不同干燥方式所得干天然橡胶的形态结构与性能

采用燃烧柴油产生热风干燥湿天然橡胶胶粒(热风温度115℃)和微波干燥湿天然橡胶胶粒(湿天然橡胶表面温度115℃),并研究其干胶粒的形态结构和性能.结果表明,采用微波干燥的于天然橡胶胶粒表面粗糙,仍基本保留湿天然橡胶加工胶粒过程所产生的切割痕迹;而热风干燥的干天然橡胶胶粒表面熔融平滑,已失去湿天然橡胶加工胶粒过程所产牛的切割痕迹.微波干燥的干天然橡胶分子量大于热风干燥的干天然橡胶分子量.微波干燥的干天然橡胶硫化胶的耐热氧老化性能得到显著提高,其老化前后拉伸强度变化率(-37%)和扯断伸长率变化率(-65%)明显高于热风干燥的干天然橡胶硫化胶的拉伸强度变化率(-57%)和扯断伸长率变化率(-87%).     

不同生产工艺对天然橡胶臭氧老化性能与结构的影响

胶乳的凝固和干燥是天然生胶生产的重要环节。在不同凝固方式（酸凝固、微波凝固、自然凝固、微生物凝固）、不同干燥方式（自然风干、热风干燥）等不同工艺下研究了天然橡胶（NR）的理化性能及其臭氧老化前后物理机械性能,发现微生物凝固胶在相同臭氧老化条件下其拉伸强度最高,且变化率最低。采用臭氧老化研究的结果表明：微生物凝固胶（m-NR）硫化胶在静态拉伸状态下臭氧龟裂达到16 h。热重分析探讨了不同工艺NR硫化胶热老化过程,并采用衰减全反射傅立叶红外光谱（FTIR-ATR）技术初步探讨了臭氧对微生物凝固胶的老化作用。     

微波干燥对天然橡胶硫化胶热氧老化性能的影响

研究3种不同干燥方式所得天然橡胶硫化胶的热氧老化性能。采用TG和DTG测定了空气氛围下干燥后样品硫化胶的热氧降解温度,运用Coats-Redfern方程计算N2氛围下样品硫化胶热降解活化能;采用RPA 2000在应变为0.5 deg下进行频率扫描来评估样品耐热老化性能,并测定了样品硫化胶老化前后的力学性能。结果表明,微波干燥天然橡胶的力学性能明显优于热空气干燥和自然干燥,性能变化率和老化系数更大,样品RPA频率扫描tanδ值的增值更大,微波干燥样品的热降解活化能高于热空气干燥9 kJ/mol,与自然干燥样品接近,说明微波干燥天然橡胶硫化胶的热稳定性好,耐热氧老化性能得到显著提高。     

天然橡胶微波干燥动力学模型研究

利用本课题组设计发明的微波干燥湿天然橡胶物料设备,对微生物凝固湿天然橡胶进行物料表面温度分别为358、373、388、403 K的微波干燥试验,干燥时间均为15 min,每4 s获取一组干燥过程相关数据,测试分析湿天然橡胶(微生物凝固)的微波干燥失水特性,并建立湿天然橡胶微波干燥动力学模型.结果表明,干燥温度越高,湿天然橡胶含水率下降越快;快速干燥阶段为物料干燥的主要失水阶段;湿天然橡胶微波干燥动力学模型可由多项式模型来表示.     

