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在天然生胶(简称生胶)和浓缩天然胶乳(简称浓缩胶乳)的生产过程中,通常需要加入各种加工助剂,以提升产品性能。加工助剂的种类及用量对天然橡胶初加工产品的品质及最终橡胶制品的性能有极大的影响。本文通过研究凝固剂(甲酸、乙酸、硫酸)、漂白剂(焦亚硫酸钠)、隔离剂(氢氧化钙)对生胶性能、硫化特性、交联密度、硫化胶力学性能的影响,以及稳定剂(月桂酸铵)和钙镁离子沉降剂(磷酸氢二铵)对浓缩胶乳的贮存性能、硫化胶交联密度、力学性能、热稳定性的影响。探究了各种助剂在天然橡胶初加工过程中的作用原理;分析了各助剂对天然橡胶不同性能造成的影响及其影响机制;阐述了当前天然橡胶初加工过程中所用助剂的优势及其存在的问题。对提升天然橡胶初加工产品的品质和优化天然橡胶初加工工艺具有重要的理论和实践应用意义。通过实验研究与分析,研究内容如下:(1)通过对比不同凝固剂(甲酸、乙酸、硫酸)凝固的天然橡胶性能差异,结果表明:甲酸、乙酸、硫酸凝固胶乳所需时间分别为20.5 min、114.0 min、4.9 min;对比生胶分子量可知,乙酸凝固天然橡胶数均分子量最高,达到了38.08×104 g/mol;对比硫化胶性能可知,乙酸凝固天然橡胶硫化胶的交联密度高,力学性能优异。采用原子吸收光谱法测定生胶中金属离子含量,结果表明硫酸凝固橡胶中金属离子含量较高,导致橡胶抗老化性能下降。随着甲酸/乙酸复合凝固剂中甲酸比例的增加,胶乳凝固时间减少,乳清颜色变浅。以上结果说明,硫酸凝固天然橡胶的抗热氧老化性能较差,无法满足高性能天然橡胶的要求;采用乙酸凝固的天然橡胶具有较高的分子量,硫化胶力学性能、抗热氧老化性能优异,但存在凝固速度慢、凝固不完全的缺点。可通过乙酸/甲酸复合凝固剂来解决这一问题。(2)通过对比漂白剂(焦亚硫酸钠)添加量不同的天然橡胶的性能差异,结果表明:向新鲜胶乳中添加0.08 wt%的焦亚硫酸钠可有效抑制天然橡胶氧化变色。随着焦亚硫酸钠添加量由0.00%提升至0.24%,烘干橡胶颗粒所用时间延长,生胶中氮含量由0.52%提升至0.60%,硫化胶交联密度提高了31.4%,硫化胶拉伸强度也随之提高。以上结果说明,焦亚硫酸钠对生胶具有较好的漂白作用,并提高了硫化橡胶的交联密度,从而使硫化胶力学性能提升。但过量添加焦亚硫酸钠将导致橡胶干燥困难。(3)通过对比不同浓度隔离剂(氢氧化钙)处理的天然橡胶性能差异,结果表明:随着氢氧化钙隔离剂浓度的提高,生胶灰分含量明显提高。当隔离剂浓度超过0.50%时,生胶无法满足SCR-5的要求。氢氧化钙隔离剂的浓度由0.00%提升至0.75%,硫化胶交联密度由2.07×10-4mol/m L提升至2.15×10-4 mol/m L,硫化胶拉伸强度由16.95MPa降至13.77 MPa。由硫化胶拉伸断面的SEM分析可知,氢氧化钙与橡胶结合性差,且易团聚。以上结果说明,氢氧化钙作为隔离剂极易导致生胶灰分超标;残留的氢氧化钙与橡胶相容性较差,分散不均匀,导致硫化胶的力学性能下降。(4)通过对比稳定剂(月桂酸铵)含量不同的浓缩胶乳贮存稳定性及硫化胶性能的差异,结果表明:随浓缩胶乳中月桂酸铵添加量由0.000%增至0.075%,胶乳Zeta电位绝对值由64.0 m V提升至69.4 m V;浓缩胶乳稳定时的MST值由140 s提升至1430 s;胶乳硫化胶膜的交联密度由3.97×10-4 mol/m L降低至3.10×10-4 mol/m L;硫化胶膜的拉伸强度由29.15 MPa降至26 MPa,下降了10.8%;硫化胶热降解活化能由192.9 k J·mol-1降至184.9 k J·mol-1。以上结果说明,向浓缩胶乳中添加月桂酸铵可以有效提高乳胶粒子表面负电荷量,在短期内迅速提高胶乳稳定性;月桂酸铵的加入,使胶乳硫化膜交联密度下降,硫化胶力学性能及热稳定性随之下降。(5)通过对比钙镁离子沉降剂(磷酸氢二铵)添加量不同的浓缩胶乳贮存稳定性及硫化胶性能的差异,结果表明:随着磷酸氢二铵加入量由0.00%增至0.09%,胶乳中钙镁离子含量明显降低;Zeta电位绝对值由57.5 m V提升至61.1 m V;浓缩胶乳的机械稳定性由624 s增加至766 s;挥发脂肪酸值增长速度明显下降;硫化胶膜热降解活化能由190.1 k J·mol-1提升至197.9 k J·mol-1。以上结果说明,磷酸氢二铵能有效降低胶乳中的钙镁离子含量,对胶乳贮存过程中机械稳定性的提高和挥发脂肪酸值的减少起到积极作用,并能在一定程度上提高硫化胶的热稳定性。