一種耐臭氧高性能天然橡膠的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明屬天然橡膠制膠技術領域，涉及一種天然橡膠的生產方法，具體是一種耐臭氧高性能天然橡膠的生產方法。
【背景技術】
[0002]天然膠乳除含有橡膠烴和水外，還含有大量的蛋白質、類脂物、有機酸及糖類等非膠物質，由于天然膠乳中的橡膠粒子受到蛋白質和類脂物等親水物質構成的雙電層保護，使天然膠乳能保持穩定的膠體狀態，當天然膠乳被微生物污染，或加入酸、無機鹽，或在加熱、冷凍、輻射等情況下都可使天然膠乳失去穩定而凝固或膠凝。目前，天然膠乳凝固方法主要是化學法、生物法和物理凝固法:一、化學法，即加入諸如酸、鹽、脫水劑之類的凝固劑使膠乳凝固；二、生物法，即利用膠乳中原有的或外加的微生物或酶的作用使膠乳凝固；三、物理凝固法，即利用物理方法如采用微波輻射或加熱、機械攪拌凝固天然膠乳的方法。
[0003]天然膠乳在膠園自然凝固得到的膠稱為膠園凝膠，主要有:膠杯凝膠、膠團、膠線等；天然膠乳在人工凝固后經壓片、停放脫水所得到的膠片稱為生膠片。由于膠園凝膠、生膠片等往往雜質含量高，需要充分洗滌后，經造粒、干燥等工序加工成標準膠產品。
[0004]我國的天然橡膠加工主要采用集中加工的模式，即在膠園收集的鮮膠乳中加入氨作保存劑，再將膠乳運回加工廠集中加工。工廠集中加工的方式主要有兩種:一是在鮮膠乳中加酸用于中和氨并利用酸凝固膠乳，凝固后的凝塊經壓皺、洗滌、造粒、干燥后加工成標準膠產品；二是天然橡膠乳液經離心濃縮分離后得到濃縮膠乳和膠清，濃縮膠乳經穩定化和熟化加工成濃縮膠乳。
[0005]目前，經酸凝固的標準天然橡膠生產檢驗結果表明，大多數標準膠產品其純膠配方的性能為拉伸強度為19.6?20.5MPa，耐熱氧老化性能較低，耐臭氧龜裂性能為30?50分鐘，門尼粘度約為60?70，塑性初值P。在30?40之間，PRI在65?80之間；大多數生膠片生產的標準膠其純膠配方的性能為拉伸強度為20?22MPa、耐熱氧老化性能較低，耐臭氧龜裂性能為40?60分鐘，門尼粘度約為65?75，塑性初值P。在35?40之間，PRI在70?80之間。上述兩種標準膠產品均難以用于生產要求耐臭氧高性能的航空輪胎及其他高質量天然橡膠制品。因此，通過合適的生產工藝和生產方法獲得耐臭氧高性能天然橡膠具有重大意義。
[0006]目前的研究表明:天然橡膠的性能除了受天然橡膠的橡膠烴分子結構影響外，還受非橡膠組份的影響以及加工工藝與條件的影響。天然橡膠的分子結構包括:橡膠烴-聚異戊二烯的分子量大小和分子量分布。非橡膠組份主要包括:蛋白質、類脂物、丙酮溶物、無機鹽等，非橡膠組份總量約為3?5%。加工工藝與條件包括:鮮膠乳的早期保存(保存劑的種類和用量)、膠乳的凝固(凝固方式和用量)、壓片、脫水、洗滌和造粒的程度；干燥的條件(干燥溫度、時間和空氣濕度、流量)。影響橡膠性能及一致性的因素中，有些因素是無法控制的(如氣候、季節、土壤等)，有些因素主要是從生長及產量角度來考慮亦難以控制(如膠樹的品系、割膠制度、施肥等)，最有效且可行的控制和獲得耐臭氧高性能的生產方法是對加工過程的控制。
[0007]采用氨保存的鮮膠乳使用酸對天然膠乳進行凝固的標準橡膠生產工藝中，殘留的氨與酸會影響產品的耐熱氧老化性能和耐臭氧龜裂性能，力學性能降低。合適的壓片、洗滌、壓皺工藝能脫水以及清洗雜質和酸、氨等物質，但過度的破碎、撕裂會使分子斷裂而傷害產品的力學性能。天然橡膠中的蛋白質種類主要有:α球沅蛋白、橡膠沅蛋白、堿性蛋白質和纖維狀蛋白。蛋白質能降低硫化的活化能，促進橡膠硫化；蛋白質品種的差異對硫化的影響有差異，同時，蛋白質吸附在天然橡膠分子鏈上形成的結合蛋白能提高耐熱氧及臭氧老化性能，其中，結合蛋白以橡膠沅蛋白占主導地位；但蛋白質過多，硫化速度太快不利于生產，并且容易長霉，生熱性高；蛋白質含量的測定是通過檢測蛋白質中的氨基酸的氮含量來計算的。因此，適合的蛋白質種類和含量能保持天然橡膠的耐臭氧性能。
