一種人造膠乳的生產方法
2023-05-14 10:28:51
專利名稱：一種人造膠乳的生產方法
技術領域：
本發明屬於有機化學品製備領域，具體地說是涉及一種利用乳化劑復配體系生產一種人造膠乳的生產方法。
背景技術：
聚異戊二烯膠乳是指合成聚異戊二烯顆粒分散於水介質中所形成的穩定的膠體分散體系。合成聚異戊二烯與天然橡膠在分子結構上幾乎完全相同，物理性能接近於天然橡膠；聚異戊二烯膠乳性能也與天然膠乳相似。天然膠乳來自於橡膠樹，其主要成分為橡膠烴和水，還含有蛋白質、類脂化合物、酶類等非橡膠成分。聚異戊二烯膠乳不含有非橡膠成分，純度更高，質量均一，不會引起蛋白質過敏，適於製造與人體肌膚接觸的產品，如用於製造醫用手套、保險套等。聚異戊二烯乳化法是目前國際上製備聚異戊二烯膠乳的主要方法。這種方法是先將橡膠溶解於有機溶劑中，然後將乳化劑、水、橡膠溶液進行乳化，得到水包油型的乳液，再通過蒸餾去除有機溶劑，得到稀膠乳，經過濃縮操作得到理想濃度的人造膠乳。乳化法生產聚異戊二烯膠乳時，乳化劑的選擇至關重要。乳化劑的選擇不僅影響著膠乳的生產工藝也同時影響著膠乳的性能。陰離子乳化劑歷史悠久、產量大，價格低，所以早先的膠乳生產都是採用陰離子的乳化劑進行生產。US3250737/ US 6329444/ US6075073 /W02008074513A1/US20090281211公開了一種使用陰離子乳化劑松香酸鉀製備聚異戊二烯膠乳的方法。US3971746公開了一種使用陰離子乳化劑油酸鉀製備聚異戊二烯膠乳的方法。US3285869/ US 3215649公開了一種將陰離子乳化劑松香酸鉀、油酸鉀、脂肪酸鹽復配後製備聚異戊二烯膠乳的方法。雖然使用陰離子乳化劑可以得到聚異戊二烯的膠乳，但是這種膠乳的粒子表面只分布一層負電荷，膠乳粒子之間靠電荷之間的相互排斥作用得到隔離，這種體系的膠乳粒子之間相互的結合傾向很大，在蒸除溶劑的過程中會有較多的橡膠粒子相互結合而破乳，所得產品的存儲穩定性也較差。而且由於陰離子乳化劑都有較好的發泡性能，所以在蒸除溶劑的操作過程中產生較多的泡沫，這就增加了操作的難度，延長了蒸餾時間，降低了生產效率。由於非離子乳化劑具有相對穩定性較高的特點，人們開始使用陰離子乳化劑和非離子乳化劑進行復配來製備膠乳。US2947715公開了一種採用陰離子乳化劑十二烷基硫酸鈉與非離子乳化劑Triton X-100進行復配製備人造膠乳的方法。非離子乳化劑的加入使得膠乳粒子表面不僅有一層負電荷，而且有非離子的水合層。這就使得膠乳的穩定性有所提升，但是泡沫較多的問題仍沒有解決。
隨著高分子科學的發展，高分子乳化劑越來越受到人們的重視。相對小分子乳化劑而言它具有很多優點，因為它的分子量較大，與橡膠的親和性好，而且一個分子上往往有多個親水性基團，同時高分子乳化劑在界面上有較好的吸附性，這兩點使它具有較好的乳化能力，而高分子乳化劑降低表面張力的能力較差，這就使得它與陰離子乳化劑和非離子乳化劑相比有較低的起泡性，可以大大減少泡沫的產生。同時高分子乳化劑還有很好的穩定膠乳的性能。
發明內容
