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天然胶乳膜耐老化性能的研究进展

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38 南博华等天然胶乳膜耐老化性能的研究进展 天然胶乳膜耐老化性能的研究进展 南博华 ,王红丽 ,张崇耿 ,张新航 (1陕西剑锋机械研究所,陕西西安,710065;2西北工业大学化学工程系,陕西西安,710072) 摘要:本文对填料改性、化学改性及防老剂改善天然胶乳制品耐老化性能的研究进展进行了阐述。 关键词:天然胶乳;耐老化性能;改性 中图分类号:TQ331.2 Development on Anti-aging Performance of Nature Rubber from Latex Film NAN Bo—hua ,WANG Hong-li ,ZHANG Chong—geng ,ZHANG Xin—hang (1 Shanxi Jianfeng Institute of Machinery,Xi’an 7 10065,Shanxi,China;2 Department of Chemical Engineering,Northwestern Polytechnic University,Xi’an 7 10072,Shanxi,China) Abstract:Development on anti—aging performance of nature rubber latex film was expatiated,which is improved by filler and chemical modification,anti—aging agent. Key words:nature rubber latex;anti—aging performance;modiicatfion 天然胶乳是可再生天然资源,其成膜性好,胶 膜湿胶具有强度高、弹性大、拉伸强度和扯断伸长 率高、蠕变小及工艺操作性优越等优点。但是,天 然胶乳胶膜有耐老化性能较差的缺点,硫化胶在 热老化性能和热降解性能与防老剂264用量为1份 的相当。这是由于改性纳米碳酸钙一方面能键合胶 膜中橡胶分子热氧裂解产生的自由基,减缓橡胶分 子的裂解;另一方面改性纳米碳酸钙表面能低、表 面活性基团多,与橡胶界面的润湿性好,并能与橡 胶分子发生化学反应,从而与橡胶结合紧密,有效 阻碍橡胶分子的热运动和氧气的渗入 j。 1.2二氧化硅改性 80℃一140oC下即发生交联键降解,在160oC下则 发生橡胶大分子结构变化,随之性能下降,尤其在 压力很小的情况下氧气就可导致其老化¨ 。这使 得天然胶乳的用途受到了一定的,尤其是用在 复合材料固化用气囊领域。因而提高天然胶乳胶膜 的耐老化性能,对于拓展其应用领域及发展天然橡 胶工业都具有重要的意义。 超细二氧化硅通常在天然橡胶中是作为补强剂 使用的,影响二氧化硅补强天然橡胶性能的因素主 要有粒径、结构形态和表面性质。利用溶胶 凝胶 1 填料改性 1.1碳酸钙改性 法和多羟基化合物处理的方法填充,可以改善超细 二氧化硅在硫化胶中的分散状态 】。 二氧化硅作为补强剂使用的同时,研究发现: 充分分散的纳米二氧化硅填充天然胶乳胶膜,拉伸 碳酸钙粒子填充天然橡胶复合材料中,碳酸钙 粒子一方面可以极大地阻碍橡胶分子链的热运动, 减轻天然橡胶的解聚作用;另一方面可以与天然橡 强度的变化率随填充量的增加逐渐变小,制品的耐 老化性能明显提高。这是由于复合材料中的纳米二 氧化硅形成网络结构,阻碍了氧分子在橡胶中的扩 散,对橡胶分子链的氧化和降解起到了保护 作用 州。 胶粒子结合,增加整个硫化体系的能量,使得相应 的解聚能升高,从而提高硫化胶膜的耐热性能 。 随着纳米技术的发展,改性纳米碳酸钙也逐渐 应用于改善天然胶乳胶膜的耐老化性能。研究发 现:改性纳米碳酸钙用量为3份的天然胶乳胶膜耐 收稿日期:2008一o6—23 纳米二氧化硅/天然胶乳复合材料中二氧化硅 纳米粒子的分散情况对其热老化和热氧老化性能影 2008年第37卷第4期 合成材料老化与应用 氧老化性能有所提高。 39 响较大。当二氧化硅纳米粒子含量少于4.0%时, 二氧化硅粒子在天然橡胶基体中可均匀分散,此时 二氧化硅和天然橡胶分子链之间由于各种作用力的 影响,使其能形成很强的相互作用。因此,纳米复 Parker等在胶乳状态下直接加氢进行氢化。在 橡胶乳液中加入肼和过氧化氢,在硫酸铜催化下反 应,其加氢程度可达90%以上。Singha等用Wil. kinson催化剂催化乳液加氢反应,也得到了很好的 合材料的热降解比较复杂,与纯天然橡胶相比其老 化性能得到了改善 。 