一恒分享天然胶乳最佳成膜工艺条件的研究

乳胶制品的加工就是液体胶乳通过胶凝制成 固体产品。胶乳的胶凝是胶乳从流动状态转化为 凝固状态的过程，也是胶乳粒子从自由流动状态 转化为网状结构聚集体的过程 。胶乳的胶凝性 能是胶乳加工过程中的重要工艺性能，它直接影 响乳胶制品的质量。在乳胶制品工业中，由于产 品要求不同，胶乳胶凝方法也各不相同。常用的 胶凝方法有直浸法、离子沉积法、热敏化法、硅氟 化钠法、电沉积法和多孔模型法。

1 实验

1. 1 主要原材料

酪素、硼砂、亚甲基二萘磺酸钠（扩散剂NF）、 硫黄、氧化锌、二丁基二硫代氨基甲酸锌（促进剂 BZ）、4，4′ -双（α，α-二甲基苄基）二苯胺（防老剂445），工业级，市售品；氨水（质量分数为0. 28），分 析纯，莱阳经济技术开发区精细化工厂产品；氢氧 化钾，分析纯，天津市恒兴化学试剂制造有限公司 产品。

1. 2 主要设备和仪器

JJ-1型数显电动搅拌器，江苏大地自动化仪 器厂产品；HH-4型数显恒温水浴锅，常州丹瑞实 验仪器设备有限公司产品；DM-2L型变频行星式 球磨机，南京大冉科技有限公司产品；电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司产品；塑料薄膜 台式测厚仪，江都市明珠试验机械厂产品；DV-C 型数显旋转粘度计，美国Brookfield公司产品； JC2000D2型接触角测量仪，上海中晨数字技术设 备有限公司产品。

1. 3 试样制备

（1）酪 素 溶 液（质 量 分 数 为0. 1）的 配 制。 配方：酪素 10，硼砂 1. 5，氨水 3. 2，软水 85. 3。按配比依次将软水、硼砂、酪素、氨水加入 250 mL烧杯中，用数显电动搅拌器进行搅拌，直至 酪素全部溶解，室温冷却备用。
（2）扩散剂NF溶液（质量分数为0. 1）的配制。 配方：扩散剂NF 10，软水 90。将扩散剂NF和 软水加入250 mL烧杯中，用数显电动搅拌器进行 搅拌，直至扩散剂NF全部溶解，室温冷却备用。
（3）稳定剂氢氧化钾溶液（质量分数为0. 1） 的配制。配方：氢氧化钾 10，软水 90。按配比将氢氧化钾和软水加入烧杯中，用数显电动搅 拌器进行搅拌，直至氢氧化钾全部溶解，室温冷却 备用。
（4）硫黄分散体的制备。配方：硫黄 35，酪 素溶液（质量分数为0. 1） 25，氢氧化钾溶液（质 量分数为0. 1） 2，扩散剂NF溶液（质量分数为 0. 1） 12，软水 26。按配比依次将软水、氢氧化 钾溶液、扩散剂NF溶液、酪素溶液、硫黄加入球磨 罐中，用变频行星式球磨机进行研磨，球磨机转速 为230 r·min-1 ，直径15，10，1 mm的钢球用量比为 4∶2∶1，球磨时间为70 min。
（5）氧化锌分散体的制备。配方：氧化锌 35，酪素溶液（质量分数为0. 1） 25，氢氧化钾溶 液（质量分数为0. 1） 2，扩散剂NF溶液（质量分数 为0. 1） 12，软水 26。制备方法和工艺条件与 硫黄分散体相同。
（6）促进剂BZ分散体的制备。配方：促进剂 BZ 35，酪素溶液（质量分数为0. 1） 25，扩散剂 NF溶液（质量分数为0. 1） 17，软水 23。制备方 法和工艺条件与硫黄分散体相同。
（7）防老剂445分散体的制备。配方：防老剂 445 35，酪素溶液（质量分数为0. 1） 25，氢氧化 钾溶液（质量分数为0. 1） 2，扩散剂NF溶液（质量 分数为0. 1） 12，软水 26。制备方法和工艺条 件与硫黄分散体的制备相同。
（8）预硫化胶乳的制备。配合胶乳基本配方 （干质量比）：干胶 100，硫黄 1，促进剂BZ 1， 氧化锌 0. 5，防老剂445 0. 8，酪素 0. 1，氢氧 化钾 0. 15。先将天然胶乳用少量去离子水稀释 并加热，使胶乳温度升到30～40 ℃，在搅拌下加入 稳定剂氢氧化钾溶液和酪素溶液，继续升温并不 断搅拌，依次加入硫黄分散体、促进剂BZ分散体、 防老剂445分散体和氧化锌分散体，待配合胶乳的 温度升到60 ℃时保温1. 5 h，采用氯仿试验法检验 胶乳的硫化程度，浸渍薄膜的硫化程度为三末至 四初。胶乳达到所需的硫化程度后，冷却至室温， 停放24 h，用3层180 μm滤网过滤，备用。

2 结果与讨论

胶乳浸渍时间与胶膜厚度的关系见图1（胶乳 固形物质量分数为0. 5，胶乳温度为25 ℃，玻璃模 型温度为50 ℃）。 从图1可以看出，胶乳沉积速度在浸渍初期 （30 s以内）最快，其后相对减慢。分析原因，保持 胶乳的浓度一定，即浸渍玻璃模型周围胶乳粒子 数量一定，采用直浸法得到的胶膜厚度由玻璃模 型吸附力（表面能）决定，当胶乳与玻璃模型刚接 触时，沉积速度较快；随着浸渍时间的延长，沉积量逐渐达到饱和状态，沉积速度趋于零，成膜厚度 不再发生变化。

胶乳粘度随着胶乳温度的升高而 逐渐降低。当胶乳温度低于室温时，胶乳粒子运 动能力不强，粘度对成膜厚度的影响占主要因素， 即随着胶乳温度的降低，胶乳粒子自由运动的体 积变小，胶乳粒子的布朗运动受阻，胶乳粒子之间 会逐渐聚集，网络连接程度逐渐增大，表现为胶乳 的粘度逐渐增大，流动性较差，胶乳粒子向玻璃模 型运动的阻力较大，导致吸附量减小，即胶膜厚度 减小；当胶乳温度高于室温时，胶乳粒子的运动能 力对成膜厚度的影响占主要因素，即随着胶乳温 度的升高，圆形胶乳粒子间的空隙较大、较多，有 利于胶乳粒子的穿插移动，表现为胶乳的粘度降 低，加剧了胶乳粒子无规则的布朗运动，当玻璃模 型表面能一致时，模型对胶乳粒子的吸附力较弱， 吸附量较小，胶膜较薄，即胶膜厚度随着胶乳温度 的升高而减小。因此，胶膜厚度随着胶乳温度的 变化有一个最佳温度区间。

3 结论

（1）胶膜厚度随着胶乳浸渍时间的延长呈现逐渐增大的趋势，胶乳浸渍时间超过30 s后胶膜厚 度上升趋势减缓，最佳胶乳浸渍时间为30 s。
（2）胶膜厚度与胶乳固形物质量分数成正比， 但在实际生产中选取固形物质量分数为0. 5左右 的胶乳为宜。
（3）胶膜厚度随着胶乳温度升高呈先增大后 减小的趋势，当胶乳温度为25 ℃左右时，胶膜厚度 达到最佳值。
（4）胶膜厚度随着玻璃模型温度升高呈先增 大后减小的趋势，当模型温度在45～50 ℃时，胶膜 厚度达到最大值。