[0008]干燥過程的控制是保持耐臭氧及獲得高性能產品的關鍵，溫度過高會嚴重破壞橡膠分子鏈使分子鏈降解，以及使分子鏈上的非膠物質受熱破壞，使產品力學性能和老化性能以及耐臭氧性能降低；溫度太低干燥時間太長，也容易長霉、夾生等現象。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是提供一種耐臭氧高性能天然橡膠的生產方法，選取具有合適結合蛋白的天然橡膠品系，采用對橡膠分子鏈破壞最小的生產工藝和方法，通過堿性蛋白酶凝固法控制氮含量在一定的范圍內，確保橡膠中的蛋白質含量，確保耐臭氧性能，利用可控溫度和濕度的掛片干燥使橡膠分子鏈在受到洗滌破碎、撕裂后使斷裂分子鏈重新恢復，嚴格控制干燥溫度，使橡膠在干燥過程盡可能的不破壞橡膠分子鏈和對分子鏈起保護作用的非膠物質，保持了產品的耐臭氧和高性能，生產工藝簡便，產品質量好、生產回收率高，生產過程綠色環保，生產經濟高效。
[0010]本發明所采用的技術原理:選取結合蛋白合適的天然橡膠品系的天然膠乳，通過堿性蛋白酶凝固法得到的生膠塊作原料，經過充分洗滌并壓成膠片后充分泡洗，除去殘留的酸、氨等物質，通過可控溫度和濕度的干燥室充分掛片使分子鏈在受到洗滌破碎、撕裂后又重新恢復，通過嚴格控制掛片干燥溫度，使橡膠在干燥過程盡可能的不破壞橡膠分子鏈和對分子鏈起保護作用的非膠物質，使產品保持耐臭氧和高性能。
[0011]本發明所采用的技術方案是:
[0012]—種耐臭氧高性能天然橡膠的生產方法，其具體步驟如下:
[0013]1、取干膠含量為8?62%并按重量百分比計添加0.05%以下氨的結合蛋白合適的天然橡膠品系新鮮天然膠乳，加入堿性蛋白酶采用凝固法凝固新鮮膠乳得到絮凝膠，其氮含量控制在0.15?0.35% (利用堿性蛋白酶分解膠乳中的蛋白質，使蛋白質分解成氨基酸溶解于水中，在洗滌過程中除去以降低膠乳中的氮含量)；將絮凝膠經凝固和熟化得到凝塊或生膠片，經壓薄脫水、洗滌、壓制成厚度為2?15mm的膠片，確保膠片在掛片過程不斷裂，能使橡膠分子鏈形成一定的微取向，并能按要求按時干燥。所述結合蛋白合適是指新鮮膠乳中橡膠沅蛋白占蛋白總量的10?40%。
[0014]所述結合蛋白合適的天然橡膠品系包括PR頂600、熱研7-33-97、熱研879、熱研72059或PR107等天然橡膠的品系。
[0015]所述的堿性蛋白酶指在堿性條件下酶活力大于6KPPU/g，細菌總數小于10000/G。
[0016]2、將膠片懸掛干燥，控制溫度為15?120°C，懸掛干燥時間為I?15天。
[0017]3、將經過懸掛干燥的膠片進行造粒、干燥即可得到耐臭氧高性能天然橡膠產品。
[0018]本發明選取結合蛋白合適的天然橡膠品系的天然膠乳，采用堿性蛋白酶凝固法使氮含量控制在0.15?0.35%，利用掛片干燥(膠片懸掛干燥)除去水分的同時，使橡膠分子鏈在洗滌、造粒過程被破碎、撕裂后又重新恢復，并使局部分子鏈形成微取向，根據膠片掛片干燥過程各階段的濕度，嚴格控制干燥溫度，使橡膠在干燥過程盡可能的不破壞橡膠分子鏈以及對分子鏈起保護作用的非膠物質，因此，使產品可以保持耐臭氧和高性能。
[0019]本發明生產工藝簡單，由于結合了自然風干和熱風混合干燥過程，生產成本低，各個環節采用控制對橡膠分子鏈破壞最小的工藝和方法，控制氮含量，保留了對耐臭氧和耐老化有較大作用的蛋白質，降低了生熱性，利用掛片使分子鏈在受得洗滌破碎、撕裂后使斷裂分子鏈重新恢復，并形成局部分子鏈微取向，根據膠片掛片干燥過程各階段濕度嚴格控制干燥溫度，使橡膠在干燥過程盡可能的不破壞橡膠分子鏈和對分子鏈起保護作用的非膠物質，保持了產品的耐臭氧和高性能，產品質量好、生產回收率高，生產過程綠色環保，生產經濟高效。