1.3蒙脱土改性 传统橡胶工艺只能使层状无机填料在橡胶中达 到微米级分散,对橡胶的耐老化性能不能产生较好 的作用,而近年来发展的橡胶/蒙脱土插层纳米复 合技术,使得这类具有纳米片层结构的无机蒙脱土 与橡胶达到了纳米级的复合,改善补强作用的同时 也改进了橡胶的耐老化性能。 蒙脱土可以改善天然橡胶耐老化性能的机理 为:蒙脱土片层结构阻碍氧气在基质中的扩散和渗 透,使得制品耐热氧化性能得到显著提高¨ 引。 黄茂芳等人的研究表明:经过接枝插层改性后 材料的热稳定性明显改善¨ 。 蒙脱土在胶乳中的分散状态直接影响其性能的 发挥。用鲜胶乳制备蒙脱土/天然橡胶复合材料, 片层剥离的蒙脱土能够均匀分散,并吸附在橡胶粒 子表面,形成良好界面结合,提高了与橡胶烃大分 子之间的作用和分子链缠结L】 ,有利于改善天 然橡胶的耐热性能。 1.4其它填料改性 除了采用以上较常用的三种填料进行改性外, 还有采用铝粉、聚酯短纤维填充进行改性的研究。 V.S.Vinod等人研究的结果表明:与其它填料 (如HAF、GPF、硅石和乙炔黑)填充的复合材料 相比,在7天70℃老化后铝粉填充天然橡胶复合 材料有较好的力学性能保持能力,而且拉伸强度还 略有增加,这是由于缓慢继续进行的交联反应所 致,但是,随着老化时间的延长,链断裂占主导地 位之后,拉伸强度则开始下降l1引;聚酯短纤维填 充的天然橡胶复合材料较大地提高了橡胶复合材料 的耐老化性能 引。 2化学改性 2.1氢化 天然橡胶属于二烯类橡胶,因其含有大量的双 键而耐老化性能极差。双键饱和后将使橡胶的抗热 加氢效果 。 氢化后的天然橡胶结构发生变化,因链中的双 键被饱和,形成聚乙烯链段而结晶,氢化度越大, 结晶度会越高,结晶形成的物理交联点也越多 “, 其耐热性能越好。 2.2氯化 氯化天然橡胶(CNR)具有优良的耐老化性 能 】。在高温空气氛围中的降解质量损失分为两 个阶段进行:第一阶段在160 ̄C一390%范围内, 主要是脱去氯化氢的反应,其次是很少的分子主链 氧化断裂,释放出二氧化碳和在CNR分子中形成 共轭双烯键(-[C=C]-) =3,4);第二阶段在 390 ̄C一585℃范围内,主要是CNR分子主链的氧 化降解反应 。 氯化反应中,氯原子攻击双键上的碳原子,形 成同分异构的氯化单体和二氯橡胶基质 J。同时, 极性分子的引入,增加了分子链之间的作用力,分 子链排列比较紧密,从而阻隔了氧气分子在老化过 程中的进人,提高了耐老化性能。 2.3接枝 天然胶乳的耐热性比较差,但是有些合成胶乳 的耐热性较好,比如丁苯橡胶胶乳(SBRL)等。所 以有研究者采用两者接枝的办法对前者耐热性进行 改善。 天然橡胶胶乳与丁苯橡胶胶乳辐射硫化过程 中,共聚膜的热稳定性随着母液中SBRL含量和辐 射剂量的增加而增加L2 。在天然胶乳和羧基丁苯 胶乳的混合物中,随着羧基丁苯橡胶含量的增加, 混合物的热稳定性也增加,耐老化性能增加。辐射 硫化试样具有较高的热稳定性是由于C—C交链键 具有较高的热稳定性。羧基丁苯橡胶和天然橡胶/ 羧基丁苯橡胶混合物的模量在老化过程中是增加 的,这是由于老化过程中交联度增加所致。高分子 的降解受主链上的取代基影响,热稳定性随着取代 基的增加而降低,主链上的芳香基团同时也提高了 热稳定性 。 南博华等天然胶乳膜耐老化性能的研究进展 有一种含硫水溶性蛋白质,也是一种抗氧剂。从鸡 天然橡胶与聚苯乙烯在硫化过程中形成互穿网 络(IPNs)结构,这种结构的稳定性比纯组分好。 而且全IPNs比半IPNs的稳定性更好,这是由于全 毛上提取的角蛋白作为天然抗氧剂也可在天然橡胶 中使用 ;使用木质素(一种主要存在于木材中的 生物高分子)稳定的硫化胶在80't2下的热氧老化试 验说明其与市售橡胶型抗氧剂IPPD(N-pheny1.N-i— sopropyl—P—phenylene diamine)相当,对炭黑填充天 然橡胶有防老化效果 。 IPNs结构有更高的链缠结密度,了键的断裂。 试样约90%分解的温度约为450 ̄C,随着橡胶含量 的增加,热降解温度降低。在40o0【=大约有 6O%一8O%的半IPNs分解,30%~50%的全IPNs 分解 。 接枝改性中有一个比较重要的方法就是将小分 子的防老剂与天然橡胶反应,将其与天然橡胶形成 一个整体,从而防止防老剂在高温下的挥发而降低 其防护效果。有研究者用光化学反应将二苯胺接枝 到天然橡胶上,与常规天然橡胶中的胺类抗氧剂相 比较,挥发和抽出都较小,硫化胶的耐老化性能得 到了改善 引。 3 防老剂 防老剂的种类和分散程度都对天然胶乳的耐老 化性能有影响 J,国外在合成防老剂的基础上, 近年来研究较多的是天然防老剂及生物防老剂。 常规防老剂在高温老化处理过程中极易挥发, 从而降低防老化效果,解决这一问题的一条途径就 是开发与聚合物键合的抗氧剂[3¨。聚异丁烯与间 苯二胺反应物抗氧剂,这种胺与常规胺类抗氧剂相 比,硫化胶的耐老化性能和抗臭氧性能都得到了 提高。 