微波辐射凝固天然橡胶的工艺与性能研究

采用透射电镜(TEM)对微波辐射凝固天然橡胶的凝固过程进行观察,并对微波凝固天然橡胶的凝固条件进行研究。将微波凝固天然橡胶(m-NR)与酸凝固天然橡胶(a-NR)和热凝固天然橡胶(t-NR)的理化性能、机械性能、动态力学性能进行对比研究。结果表明,氨含量对m-NR的凝固效果有很大影响;与a-NR和t-NR相比,m-NR的机械性能较好;理化性能中,m-NR各项指标都能达到5#NR的标准;通过橡胶加工分析仪(RPA)温度扫描NR的混炼胶表明,m-NR的弹性模量(G′)最大,损耗因子(tanδ)最小。     

自然凝固和乙酸凝固的天然橡胶动态性能的比较

用橡胶加工分析仪(RPA)和动态力学热分析仪(DMA)对同一批新鲜天然胶乳的乙酸凝固和自然凝固工艺制备的天然橡胶(NR)生胶、混炼胶及硫化胶的弹性模量(G′)、弹性扭矩(S′)、损耗因子(tanδ)、储能模量(E′)、玻璃化转变温度(Tg)及损耗模量(E″)进行研究.结果表明:自然凝固的生胶、混炼胶及硫化胶的G及S′比乙酸凝固的生胶、混炼胶及硫化胶的高,tanδ较乙酸凝固的生胶、混炼胶及硫化胶的小;在低温时,自然凝固NR硫化胶的E′比乙酸凝固NR硫化胶的低,Tg及E″较乙酸凝固NR硫化胶的高,但当温度大于-80℃时,自然凝固的硫化胶的E′则稍高.     

割胶制度和凝固工艺对天然橡胶性能影响的研究

主要研究了四种割胶制度和两种凝固工艺对天然橡胶硫化特性、力学等性能的影响。结果表明,采用乙酸凝固工艺,低刺激强度、高割胶频率对应的生胶具有较高的门尼粘度、良好的硫化特性和静态力学性能;采用微生物凝固工艺,低刺激强度、低割胶频率对应的生胶具有较好的硫化特性,低割胶频率和低刺激强度对应的生胶分别表现出较高的门尼粘度和较好的静态力学性能。采用相同的割制,微生物凝固对应的生胶具有较高的门尼粘度和较好的静态力学性能,但正硫化时间有所缩短,贮存模量（E’）有所降低,玻璃化转变温度（Tg）有所升高。     

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。     

天然橡胶低温诱导结晶的影响因素研究

天然橡胶(NR)的结晶性能是其具有优异力学性能的重要原因之一。本研究采用不同的凝固方法制备了NR生胶,通过差示扫描量热仪(DSC)研究蛋白质、水溶物、丙酮溶物对NR生胶低温诱导结晶过程中的结晶速率和结晶度的影响。结果表明,蛋白质和丙酮溶物可以促进NR的结晶并提高结晶度,水溶物则阻碍NR结晶。     

微生物凝固和酸凝固对天然橡胶性能的影响

通过微生物凝固和酸凝固两种方法制备天然橡胶,对比二者性能的差别。结果表明：微生物凝固天然橡胶的溶胶含量较低,相对分子量大,门尼粘度和塑性初值大,塑性保持率略微低于酸凝固天然橡胶;微生物凝固天然橡胶硫化胶的交联密度高,物理机械性能好。     

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。     

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.     

有机硅氧烷接枝改性天然胶乳的性能

研究有机硅氧烷接枝改性天然胶乳及其胶膜的性能.结果表明：接枝改性胶乳的机械稳定性、粘度均高于未改性胶乳的,与未改性胶乳生胶膜及硫化胶乳胶膜相比,接枝改性胶乳生胶膜及其硫化胶乳胶膜有更好的力学性能和耐溶剂性能、耐水性能.TG,DTG和DSC分析表明：与普通天然橡胶相比,有机硅氧烷接枝改性天然橡胶的热稳定性能明显提高.DMA分析测试表明：接枝改性胶乳的有机硅与天然橡胶具有一定的相容性;有机硅改性天然胶乳硫化胶膜的贮能模量E＇比天然胶乳硫化胶膜的小,表明改性后的回弹性降低.     

施肥对天然橡胶胶乳及生胶性能的影响

设置了 5 种不同施肥处理，通过田间试验研究了施肥对天然橡胶胶乳及生胶性能的影响。结果表明：施用 N 肥可以增加胶乳总固形物和干胶含量；施用钾肥或与氮磷肥配施，可降低胶乳中游离钙镁。不施氮肥而只施用磷钾肥会增加生胶灰分含量；氮磷钾肥配合施用可增加生胶中氮含量；磷钾肥配施或氮磷钾（镁）肥配施时，生胶中的挥发物含量较高。施肥可以降低生胶的塑性初值（P0），在一定程度上提高生胶的塑性保持率（PRI），其中施用氮肥后的生胶的塑性保持率显著增高。同时，使用化学肥料可增加橡胶的分子量，其中氮磷钾镁肥配合施用时生胶分子量最大，门尼黏度高。     