微波辐射凝固胶清橡胶性能的研究

将微波辐射应用于胶清橡胶的凝固,对比微波辐射凝固胶清橡胶(NR-s-m)与硫酸凝固胶清橡胶（NR-s-a）的性能差异。结果表明,理化性能方面,NR-s-m的灰分含量、杂质含量、挥发物含量以及氮含量较高,塑性初值、抗氧指数和门尼粘度也更高;力学性能方面,NR-s-m硫化胶拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度和硬度均比NR-s-a的高;硫化特性方面,NR-s-m比NR-s-a的硫化速度快,并随微波辐射功率的增大而加快。     

螺杆挤压膨胀干燥对天然橡胶结构与性能的影响

天然橡胶的生产主要采用传统的热风干燥,但天然橡胶是热的不良导体且自粘性强,导致热风干燥普遍具有干燥效率低、胶料发粘和夹生等问题,这对产品的性能带来不利影响。而螺杆挤压膨胀干燥工艺作为一种新干燥工艺,已被广泛应用于合成橡胶工业,具有干燥效率高、自动化水平高和工艺稳定等特点,在天然橡胶（NR）生产加工中具有良好的发展和应用前景。本研究对比了传统热风干燥（NT）和螺杆挤压膨胀干燥（NCT）2种工艺制备NR的结构,分析NCT的性能特点,以探讨螺杆挤压膨胀干燥工艺运用在天然橡胶生产加工中的可行性。结果表明：在生胶层面,螺杆挤压膨胀干燥工艺由于干燥温度低、干燥用时短,能够有效降低NR分子链在干燥过程中受到的热氧降解,因此NCT相比NT而言具有更高的塑性初值、门尼粘度和凝胶含量,且对于蛋白质、挥发分等非胶组分的影响较小;对于纯胶配方硫化胶,NCT相较NT而言表现出更快的硫化速率。通过使用Mooney-Rivlin方程对硫化胶内部网络结构进行了拟合,发现NCT硫化后的有效交联密度和化学交联网络的数量相对较低,这使得NCT的拉伸强度、撕裂强度和模量等常规力学性能低于NT,疲劳性能方面也表现出了相对较高的压缩生热和蠕变。对于炭黑配方硫化胶,NCT与NT的常规力学性能无明显差异,这可能是由于硫化促进剂N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺的硫化速率较快所导致。但在动态力学性能方面,NCT的疲劳寿命更长,表现出更优异的动态疲劳性能,这与螺杆挤压膨胀干燥工艺能改善炭黑分散性有关。     

热空气-微波耦合天然橡胶干燥机设计及其干燥动力学研究

为了解决天然橡胶加工中存在的干燥时间长、能耗高、环境污染和设备占地较大等问题,设计了一种热空气-微波耦合天然橡胶干燥机,以实现两种干燥方式优势互补,提升天然橡胶加工干燥技术水平。以胶乳级颗粒胶为研究对象,采用该设备研究了微波干燥和热空气-微波耦合干燥特性,及耦合干燥动力学。研究发现:当天然橡胶初始含水率高时,采用微波干燥容易使橡胶受热不均匀,从而发生内部局部过热,使胶粒发粘变坏,影响天然橡胶的性能;而采用热空气-微波耦合干燥,橡胶的干燥时间由单独用热空气干燥的415.8 min降至耦合干燥的107 min,且干燥过程传热比较均匀,得到的橡胶品质较好。根据天然橡胶的水分变化规律,建立了天然橡胶热空气-微波干燥动力学模型,其动力学模型为:MR=(1-a)exp(-0.0485t~(0.685))+(1-b)exp(-4.76×10~(-76)t~(35.905))。     

丙酮溶物对天然橡胶臭氧老化性能影响

天然橡胶中的非胶物质种类和含量影响橡胶的质量和应用性能。本文通过硫化性能、交联密度、耐臭氧老化 性能测试和热重分析研究丙酮溶物含量对天然橡胶臭氧老化性能的影响。结果表明，丙酮溶物可以改善天然橡胶的硫 化性能，提高其交联密度。随着丙酮溶物添加量的增加，天然橡胶的热稳定性、臭氧裂纹显现时间、拉伸强度保持率 逐渐提高并达到最大值。采用衰减全反射傅里叶红外光谱分析仪（ATR-FTIR）分析了天然橡胶臭氧老化前后分子结构 变化，可知橡胶在臭氧老化后出现了氧化官能团。     

