一种耐臭氧高性能天然橡胶的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属天然橡胶制胶技术领域，涉及一种天然橡胶的生产方法，具体是一种耐臭氧高性能天然橡胶的生产方法。
【背景技术】
[0002]天然胶乳除含有橡胶烃和水外，还含有大量的蛋白质、类脂物、有机酸及糖类等非胶物质，由于天然胶乳中的橡胶粒子受到蛋白质和类脂物等亲水物质构成的双电层保护，使天然胶乳能保持稳定的胶体状态，当天然胶乳被微生物污染，或加入酸、无机盐，或在加热、冷冻、辐射等情况下都可使天然胶乳失去稳定而凝固或胶凝。目前，天然胶乳凝固方法主要是化学法、生物法和物理凝固法:一、化学法，即加入诸如酸、盐、脱水剂之类的凝固剂使胶乳凝固；二、生物法，即利用胶乳中原有的或外加的微生物或酶的作用使胶乳凝固；三、物理凝固法，即利用物理方法如采用微波辐射或加热、机械搅拌凝固天然胶乳的方法。
[0003]天然胶乳在胶园自然凝固得到的胶称为胶园凝胶，主要有:胶杯凝胶、胶团、胶线等；天然胶乳在人工凝固后经压片、停放脱水所得到的胶片称为生胶片。由于胶园凝胶、生胶片等往往杂质含量高，需要充分洗涤后，经造粒、干燥等工序加工成标准胶产品。
[0004]我国的天然橡胶加工主要采用集中加工的模式，即在胶园收集的鲜胶乳中加入氨作保存剂，再将胶乳运回加工厂集中加工。工厂集中加工的方式主要有两种:一是在鲜胶乳中加酸用于中和氨并利用酸凝固胶乳，凝固后的凝块经压皱、洗涤、造粒、干燥后加工成标准胶产品；二是天然橡胶乳液经离心浓缩分离后得到浓缩胶乳和胶清，浓缩胶乳经稳定化和熟化加工成浓缩胶乳。
[0005]目前，经酸凝固的标准天然橡胶生产检验结果表明，大多数标准胶产品其纯胶配方的性能为拉伸强度为19.6?20.5MPa，耐热氧老化性能较低，耐臭氧龟裂性能为30?50分钟，门尼粘度约为60?70，塑性初值P。在30?40之间，PRI在65?80之间；大多数生胶片生产的标准胶其纯胶配方的性能为拉伸强度为20?22MPa、耐热氧老化性能较低，耐臭氧龟裂性能为40?60分钟，门尼粘度约为65?75，塑性初值P。在35?40之间，PRI在70?80之间。上述两种标准胶产品均难以用于生产要求耐臭氧高性能的航空轮胎及其他高质量天然橡胶制品。因此，通过合适的生产工艺和生产方法获得耐臭氧高性能天然橡胶具有重大意义。
[0006]目前的研究表明:天然橡胶的性能除了受天然橡胶的橡胶烃分子结构影响外，还受非橡胶组份的影响以及加工工艺与条件的影响。天然橡胶的分子结构包括:橡胶烃-聚异戊二烯的分子量大小和分子量分布。非橡胶组份主要包括:蛋白质、类脂物、丙酮溶物、无机盐等，非橡胶组份总量约为3?5%。加工工艺与条件包括:鲜胶乳的早期保存(保存剂的种类和用量)、胶乳的凝固(凝固方式和用量)、压片、脱水、洗涤和造粒的程度；干燥的条件(干燥温度、时间和空气湿度、流量)。影响橡胶性能及一致性的因素中，有些因素是无法控制的(如气候、季节、土壤等)，有些因素主要是从生长及产量角度来考虑亦难以控制(如胶树的品系、割胶制度、施肥等)，最有效且可行的控制和获得耐臭氧高性能的生产方法是对加工过程的控制。
[0007]采用氨保存的鲜胶乳使用酸对天然胶乳进行凝固的标准橡胶生产工艺中，残留的氨与酸会影响产品的耐热氧老化性能和耐臭氧龟裂性能，力学性能降低。合适的压片、洗涤、压皱工艺能脱水以及清洗杂质和酸、氨等物质，但过度的破碎、撕裂会使分子断裂而伤害产品的力学性能。天然橡胶中的蛋白质种类主要有:α球沅蛋白、橡胶沅蛋白、碱性蛋白质和纤维状蛋白。蛋白质能降低硫化的活化能，促进橡胶硫化；蛋白质品种的差异对硫化的影响有差异，同时，蛋白质吸附在天然橡胶分子链上形成的结合蛋白能提高耐热氧及臭氧老化性能，其中，结合蛋白以橡胶沅蛋白占主导地位；但蛋白质过多，硫化速度太快不利于生产，并且容易长霉，生热性高；蛋白质含量的测定是通过检测蛋白质中的氨基酸的氮含量来计算的。因此，适合的蛋白质种类和含量能保持天然橡胶的耐臭氧性能。