酚醛塑料、胺、有机硫和有机磷化合物是天然 橡胶的抗氧剂,可以与位阻酚相媲美。有机磷化合 物尤其是磷酸酯作为不染色抗氧剂在各种聚合物中 使用较为广泛。此外,磷类抗氧剂还是环境友好材 料,在硫化期间不形成有毒化合物,不像胺类抗氧 剂在硫化期间能形成致癌的亚硝基胺。因此制备有 机磷化合物作为NR的抗氧剂的前景较好r3 。 辐射硫化是近年来新兴的一种天然胶乳硫化方 法,辐射硫化天然胶乳使用TNPP、DAHQ这些抗 氧剂的有较好的抗老化性能。而非水溶性氨基酸 (例如:胱氨酸、天门冬素、丙氨酸等)对RVNRL 也有良好的防老效果。这些氨基酸类化合物作为抗 氧剂使用时可以改善RVNRL的性能。 天然橡胶乳液中含有氨基酸、苯酚、磷脂、维 生素E及甜菜碱(三甲胺乙内酯),这些对于天然 橡胶来说都是抗氧剂。同时,天然橡胶乳液中还含 4结语 通过无机填料填充、化学改性及防老剂的使用 等方法都可以明显地提高天然胶乳的耐老化性能。 但是,从这些方法来看,一方面工艺较为复杂,难 以实现工业化生产;另一方面,用这些改性方法增 加了生产成本,延长了生产周期。因此,这些改性 方法在实际生产中的应用受到了很大的,这就 需要寻找更好的改善天然胶乳耐老化性能的方法。 最好的方法就是从硫化剂方面人手,使其工艺简 化,更适合于工业化生产。 参考文献 l R.P.Brown.G.Soulagnet.Microhardness pro— ifles on aged rubber compounds.Polymer Testing, 2001,20:295~303 2孟飞.胶乳级碳酸钙在天然胶乳薄膜制品中的应 用研究.特种橡胶制品,2006,27(1):33~35 3邓春梅,陈美,罗世地,等.改性纳米碳酸钙对天 然胶乳胶膜热性能的影响.橡胶工业,2005,52 (10):608—610 4邓春梅,陈美,曾宗强,等.改性纳米碳酸钙对天 然胶乳胶膜性能的影响.橡胶工业,2005,52 (4):229~231 5陈美,邓春梅,张北龙,等.纳米CaCO /天然胶乳 医用制品微观结构与热空气老化性能的研究.电 子显微学报,2005,24(4):432 6陈美,邓春梅,曾宗强.纳米CaCO,/天然胶乳医 用制品性能的研究.橡塑技术与装备,2006,32 (12):29~31 7李光,赵同建,符新,等.超细SiO:/NR复合材料 的制备工艺及其力学性能.热带作物学报,2004, 25(2):1~5 8魏福庆,李志君,张财明,等.超微细SiO 的制备 及其对天然橡胶硫化胶结构与性能的影响.弹性 体,2003,13(6):4~8 2008年第37卷第4期 合成材料老化与应用 41 9杨波,刘东辉,李菊兰.纳米SiOx改性天然胶乳 用表面处理剂的选择.特种橡胶制品,2006,27 (5):18~22 10敖宁建.用纳米SiO,改性胶乳制备新型医用 橡胶手套.应用化学,2005,22(6):673~675 1 1 Zheng Peng,Ling Xue Kong,Si—Dong Li ete. Self-assembled natural rubber/silica nanocompos— ites:Its preparation and characterization.Corn— posites Science and Technology,2007 67:3 1 30 ~3l39 l2敖宁建,陈美,周慧玲,等.蒙脱土改性医用胶乳 制品老化性能.合成橡胶工业,2004,27 (3):183 l3陈美,张北龙,曾宗强,等.蒙脱土/天然胶乳胶 膜的超微结构.电子显微学报,2006,25(增 刊):169~170 l4刘岚,罗远芳,贾德民,等.胶乳接枝插层法天然 橡胶/蒙脱土/聚丙烯酸丁酯纳米复合材料结构 与性能的研究.高分子学报,2006,(3):424 ~428 l5黄茂芳,高天明,李普旺,等.纳米蒙脱土改性天 然胶乳的制备及其性能研究.特种橡胶制品, 2006,27(6):12一l4 l6敖宁建.天然鲜胶乳制备蒙脱土/NR纳米复合 材料的结构与性能.电子显微学报,2006,25 (2):135~138 l7梁云,贾德民.复合乳液成膜过程中蒙脱土的结 构研究.涂料工业,2004,34(10):13~18 l 8 V.S.Vinod,Siby Varghese.Baby Kuriakose. Degradation behaviour of natural rubber——alu.