天然胶乳凝固方法的研究进展

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1、海南大学本科生课程论文（设计）题　　目：天然胶乳凝固方法的研究进展　　　作　　者：苏小凯　　所在学院：材料与化工学院　　专业年级：高分子材料与工程（橡胶方向）　　指导教师：赵艳芳　　职　　称：　副教授　　　　　　　　天然胶乳凝固方法的研究进展摘要：天然胶乳的凝固方法有酸凝固，盐凝固，微生物凝固以及其他一些新兴的凝固方法。本文概述了国内外天然胶乳凝固方法的研究进展，并分析这些方法在工艺与制品性能上的利弊。关键词：天然胶乳；酸凝固；盐凝固；微生物凝固；研究进展天然橡胶（NR）是一种重要的工业原料，它是一种天然生物合成的高聚物，成分复杂，除25％的橡胶烃和5％的非橡胶组分（蛋白质、脂肪酸、灰分、糖

2、类）外，其余的主要是水分。天然胶乳必须经过凝固、压薄压绉、造粒、干燥等工艺步骤，才能制成标准天然橡胶。因此，天然胶乳的凝固也成为了影响天然橡胶质量的重要环节之一。胶乳的凝固，是指在一定条件下，破坏胶乳稳定性的过程。刚从橡胶树排出的新鲜胶乳，由于pH值高于蛋白质的等电点，从而使橡胶粒子保护层的蛋白质做酸式电离，电离出阴离子，故而橡胶粒子表面带有负电荷，形成双电层，进而使周围水分子在胶粒表面定向排列，形成水化膜。因此，使胶乳凝固的方法，从原理上说主要有两点：降低胶粒表面阴电荷或破坏水化膜[1]。天然胶乳的凝固方法可分为酸凝固，盐凝固，微生物凝固，和其他一些新兴的凝固方法，如微波凝固，真空凝固与原

3、位生成凝固等。本文将从天然胶乳的凝固出发，综述近年来天然胶乳的各种凝固方法，及其对天然橡胶性能的影响和在工艺上的优缺点，并对各种凝固方法在未来橡胶工艺中的应用进行了展望。1酸凝固法酸凝固法的原理是，通过在鲜胶乳中加入酸，中和用来保存鲜胶乳的氨，并降低鲜胶乳pH值，压缩双电层，使水化膜变薄，当达到蛋白质的等电位时，电动电位为零，橡胶粒子间再无斥力，它们相互聚集而凝结成块。此法是目前橡胶工艺中应用最广泛的方法。1.1有机酸凝固20世纪80年代，在国内外的天然胶乳凝固工艺中，甲酸和乙酸是最常用的凝固剂，也是最早使用的凝固剂。1981年，广东农垦五一农场研究发现，使用甲酸凝固，其优点是凝固速度较乙酸

4、快，干胶制成率低，成本较低，容易干燥[2]。2001年中国热带农业科学院农产品加工设计研究所研究发现，用甲酸凝固的天然胶乳，其干胶具有较高的热稳定性和硫化特性[3]。但是用甲酸凝固也有缺陷，与醋酸相比，甲酸的刺激性和腐蚀性较强，有毒，操作安全要求高，凝固速度较快，凝固工艺难以控制。20世纪50年代，巴西制胶法中的凝固剂主要是醋酸2001年缅甸采用常规的稀释后的醋酸凝固工艺。用乙酸凝固天然橡胶，其凝固能力适中，制得的橡胶软硬适中，颜色均匀，外观质量较好，残酸易通过凝块浸水，机械脱水及冲洗等方法而除去，凝固工艺比甲酸易于控制，目前我国天然胶乳凝固工艺中多用乙酸凝固。但乙酸凝固的生胶和混炼胶及硫化

5、胶的弹性模量和弹性扭矩较低，损耗因子较高；在低温时，乙酸凝固硫化胶的储能模量较低，损耗模量高[4]。广东农垦幸福农场用甲酸为中和氨用酸量，用乙酸为凝固用酸量混合使用，既克服了单用乙酸作凝固剂制得的凝块表面容易氧化变黑的不足，又避免了用氨、酸不当而使橡胶性能降低的弊病[5]。生产上，有时也可使用乳酸等酸液作为胶乳的凝固剂。上海东化机电工程有限公司曽申请专利，公开了一种橡胶加工制造方法的发明，在加工稀释后的天然胶乳中，加入干胶重量的0.5～1.5％的乳酸，在常温常压下，经2～12小时凝固，上层凝胶经凝胶压片、漂洗、干燥、包装制成产品；乳清收集到反应器，在常压20～60℃的温度下，向反应器加入乳清

6、重量1～4％的糖，搅拌5～10分钟，反应6～16小时，当反应器内pH≤4时停止反应，反应生成的乳酸加入下一批胶乳中凝固胶乳。1.2无机酸凝固在马来西亚普遍使用硫酸作为凝固剂，或者将硫酸与其他物质混合，作为凝固剂出售。1978年马来西亚橡胶研究院年报报道，以硫酸为凝固剂，,会使门尼粘度与塑性保持率下降，而且橡胶老化性能相对较差，特别是100℃老化1d后的拉伸强度更差，但硫酸凝固比甲酸凝固的橡胶不易焦烧[6]。为了克服硫酸作为凝固剂的不足，海南农垦尝试在硫酸中加入其他少量醇和酯作为凝固剂，得到了较好的产品质量[7]。另外，一般认为盐酸不适合做凝固剂，但斯里兰卡橡胶研究所[8]在实验后发现，若每公

7、斤干胶用0.6-0.9升0.5%的盐酸，对生胶的性能没有不良影响，且老化性能比甲酸凝固的好。且盐酸价格便宜，所以在仔细控制的条件下，可以应用盐酸作为天然胶乳的凝固剂。2盐凝固法盐凝固的机理主要有两种说法：压缩双电层和形成不溶性皂。盐类的电解质在水中离解产生阳离子电荷，通过阳离子电荷压缩双电层，电动电位减少至消失，导致橡胶粒子之间的斥力消失而相互聚结凝固。同时，金属离子与蛋白质，铵皂等生成不溶性物质而使胶粒脱水