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乳胶工艺配方与硫化工艺详解

摘要:  一、胶乳配合的概念  ①胶乳配合方法与生胶是根本不同的。  ②由于胶乳是一个水分散体系、流动性较好,配合剂在胶乳中分散比在强韧的生胶中分散所需的机械力要小得多

  一、胶乳配合的概念

  ①胶乳配合方法与生胶是根本不同的。

二八杠游戏平台下载  ②由于胶乳是一个水分散体系、流动性较好,配合剂在胶乳中分散比在强韧的生胶中分散所需的机械力要小得多,因此,胶乳配合用的设备都属轻型设备。

  ③由于配合剂大多数为不溶于水的固体粉末和液体,因而必须先进行处理才能加入胶乳中。

  ④固体粉末配合剂必须先经过湿法分散粉碎制备成水分散体。不溶于水的液体配合剂也必须先制备成乳状液。

  二、胶乳配合时须考虑下述几点要求

  a.根据胶乳制品的不同使用要求,选择不同品种不同类型的胶乳。

二八杠游戏平台下载  b.在胶乳配合时,要补加足够的稳定剂。在配合剂选择上除要考虑制品的物理机械性能及化学性能外,还要考虑在加工时对胶乳稳定性的影响。

二八杠游戏平台下载  c.制备的配合剂水分散体和乳状液必须呈中性,所带的电荷和胶乳的电荷相同。一定不能含有对胶乳的稳定性有不利影响的试剂。

  d.配合胶乳的贮存稳定性必须和使用之前所需要的贮存时间相适应。

二八杠游戏平台下载  e.在不降低制品性能要求的前提下,为了降低成本,可以在胶乳中加入填充剂。

  各种胶乳制品的配方与生胶的配方原理基本上是相似的。胶乳配方的计算方法也是以生胶的基本配方为基础,并经过换算成一定浓度的湿料配比,再根据要配制胶乳的重量和所要求的总固形物含量,分别求出各种分散体和乳状液的实用量和水量。

  三、同一种胶乳配方可以表示成三种形式

  a.在任何配方里均以胶乳中的干胶重量为100份,其它各种配合剂都相对以重量份来表示,即干比。

  b.根据生胶乳和各种配合剂的混料浓度,计算出各自的湿比。

  c.根据要配制的胶乳重量,计算出实际生产配方的实比。

  这几种配方之间可以进行换算。千比与湿比的换算依下式进行: A——要配制的配料胶乳总重;

  B —一总混比;

  Y——要求的胶乳或配方配剂的湿比。

二八杠游戏平台下载  补加水量可按下式计算:

  下图为胶乳配方配合比的具体实例。

原材料名称

干重量比

湿料浓度,%

湿重量比

实际用量,kg

天然胶乳

硫黄

促进剂PX

防老剂DNP

氧化锌

酪素

氢氧化钾

颜料

软水

100.0

1.0

0.6

1.0

0.5

0.3

0.2

0.2

二八杠游戏平台下载——

60

50

50

50

50

10

20

20

——

166.7

2.0

1.2

2.0

1.0

3.0

1.0

1.0

29.7

600.00

7.20

4.32

7.20

3.60

10.80

3.60

3.60

106.92

合 计

103.8

——

207.6

747.24

  四、胶乳配合时应注意下面几个问题。

  a.胶乳配合时应使用软水。因硬水中含有钙、镁盐,易使胶乳凝固。

二八杠游戏平台下载  b.为了避免产生气泡,在操作过程中不宜搅拌过快。必要时可加入正丁醇、硅油等类消泡剂,用量为0.005~ 0.2%。

二八杠游戏平台下载  c.配合胶乳需经过一定条件(温度、时间)的存放,使之性能稳定,达到工艺上的要求.这个过程叫熟成。经过熟成能使胶乳的粘度、胶凝及硫化性能稳定,还可以减少胶乳流动不均匀及产生皱纹和龟裂等现象,同时也可使气泡逸出。配合胶乳的熟成时间应根据胶膜性能来决定,一般不少于24小时。

  d.胶乳配合后,要求胶乳质量均匀,不应有凝块和杂质存在。因此胶乳配合后要经过过滤才能使用。

二八杠游戏平台下载  五、胶乳的配合方法一般有三种,即配合剂分别加入法、配合剂一次加入法和母胶配合法。

  1.配合剂分别加入法

二八杠游戏平台下载  将胶乳用纱布滤去凝块及杂质后,在搅拌下分别加人各种配合剂。搅拌速度应保证均匀混合,一般以慢速为宜;配合剂应按一定顺序加入,原则上稳定剂必须先加入。一般顺序为:

  a.胶乳若要稀释,则应先用水稀释;

  b.加入稳定剂;