- minium powder composites:effect of heat,ozone and high energy radiation.Polymer Degradation and Stability,2002,75:405~412 l9 A.F.Younan,M.N.1smail,A.I.Khalaf. Thermal stability of natural rubber—polyester short ifber composites.Polymer Degradation and Sta— bility,1995,48:103~109 20潘勇军,罗武东,王云祥,等.天然橡胶胶乳常压 氢化的研究.武汉科技学院学报,2005,18(4): 33~35 2l 薛行华。符新.天然胶乳的常压氢化及产物性 能.热带作物学报,2006,27(2):95~98 22李普旺.钟杰平,许逵,等.天然胶乳的化学改 性.特种橡胶制品,2003,24(5):3~6 23 He—ping Yu,Si—dong Li,Jie—ping Zhong.etc. Studies of thermooxidative degradation process of chlorinated natural rubber from latex.TheHno— chimica Acta.2004.410:119~l24 24 W.Klysubuna,S.Thanawanb.P.Thamasiri— anuntc.etc.Determination of chlorine content in chlorinated. vulcanized natural rubber by XANES.Nuelear Insturments and Methods in Physics Research A,2007,582:242~244 25 C.V.Chaudhan,Y.K.Bhardwaj,N.D.Patil, etc. Radiation.induced vulcanisation ofnatural urbber latex in presence ofstyrene.-butadiene rub・- ber latex. Radiation Physics and Chemistry, 2005,72:613~618 26 Ranimol Stephen,Seno Jose,Kuruvilla Joseph, etc.Thermal stability and ageing properties of sulphur and gamma radiation vulcanized natural urbber(NR)and carboxylated styrene butadiene urbber(XSBR)latices and their blends.Poly. mer Degradation and Stability,2006,91:1717 ~l725 27 Aji P.Mathew,S.Packirisamy,Sabu Thomas. Studies on the thermal stability of natural rubber/ polystyrene interpenetrating polymer networks: thermogravimetric analysis.Polymer Degradation and Stability,20ol,72:423~439 28 S.Avirah.R.Joseph.Studies on natural rubber— bound diphenylamine antioxidants.Polymer Deg— radation and Stability,1994,46:251~257 29陈亚胜,杨丹,何兰珍,等.胶乳法氯化天然橡胶 的光、热氧稳定性能.化学研究与应用,2004,16 (6):757~760 30 Chakrit Sirisinhaa,Pongdhorn Saeouic,Jantagarn Guaysomboon.Oil and thermal aging resistance in compatibilized and thermally stabilized chlorinated polyethylene/natural rubber blends.Polymer, 2004,45:4909—4916 3 l P.B.Sulekha,R.Joseph,K.E.George.Stud— ies on polyisobutylene bound paraphenylene diam— ine antioxidant in natural rubber.Po1)rereF Degra- dation and Stability,1999,63:225~230 32 M.N.Ismail.A.A.Yehia.A.A.Korium.E— valuation of some arylphosphites as antioxidants and anti—fatigue agents in natural rubber and sty— rene—butadiene rubbel vulcanizates.Polymer Degradation and Stability,200 l,74:247~253 33 L V.Abad,L.S.Relieve,C.T.Aranilla.ete. (下转第55页) 2008年第37卷第4期 合成材料老化与应用 55 成树脂产量继续保持高速增长。