微生物絮凝剂絮凝胶清的研究

采用一种微生物絮凝剂凝固胶清,确定其最佳用量的同时研究所得胶清橡胶的理化性能、硫化特性以及力学性能,并与硫酸凝固胶清橡胶进行对比。结果表明：微生物絮凝剂最佳用量为0.6g/L,与硫酸凝固胶清橡胶相比,微生物絮凝剂凝固的胶清橡胶具有较好的理化性能和力学性能,特别是抗氧化指数以及耐老化性能有明显的提升,同时具有较快的硫化速率。     

天然胶乳微生物凝固菌种的筛选鉴定及其凝固性能的研究

用划线分离的方法从天然胶乳中分离出106株细菌,再从中初筛出16株产酸菌,并通过不同产酸菌对天然胶乳凝固效果复筛实验,最终筛选出3株凝固效果较好的菌种,分别命名为NRC1、NRC2与NRC3。实验结果表明：此3株菌都能有效缩短天然胶乳的凝固时间,并且在凝固过程中具有臭味小,发胀不明显等特d点;单菌种微生物凝固NR和酸凝固NR的性能对比,具有快速塑性值较大,塑性保持率稍低,拉伸性能好等特点。测定3株细菌的16SrDNA序列,并对其进行分子鉴定。结果表明：NRC1与NRC3为克雷伯氏菌属（Klebsiella）,NRC2为变形杆菌属（Proteus）,均属于肠杆菌科。     

超细SiO2/NR复合材料的制备工艺及其力学性能

利用乳液共沉原理、正交实验法,研究了Na2SiO3·9H2O与盐酸在助剂的作用下生成的SiO2乳液与天然胶乳共凝制备超细SiO2/NR复合材料的工艺。结果表明:由Na2SiO3·9H2O的质量浓度、反应时间、反应温度3个因子适宜水平组合,采用乳液共沉法制备的超细SiO2/NR复合材料的300％定伸应力为6.43 MPa,拉伸强度为29.04 MPa,撕裂强度为56.88 kN/m,与纯胶、普通SiO2/NR复合材料相比,超细SiO2/NR复合材料的力学性能得到一定程度改善。在本实验条件下,超细SiO2/NR复合材料的最佳制备工艺条件(适宜的因子水平组合)是Na2SiO3·9H2O的质量浓度第1份为280 g/L、第2份为100 g/L,反应时间为30 min、反应温度为80℃。      

2种凝固工艺制备的天然橡胶热降解表观活化能

用热重-微商热重(TG -DTG )方法研究了在流动的空气状态下 2 种凝固工艺制备的天然橡胶(NR )的热降解动力学,用 O zaw a 方程求取不同转化率 α 时的反应活化能 E,外推至转化率 α 为 0 的表观活化能 Eα→0,并用 Coats-Redfern 方程求取不同的加热速率 β 的反应活化能 E,外推 β 为 0 的表观活化能 Eβ→0。结果表明:甲酸凝固制备的 NR 在空气气氛中热降解反应表观活化能 Eα→0 为 101.6 kJ/mol,Eβ→0 为 104.5 kJ/mol,确定其表观活化能为 101.6￣104.5 kJ/m ol;自然凝固 7 d 制备的 N R 热降解反应表观活化能 Eα→0 为 107.7kJ/mol,Eβ→0 为 106.6 kJ/mol,确定其表观活化能为 106.6￣107.7 kJ/mol。自然凝固工艺制备的 NR 热降解反应的表观活化能高于甲酸凝固工艺制备的 NR 热降解反应的表观活化能。      

加工工艺对生物凝固NR性能的影响

分别以鲜胶乳、凝块、绉片为原料形式,探讨加工工艺对生物凝固天然橡胶(NR)性能的影响。结果表明：以凝块和绉片为原料的产品PO稍大,PRI明显降低,但其硫化胶的拉伸强度较高;在胶厂进行鲜胶乳生物凝固,适宜的熟化时间为16～18 h;随储存时间的延长,以绉片为原料的产品P0、PRI值有下降的趋势,以凝块为原料的产品性能优于绉片;根据凝块、绉片原料的清洁度,压绉次数可以减少为3～6次。     

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。     

就地制备聚苯乙烯树脂乳液补强天然胶乳的性能研究

利用乳液聚合原理就地制备聚苯乙烯树脂乳液补强天然胶乳，研究聚苯乙烯与天然胶乳的用量配比对天然胶乳硫化胶膜力学性能的影响。同时研究了补强胶乳的胶体性质、成膜性能及其硫化胶膜的耐溶剂性能。引用补强度（Ｒ）来表征天然胶乳胶膜的补强效果。实验结果表明：聚苯乙烯树脂乳液对天然胶乳具有良好的补强作用；补强胶乳仍具有良好的成膜效果；所得的补强胶乳硫化胶膜耐溶剂性能得到改善。并采用透射电镜（ＴＥＭ）、萃取等手段研究了补强胶的微观结构、树脂与天然橡胶的结合方式等。     

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。