二八杠游戏平台下载  C.加入硫化剂→促进剂→防老剂→活性剂→填充剂→着色剂→增稠剂→稍泡剂等。

  全部配合剂加入后,继续搅拌10~ 20分钟,使配合剂与胶乳充分混合均匀。配好的胶料必须经过滤,除去配料时产生的少量凝胶及其它杂质。对透明制品若有必要,就需进行离心或沉降分离以除去较粗的配合剂。

  加料顺序也不是一成不变的,可根据产品制造工艺要求进行调整。例如硫化胶乳配合时,对胶体化学性能有显著影响的配合剂应在硫化后加入;又如配合海绵胶料时,氧化锌及硅氟化钠能引起胶乳胶凝,应在起泡工艺中加入。

  配合剂分别加入法的优点是:机动性大,对配方改动比较方便,也容易发现配料中的异情况,生产和试验室多采用此法。

  2.配合剂一次加入法

二八杠游戏平台下载  此法是将所需要的各种配合剂按配方配比,先混合均匀后,再加入胶乳中。如果配合剂是混合研磨料,也只能采取这种方法配合。其它操作与各种配合剂分别加入法相同。

二八杠游戏平台下载  此法比较简单,但可调性小、一般多在单一产品及配方固定的情况下采用。

  3.母胶配合法

  此法是将胶乳取出一小部分加入稳定剂后,再加入各种配合剂的混合料,搅拌均匀,即所谓“母胶”。再把母胶在搅拌下加人其余的胶乳中,待搅拌均匀后过滤,停放待用。

二八杠游戏平台下载  母胶配合法多用于某配合剂对胶乳稳定性有不利倾向的场合。日前应用极少。

二八杠游戏平台下载  三种配合方法,不管采用哪种方法,最后配合好的胶乳都要经过一段时间,在一定温度下停放消泡,熟成后才能使用,以改善配合胶乳的加工性能和制品的质量。

  胶乳的硫化技术

  胶乳除了直接配合制备成配合胶乳使用外,在生产工艺上对某些浸渍、注模制品的胶乳,还需要制成预硫化胶乳才能应用。将胶乳在液态下加人硫化助剂的水分散体进行硫化者叫硫化胶乳。硫化胶乳从外观上看与普通胶乳没有多大差异.只是颜色显得略黄。它的胶体稳定性较好,粒子的布朗运动较快,胚乳质量容易控制,还可以提高制品的透明度,具有优良的成膜和胶凝性能,其缺点是粘着力较差,耐油、耐溶剂性能较差。

  与生胶硫化比较、胶乳的硫化是一种非常独特的硫化形式,就是在不破坏胶乳的胶体状态下,对胶乳进行硫化。胶乳的硫化绝大多数情形是将胶乳的配合与硫化结合起来连续进行。一般是在硫化前先使温度升至30~ 40℃,在搅拌下加入各种配合剂。配合剂加入的顺序一般为:

  胶乳→稳定剂→硫化剂→促进剂→助促进剂→防老剂。

二八杠游戏平台下载  加配合剂的顺序不是一成不变的,要根据制品的工艺要求及对胶乳硫化程度的要求来定。有的配合剂在硫化后加入也可以。

  硫化胶乳的硫化程度随硫化时间的增长和温度的增高而加深。温度太低时,硫化所需要的时间长并仕效率低,而温度太高时又易形成凝块。因此一般温度控制在60~ 70℃,时间为4~ 5小时为宜(以达到所要求的硫化程度(氯仿值)为准)。