[0008]干燥过程的控制是保持耐臭氧及获得高性能产品的关键，温度过高会严重破坏橡胶分子链使分子链降解，以及使分子链上的非胶物质受热破坏，使产品力学性能和老化性能以及耐臭氧性能降低；温度太低干燥时间太长，也容易长霉、夹生等现象。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种耐臭氧高性能天然橡胶的生产方法，选取具有合适结合蛋白的天然橡胶品系，采用对橡胶分子链破坏最小的生产工艺和方法，通过碱性蛋白酶凝固法控制氮含量在一定的范围内，确保橡胶中的蛋白质含量，确保耐臭氧性能，利用可控温度和湿度的挂片干燥使橡胶分子链在受到洗涤破碎、撕裂后使断裂分子链重新恢复，严格控制干燥温度，使橡胶在干燥过程尽可能的不破坏橡胶分子链和对分子链起保护作用的非胶物质，保持了产品的耐臭氧和高性能，生产工艺简便，产品质量好、生产回收率高，生产过程绿色环保，生产经济高效。
[0010]本发明所采用的技术原理:选取结合蛋白合适的天然橡胶品系的天然胶乳，通过碱性蛋白酶凝固法得到的生胶块作原料，经过充分洗涤并压成胶片后充分泡洗，除去残留的酸、氨等物质，通过可控温度和湿度的干燥室充分挂片使分子链在受到洗涤破碎、撕裂后又重新恢复，通过严格控制挂片干燥温度，使橡胶在干燥过程尽可能的不破坏橡胶分子链和对分子链起保护作用的非胶物质，使产品保持耐臭氧和高性能。
[0011]本发明所采用的技术方案是:
[0012]—种耐臭氧高性能天然橡胶的生产方法，其具体步骤如下:
[0013]1、取干胶含量为8?62%并按重量百分比计添加0.05%以下氨的结合蛋白合适的天然橡胶品系新鲜天然胶乳，加入碱性蛋白酶采用凝固法凝固新鲜胶乳得到絮凝胶，其氮含量控制在0.15?0.35% (利用碱性蛋白酶分解胶乳中的蛋白质，使蛋白质分解成氨基酸溶解于水中，在洗涤过程中除去以降低胶乳中的氮含量)；将絮凝胶经凝固和熟化得到凝块或生胶片，经压薄脱水、洗涤、压制成厚度为2?15mm的胶片，确保胶片在挂片过程不断裂，能使橡胶分子链形成一定的微取向，并能按要求按时干燥。所述结合蛋白合适是指新鲜胶乳中橡胶沅蛋白占蛋白总量的10?40%。
[0014]所述结合蛋白合适的天然橡胶品系包括PR頂600、热研7-33-97、热研879、热研72059或PR107等天然橡胶的品系。
[0015]所述的碱性蛋白酶指在碱性条件下酶活力大于6KPPU/g，细菌总数小于10000/G。
[0016]2、将胶片悬挂干燥，控制温度为15?120°C，悬挂干燥时间为I?15天。
[0017]3、将经过悬挂干燥的胶片进行造粒、干燥即可得到耐臭氧高性能天然橡胶产品。
[0018]本发明选取结合蛋白合适的天然橡胶品系的天然胶乳，采用碱性蛋白酶凝固法使氮含量控制在0.15?0.35%，利用挂片干燥(胶片悬挂干燥)除去水分的同时，使橡胶分子链在洗涤、造粒过程被破碎、撕裂后又重新恢复，并使局部分子链形成微取向，根据胶片挂片干燥过程各阶段的湿度，严格控制干燥温度，使橡胶在干燥过程尽可能的不破坏橡胶分子链以及对分子链起保护作用的非胶物质，因此，使产品可以保持耐臭氧和高性能。
[0019]本发明生产工艺简单，由于结合了自然风干和热风混合干燥过程，生产成本低，各个环节采用控制对橡胶分子链破坏最小的工艺和方法，控制氮含量，保留了对耐臭氧和耐老化有较大作用的蛋白质，降低了生热性，利用挂片使分子链在受得洗涤破碎、撕裂后使断裂分子链重新恢复，并形成局部分子链微取向，根据胶片挂片干燥过程各阶段湿度严格控制干燥温度，使橡胶在干燥过程尽可能的不破坏橡胶分子链和对分子链起保护作用的非胶物质，保持了产品的耐臭氧和高性能，产品质量好、生产回收率高，生产过程绿色环保，生产经济高效。