鲜胶乳凝聚法制备粉末天然橡胶及其性能研究

采用凝聚法,以鲜胶乳为原料制备粉末天然橡胶(PNR),研究了胶乳凝聚影响因素、产品粒径分布和产品干燥条件,并测试了其性能。结果表明,胶乳的pH值为9.3~9.4,硫酸铝用量为3.70%~3.77%为宜,胶乳浓度对产品收率影响不大;隔离剂纳米二氧化硅的用量在2~3份为宜,产品粒径处于1.0~4.0 mm的比例在83%以上。与酸凝天然橡胶相比,制备的PNR的灰分含量、氮含量、挥发物含量、P o和PRI都较高,丙酮溶物含量和门尼粘度较低;PNR混炼胶的M min较小,Δt30相差不大;PNR混炼胶的M L和V M较小,t10和t90较大,硫化速率较慢;PNR硫化胶的拉伸强度、300%定伸应力和500%定伸应力较高,扯断伸长率较低。     

蛋白质含量对天然橡胶减震性能的影响

利用酶解蛋白质原理,采用单因子试验,固定稳定剂用量和消化温度,考察不同酶用量对天然橡胶力学性能、减震性能及热稳定性能的影响。结果表明:随着蛋白质含量降低,天然橡胶硫化胶的拉伸强度呈增大趋势,其老化后性能保持率稍有下降。蛋白质含量对天然橡胶热稳定的影响作用较小,随着蛋白质含量降低,天然橡胶的减震性能有所提高。     

真空辅助酸凝固天然橡胶加工性能的研究

天然橡胶（NR）的性能与制胶工艺密切相关,其中凝固是制胶工艺的重要环节。本文采用真空辅助酸凝固天然橡胶,对比自然凝固天然橡胶和酸凝固天然橡胶,探讨了真空辅助酸凝固对天然橡胶门尼粘度、理化性能、物理机械性能以及加工性能的影响。研究表明,不同凝固方法得到的NR理化性能有一定的差异,自然凝固NR的氮含量>真空辅助酸凝固NR的氮含量>酸凝固NR的氮含量,真空辅助酸凝固NR的塑性初值（P₀）和塑性保持率（PRI）比自然凝固和酸凝固NR的P₀和PRI都高,其中真空辅助酸凝固NR的PRI为85%,而酸凝固NR的PRI为75.7%。真空辅助酸凝固NR的交联密度高于自然凝固NR和酸凝固NR。真空辅助酸凝固NR的拉伸强度、拉断伸长率均高于自然凝固NR和酸凝固NR的拉伸强度、拉断伸长率,3种NR的拉伸强度分别为21.06、19.35、17.60 MPa。RPA测试表明,真空辅助酸凝固NR的弹性模量（G'）<自然凝固NR的G'<酸凝固NR的G',损耗因子（tanδ）变化趋势恰好相反,即真空辅助酸凝固得到的胶样的加工性能最好,自然凝固胶样次之,酸凝固胶样最差。     

5种典型加工工艺天然橡胶的结构与性能

天然橡胶（NR）作为一种植物性高分子,其分子结构和性能既受橡胶树生物合成的影响,也与加工工艺有很大关系。为了科学对比加工工艺对NR结构和性能的影响,本文采用相同橡胶树品种所产胶乳,参照现行工厂生产条件,制备了5种典型加工工艺的NR,即全乳胶（WF）、烟片胶（RSS）、风干片（ADS）、恒粘胶（CV）和20号胶（TSR）。生胶结构分析表明,NR加工过程中会发生由熟化导致的非胶组分分解和橡胶烃的结构化,具体表现为氮含量降低、数均分子量增大、分子量分布变窄、凝胶含量上升、塑性初值和门尼黏度增加,其中以TSR的熟化程度最高,而CV能够保留其固有分子结构,熟化程度最低。硫化胶性能分析表明,非胶组分的分解有利于提高NR的硫化速度和交联密度,从而提高硫化胶的力学性能;橡胶烃的结构化能够增加硫化胶中的物理缠结网络,使其更容易发生应变诱导结晶,并通过增加能量耗散,提高硫化胶的疲劳性能。综合来看,硫化胶力学性能的优劣顺序为：TSR>ADS>RSS>WF>CV。     