  硫化时须注意以下几点:

  a.升温不宜太快,以免热量传递不均,造成局部过热而生成凝块,一般以1小时内升到所要保持的温度为宜;

二八杠游戏平台下载  b.在硫化过程中一定要搅拌,它可使胶乳受热均匀,减少表面结皮及凝胶的生成,并可防止配合剂沉降;

  c.同一胶料,由于冬、夏季节气温不同,硫化时间应不同,所要求的硫化程度也应不同;

  d.胶乳在硫化后的停放过程中,硫化仍在继续进行,因此硫化时快速测定的硫化程度(氯仿值)与使用时的硫化程度有一定的差别。 目前胶乳的预硫化方法除硫黄硫化法外,还有无硫配合(秋兰姆硫化法)、有机过氧化物硫化法和辐射硫化法。

  1.硫黄硫化法

  这种方法是在加了稳定剂的胶乳中配人硫黄、氧化锌和促进剂的硫化体系,然后加热使胶乳硫化的方法。也可以使胶乳先加热,再加入稳定剂和硫黄硫化体系,使胶乳硫化。硫黄硫化法操作简单方便,易于控制,在胚乳工业中普遍被采用。

  2.秋兰姆硫化法

  此法是在无硫黄的情况下,用多硫化秋兰姆来硫化胶乳的方法。秋兰姆硫化法硫化效果较好。虽然制品的永久变形大,但其耐老化性能优越,硫化胶乳的稳定性、凝胶的性能及成膜性能也较好,已成为较为通用的方法。

  秋兰姆硫化是以多硫化秋兰姆与氧化锌并用为硫化剂,硫脲和二苯硫脲等为促进剂,在较高的温度下(90℃左右)进行硫化。温度低时,硫化较慢。不同的秋兰姆活性也不同,它们的活性顺序为:

  TMTD>TETD>DPTD

二八杠游戏平台下载  秋兰姆与硫脲的最适宜用量比例为3:1。硫脲用量过多时,反而对硫化起阻碍作用。用量太少时,硫化缓慢。如果加入适量的二乙基二硫代氨基甲酸盐(如ZDC),则能显著地提高胶膜的耐热老化性能,并有促进硫化的作用。

  3.有机过氧化物硫化法

  此法已逐步走向工业化应用阶段。胶乳所用的有机过氧化物多为低温活性较大者,如叔丁基过氧化氢(t-BHPO)及过氧化氢异丙本等。一般多与多胺化合物(如四乙撑五胺TEPA))并用。硫化时一般采用低温(60℃)、长时间,成膜干燥后再在高温(约90℃)下进行第二次硫化处理,以提高胶膜性能。用这种硫化胶乳所生产的制品,胶膜透明度高,耐热性能好。配方举例如下:

二八杠游戏平台下载  天然胶乳100.0      t—BHpO 0.5   TEPA 0.5

  硫化条件:

二八杠游戏平台下载  第一次胶乳60℃×6h 第二次胶膜90℃×2h

  4.辐射硫化

  胶乳的辐射硫化是近年来才发展起来的。此法是利用放射性同位素(CO$60 y射线)或电子射线的能量来促使胶乳发生交联而完成硫化的。胶乳的辐射硫化比干胶膜的辐射硫化易于进行。在交联密度相同的情况下,胶乳硫化所需要的剂量比干胶膜所需要的少。在受辐射时,胶乳中的水分可离解成自由基,对硫化有促进作用,有利于橡胶分子的交联。用四氯化碳、氯仿或二甲基丙烯酸甲酯等作为敏化剂时,可明显加速胶乳的硫化速度和降低辐射剂量。

  辐射硫化法所制得的预硫化胶乳,其胶凝及成膜性能与一般硫化胶乳无多大区别。胶膜定伸应力和拉伸强度较低,扯断伸长率和永久变形较高。增加辐射剂量,可提高定仲应力和降低永久变形。用辐射硫化胶乳所制得的产品,耐老化性能优良,胶膜透明纯净。辐射硫化胶乳也是制备医疗制品的优良原料。辐射硫化胶乳用于制造海绵制品时,耐压缩性能较好,但成品收缩较大。由于辐射硫化设备投资费用大,成本高,目前还难以在工业上应用。

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