原位生成Mg(OH)_2/Al(OH)_3凝固天然橡胶性能研究

【摘要】在天然胶乳生产工艺中,离心生产浓缩胶乳会产生一种副产物——胶清,胶清中橡胶粒子含量低但氨含较高,通常添加浓度为10%的硫酸来凝固胶清。而硫酸对生产设备的腐蚀较严重,且对工人的人身安全有一定威胁。工业上常利用氨水和镁、铝的盐溶液生产氢氧化镁和氢氧化铝。本研究利用在胶清中生成氢氧化镁和氢氧化铝粒子吸附橡胶粒粒子以达到凝固胶清的目的,探讨了MgCl2和AlCl3溶液对胶清的凝固效果及其对橡胶性能的影响。首先讨论了MgCl2用量及胶清中氨含对凝固效果的影响。结果表明：当MgCl2过少时无法对胶清形成有效的凝固,最终只能得到一部分凝粒。过多的添加MgCl2易造成局部反应物过多从而使胶清局部凝固,降低橡胶的回收率。同时胶清中氨含过多也不利于凝固,考虑到国内工厂现有的生产工艺,胶清的氨含一般在0.3%以下,故采用每100g胶清中添加8m1的lmol/LMgCl2溶液方可获得良好的凝固效果。其次讨论了等量MgCl2、AlCl3、两者的混合溶液对胶清的凝固效果以及所得到的的橡胶的性能。结果表明：AlCl3并不能像MgCl2那样对胶清有良好的凝固效果,只能得到细小的凝粒,通过进一步的微波辐射才能得到完整的凝块。混合溶液中当A1C13比例大于1/3时,也只能凝固得到细小的凝粒。混合溶液比例为1：1凝固所得的胶料的拉伸性能最佳,MgCl2容液和AlCl3溶液凝固所得胶料的力学性能均与酸凝固胶样区别不大,都强于添加NaCl作电解质微波凝固的胶样。混合溶液比例为4：1所得胶样的耐老化性能最好,其次是3：1凝固胶样,排列第三位的是MgCl2凝固所得胶样。含有氢氧化镁和氢氧化铝的胶样的耐老化性能远远优于酸凝固胶样。通过测试MgCl2和AlCl3凝固胶样的理化性能,发现除灰分含量有超标外,其他指标都达到了2级胶清橡胶的标准。动态力学性能测试结果显示,AlCl3凝固所的胶样有着最大的弹性模量,而MgCl2凝固所得胶样略高于酸凝固胶样,表明氢氧化镁和氢氧化铝的生成有利于保存橡胶内部结构的完整性,且生成的粒子阻碍了橡胶大分子的自由运动。最后讨论了Mg(OH)2生成量及表面活性剂用量对凝固胶样性能的影响,结果表明：添加的MgCl2量少时,生成的Mg(OH)2不足以均匀分散于胶清中,所得到的橡胶力学性能欠佳。而当MgCl2量过多时,局部生成的Mg(OH)2晶体过多而易造成团聚,同样影响胶料的力学性能,添加MgCl2量以生成10-15份(干胶计)Mg(OH)2为最佳。胶料的热稳定性随着生成Mg(OH)2量的增加不断变好,最大分解速率明显下降,最终炭残留量增大。表面活性剂的添加有利于控制Mg(OH)2的粒径和其在胶料中的分散,但也不宜添加过多,添加量大于0.1份时胶料的力学性能下降较为明显,添加量为0.05份时所得到的胶料性能最佳,且Mg(OH)2的粒径较小且分布较均匀。
【作者】田小明；
【导师】陈永平；
【作者基本信息】海南大学，材料学，2014，硕士
【关键词】胶清；氢氧化镁；氢氧化铝；原位生成；性能；

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