微波初干工艺对红茶品质的影响

以茶树品种碧香早夏秋季一芽二叶茶鲜叶为原料,在红茶加工过程中,用微波初干工艺替代传统热风初干工艺,按不同微波强度、微波时间、摊叶厚度设置17组微波初干工艺处理,从感官品质、滋味品质成分和香气品质成分3个方面,探究了微波初干工艺对红茶品质的影响。结果表明,与传统热风初干工艺相比,采用微波强度600 W、微波时间3 min、摊叶厚度2 cm的微波初干工艺技术,所制红茶感官品质较好,红茶中的茶黄素、茶红素、总儿茶素、酯型儿茶素及表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、氨基酸、咖啡碱、可溶性糖的含量显著升高（P<0.05）,茶多酚、茶褐素含量显著降低（P<0.05）,香气品质成分由43种增加到50种,其中芳樟醇、苯乙醇等花果香香气成分的相对含量显著提高（P<0.05）,并产生了(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、2,6,6-三甲基-1,3-环己二烯-1-甲醛、2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-甲醛、丁香酚等甜香、花香成分。微波初干工艺有利于提高红茶品质。     

2-巯基苯并噻唑制备的恒粘天然橡胶加工性能的研究

采用2-巯基苯并噻唑制备恒粘天然橡胶（MBT-CVNR）,并与盐酸羟胺制备的恒粘天然橡胶（HH-CVNR）进行对比,采用橡胶加工分析仪并结合交联密度、硫化特性、分子量、门尼粘度和凝胶含量研究加速贮存前后恒粘剂对天然橡胶(NR)加工性能的影响,同时探究交联密度、硫化特性、分子量、门尼粘度和凝胶含量与加工性能之间的关系。结果表明：加速贮存前,加入恒粘剂后,NR的交联密度、分子量、门尼粘度、凝胶含量和弹性模量都减小,损耗因子增大;加速贮存后,NR和HH-CVNR的交联密度、分子量、门尼粘度和凝胶含量都出现增大趋势,NR增大最多,流动性明显变差,加工性能最差,而MBT-CVNR几乎没有变化,加工性能受影响不大。     

γ-纳米Al2O3补强耐磨橡胶衬板的性能研究

以γ型纳米Al2O3补强[天然橡胶（NR）/顺丁橡胶（BR）/炭黑]耐磨橡胶衬板,研究纳米Al2O3对橡胶衬板混炼胶的硫化特性和加工性能以及硫化胶的力学性能、耐磨耗性能和耐热分解性能的影响。结果表明,纳米Al2O3适宜的添加质量分数为3％,此时,橡胶衬板混炼胶的焦烧时间和正硫化时间延长、加工安全性改善但不会影响胶料的硫化程度,并具有较好的加工流动性;纳米Al2O3增强的橡胶衬板硫化胶具有更优异的综合力学性能,且其磨耗量降低了46.2％,初始降解温度提高了58 ℃以上,从而使橡胶衬板硫化胶具有良好的耐磨耗性能和热稳定性能。     

锰离子对天然橡胶老化性能的影响

研究锰离子含量对天然橡胶(NR)热氧老化、紫外老化和臭氧老化前后性能的影响,并采用核磁交联密度分析仪、DSC分析仪和傅里叶红外分析仪探究老化前后分子链结构的变化。结果表明,在老化之前,含有不同量的锰离子的天然橡胶的物理机械性能基本一致。经3种方式老化后的胶样性能均有不同程度的下降,当锰离子质量分数为0.000 30%时,天然橡胶老化后的拉伸强度、300%定伸应力、700%定伸应力下降程度最小。核磁交联密度测试表明,总交联密度(XLD)与网链分子量(Mc)有很好的对应关系,XLD随着锰离子质量分数的增加而先增大后减小,表明天然橡胶老化过程中交联反应和断裂反应存在竞争关系。示差扫描量热(DSC)测试发现,随着锰离子质量分数的增加,天然橡胶的玻璃化转变温度(Tg)先升高后降低,与核磁交联密度测试结果一致。红外分析(FTIR)发现,天然橡胶老化过程中发生了交联和断裂反应。     