其中,聚乙烯产量 为715.3万t,同比增长17.7%;聚丙烯产量为 2008年我国合成树脂市场分析。截止到2007 年底,我国聚乙烯生产能力为717.6万t/a,聚丙 烯生产能力为762.1万t/a。2008年独山子石化公 713.9万t,同比增长19.4%;聚氯乙烯产量为 971.7万t,同比增长18.0%。聚乙烯、聚丙烯和 司新建的100万t/a乙烯工程将竣工,新增3O万 t/a HDPE装置、60万t/a全密度聚乙烯装置和55 万t/a聚丙烯生产装置,青岛炼油厂新建2O万t/a 聚丙烯装置估计在2008试车。再加上一些装置扩 能,估计2008年将新增聚烯烃生产能力近200万 t/a。到2008年底我国聚乙烯生产能力将达到815 万t/a,聚丙烯将达到831万t/a。2008年我国 PVC新增生产能力为8O万t/a全部来自于电石法。 到2008年底PVC总生产能力达到910万t/a。预 聚氯乙烯继续成为国内合成树脂产量增长的主要 动力。 2007年国内五大通用合成树脂进口量达到 1240.5万t,同比减少了1.7%,其中聚乙烯进口 量453.4万t,同比减少了7.3%;聚丙烯进口 307.0万t,同比增长4.3%;聚氯乙烯进口量 130.4万t,同比减少了1O.2%。 2007年国内五大通用合成树脂表观消费量为 3971.0万t,比上年增长9.7%,其中聚乙烯表观 消费量为1 162.7万t,同比增长6.4%;聚丙烯为 1035.8万t,同比增长14.5%;聚氯乙烯为1026.8 万t,同比增长11.7%。2007年全国国有企业及产 计到2008年底国内五大合成树脂的生产能力将达 到3440万t/a左右,产量在3100万t一3300万t。 预计2008年我国五大通用合成树脂需求量将 达到4220万t,较2007年增长6.3%。其中聚乙烯 约为1245万t,聚丙烯为1090万t,PVC为1100 万t。 值在500万元以上的非国有企业塑料制品产量达到 3302.3万t,同比增长了14.5%;塑料制品出口量 为1006.9万t,较上年同期增长8.0%。 扬子公司开发成功新型管材专用料 扬子石化公司研究院自行研究开发了一种新型 塑料管材专用料——过氧化物交联聚乙烯管材专用 料,4月25日在扬子石化公司聚乙烯生产装置上 试产成功,产品各项性能指标均达到国外同类产品 水平。 过氧化物交联聚乙烯管材具有优良的卫生和综 以上。我国于1997年引进国外设备开始进行该管 材生产,经过1O多年的发展,这种管材在国内得 到迅速推广,但其原料却一直依赖进口。 扬子石化公司研究院结合扬子石化公司生产装 置的特点,在中试装置上对过氧化物交联聚乙烯管 材专用料进行研究开发,成功开发出管材专用料, 合性能,因其具有舒适、节能、环保等独特优势成 为新一代的绿色管材。国外发达国家早已广泛应用 于热水辐射供暖,与传统采暖方式相比,可节能 20%~30%。过氧化物交联聚乙烯管材专用料在欧 并提出了工业化生产建议,最终成功实现了工业化 生产。扬子石化公司生产的聚乙烯管材专用料是粉 料,省去了造粒和助剂成本。该专用料现已投放 市场。 美、日本和韩国等国家和地区的使用率达到60% (以上信息由南京扬子石油化工公司郑宁来提供) 牛’牛。夺。+‘夺’÷一}一:一+‘夺。 }‘夺‘夺‘÷‘夺・夺・夺・夺・幸・夺・牵・孛・夺・夺・幸・+・夸・÷・÷・牛・寺・ ・夺・ ・孛・々・+・专・+-十・夺・+・夺・々-+・ (上接第41页) Natural antioxidants for radiation vulcanization of bilization effect of lignin in natural rubber.Poly— natural rubber latex.Polymer Degradation and Stability,2002,76:275~279 met Degradation and Stability~233 ,2006,91:229 34 A.Gregorova ,B.Kosikova ,R.Moraveik.Sta— 

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