-2. 0%。
4、 根据权利要求l所述的提高天然橡胶干燥效率的方法，其特征是在酸 凝固天然橡胶中，先把纳米二氧化硅悬浮液加入新鲜天然胶乳中，然后用酸 凝固天然胶乳。其中，纳米二氧化硅的加入量为千胶含量的0. 1%-0. 8%，酸 的加入量为干胶含量的0.3-0.5%，酸的种类为通用的有机酸和无机酸，如 醋酸、甲酸、丙酸。盐酸、硫酸和磷酸。
5、 根据权利要求l所述的提高天然橡胶干燥效率的方法，其特征是在微 生物凝固天然橡胶中，先把纳米二氧化硅悬浮液是直接加入到新鲜天然胶乳 中，然后室温自然凝固24-48小时得到天然橡胶凝块；可加入淀粉、甜蜜和 菌种，纳米二氧化硅的加入量为干胶含量的0. 1%-0. 8%。
6、 根据权利要求l所述的提高天然橡胶干燥效率的方法，其特征是纳米 二氧化硅-的粒径为10纳米一100纳米。
7、 根据权利要求1所述的提高天然橡胶干燥效率的方法，其特征是表面 活性剂可以为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠。
全文摘要
一种提高天然橡胶干燥效率的方法，在酸凝固天然橡胶和微生物凝固天然橡胶凝固过程中，加入纳米二氧化硅悬浮液，凝固、干燥。在疏水的天然橡胶中形成很多极性的“水分通道”，提高天然橡胶的品质。本发明天然橡胶的干燥效率提高了20％左右，能耗降低了约20％。所得天然橡胶的颜色为金黄色且非常干燥，其质量符合中国标准天然橡胶5号胶的质量标准，塑性初值P<sub>0</sub>在35到42之间，塑性保持率PRI≥75，氮含量低于≤0.54％，挥发物含量≤0.70％，灰分含量≤0.54％；生胶门尼粘度在75-79之间。该产品的硫化性能优良，硫化胶物理性能好，力学强度高，抗撕裂强度大。
文档编号C08C1/14GK101240041SQ200710031678
公开日2008年8月13日 申请日期2007年11月20日 优先权日2007年11月20日
发明者余晓东, 候婷婷, 李思东, 李程鹏, 磊 杨, 钟杰平 申请人:广东海洋大学