微波膨化加工木菠萝脆片工艺

通过对不同预处理后的菠萝蜜苞片进行微波膨化,研究了预处理方式、水分含量对微波膨化的影响和不同的固化处理方式,并对产品的脱水率、膨化率、酥脆度、色泽、外形平整性进行评价。结果表明∶采取"微波脱水＋热风干燥"方式使苞片水分质量分数降至15%时,经微波膨化30s,产品的品质最好,膨化率最高（约为100%）;不同温度热风干燥方式、"微波脱水+热风干燥"方式对最高膨化率无影响,但对脆片的感官品质有不同影响;将脆片45℃热风干燥4h后放在5℃低温保藏可提高酥脆度。     

干燥方式对辣木叶营养活性成分、抗氧化活性及色泽的影响

以辣木叶为研究对象,考察热风干燥、真空微波干燥及真空冷冻干燥等脱水方式对辣木叶营养活性成分、抗 氧化活性及色泽的影响。结果表明,不同干燥方法均会引起辣木叶酚类物质、维生素 C、异硫氰酸酯、多糖类物质等 营养活性成分的损失,以及色泽的劣变和叶绿素的降解,并造成美拉德反应产物 5-羟甲基糠醛（5-hmf）的累积。然而, 通过真空微波干燥和冷冻干燥能有效避免辣木叶氧自由基清除能力的下降。不同的干燥方式各有利弊。其中冷冻干燥 能较好地保持辣木叶中的维生素 C、叶绿素,真空微波干燥能较好地减少酚类物质、多糖类物质等活性成分和抗氧化 活性的损失并减少 5-hmf 的累积。对于热风干燥,热风温度对辣木叶品质的影响显著,适宜的温度有助于γ-氨基丁酸、 异硫氰酸酯、多糖类物质等活性成分的保留。综合考虑干燥方式对辣木叶品质的影响及干燥效率,选择真空微波干燥 作为最适宜的辣木叶干燥方式。     

两种割胶制度对NR硫化胶耐老化性能的影响

采用热空气老化箱常规法结合热重分析（TG）法、差示扫描量热（DSC）法及橡胶加工分析（RPA）法研究两种割胶制度对生胶（NR）硫化胶耐老化性能的影响,结果表明：s/2d/4＋ET2.5%割制硫化胶的耐老化性能优于s/2d/3＋ET4%割制硫化胶。     

干燥方式对辣木叶营养活性成分、抗氧化活性及色泽的影响

燥方法均会引起辣木叶酚类物质、维生素 C、异硫氰酸酯、多糖类物质等营养活性成分的损失,以及色泽的劣变和叶绿素的降解,并造成美拉德反应产物 5-羟甲基糠醛（5-hmf）的累积。然而,通过真空微波干燥和冷冻干燥能有效避免辣木叶氧自由基清除能力的下降。不同的干燥方式各有利弊。其中冷冻干燥能较好地保持辣木叶中的维生素 C、叶绿素,真空微波干燥能较好地减少酚类物质、多糖类物质等活性成分和抗氧化活性的损失并减少 5-hmf 的累积。对于热风干燥,热风温度对辣木叶品质的影响显著,适宜的温度有助于γ-氨基丁酸、异硫氰酸酯、多糖类物质等活性成分的保留。综合考虑干燥方式对辣木叶品质的影响及干燥效率,选择真空微波干燥作为最适宜的辣木叶干燥方式。