本發明的目的是提供ー種利用乳化劑復配體系生產ー種人造膠乳的生產方法。本發明的目的是這樣實現的該人造膠乳的生產方法包括先取18 20重量份數的異戊橡膠或順丁橡膠溶於180 190重量份數的環烷烴或脂肪烴中，配製成橡膠溶液；將O. 2 3. 2重量份數作為陰離子乳化劑的烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、松香酸鹽、油酸鹽、棕櫚酸鹽或月桂酸鹽的ー種或兩種以上任意比例混合，將O. I 2. 8重量份數作為非離子乳化劑的失水山梨醇脂類、聚氧こ烯失水山梨醇脂類或聚氧こ烯烷基酚醚類以及將O. 05 2. 4重量份數作為高分子乳化劑聚丙烯酸鹽類或聚丙烯酸酯類溶解於150 160重量份數的去離子水中並用氫氧化鉀將pH值調整為9 13，而製成乳化劑水溶液；將上述橡膠溶液和乳化劑水溶液以I :0. 5 2. O重量份數比同時倒入攪拌器中進行強力機械攪拌，形成宏觀均相的預乳化混合液；預乳化後的乳液先用高速乳化機以線速度10m/s乳化5分鐘，再用線速度16m/s乳化10分鐘，然後靜置3 4小時後過濾除去上層漂 浮物；將乳化後的乳液在30 90°C下進行常壓蒸餾，待去除75 80%的溶劑後再進行減 壓蒸餾，溫度30 90°C，負壓-O. 01 -O. IMPa，直到溶劑全部除去；待稀膠乳的溫度降到室溫後用離心機在8000r/min的條件下進行離心操作，得到固含量為65 68%的膠乳，膠乳粒徑為400nm即為成品。本發明所述的環烷烴為正戊烷、異戊烷、環已烷或正已烷；而脂肪烴為苯。乳化劑總量佔橡膠質量的5%_20%，其中陰離子乳化劑佔總乳化劑的20%_80%，非離子乳化劑佔乳化劑總量10%-70%，高分子乳化劑佔總乳化劑5%-60%。陰離子乳化劑在水中形成帶有電荷的離子對，通過乳化工藝使得膠粒的表面帶有負電荷，從而使膠乳粒子在電荷斥力的作用下能穩定的存在於水中。本發明所使用的陰離子乳化劑包括但不限於烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、松香酸鹽、油酸鹽、棕櫚酸鹽、月桂酸鹽中的ー種或兩種以上任意比例混合；所述的烷基硫酸鹽優選為十二烷基硫酸鈉；所述的烷基磺酸鹽優選為十二烷基磺酸鈉；所述的烷基苯磺酸鹽優選為十二烷基苯磺酸鈉；所述的松香酸鹽優選為歧化松香酸鉀；所述的油酸鹽優選為油酸鉀或油酸鈉。非離子乳化劑的特點是在溶液中不是以離子狀態存在，所以它的穩定性高，不易受強電解質存在的影響，也不易受酸、鹼的影響，與其他類型表面活性劑能混合使用，相容性好，在固體表面上不發生強烈吸附。本發明所使用的非離子乳化劑包含但不限於失水山梨醇脂類、聚氧こ烯失水山梨醇脂類、聚氧こ烯烷基酚醚類；所述的失水山梨醇脂類優選為失水山梨醇單油酸脂(SpanSO);所述的聚氧こ烯失水山梨醇脂類優選為聚氧こ烯(20)失水山梨醇單硬脂酸脂(Tween60);所述的聚氧こ烯燒基酹醚類優選為聚氧こ烯(8)辛基苯基醚(Triton X-100)。高分子乳化劑由於分子量比較大，與橡膠相類似，所以與橡膠的相溶性比小分子好，可以更好的分布在橡膠顆粒的表面，使得乳液更加穩定。而且高分子乳化劑且有起泡力低，可以減少泡沫的生成。本發明所使用的高分子乳化劑包含但不限於聚丙烯酸鹽類。所述的聚丙烯酸鹽類優選為聚丙稀酸鈉或聚丙稀酸鉀；其中的聚丙烯酸鉀或聚丙烯酸鈉分子量為I萬-20萬。本發明製備的聚異戊ニ烯膠乳有如下特點I、本發明與自由基乳液聚合所得膠乳相比，結構可控，順式含量高且物理性能優異。，與乳液聚合得到的膠乳相比，斷裂伸長率提高20%。拉伸強度提高13%。斷裂伸長率達到650%。拉伸強度18Mpa。2、本發明的膠乳與天然膠乳相比不含有蛋白質、類脂化合物、酶類等非橡膠成分，純度更高，質量均一，不會引起蛋白質過敏，適於製造與人體肌膚接觸的產品，如用於製造醫用手套、保險套等。3、膠乳粒徑分布窄，使得由本膠乳製備的膠乳產品膜厚一致性好。膠乳製品性能優異。4、由本發明方法製備的順丁膠乳斷裂伸長率達到650%。拉伸強度18Mpa。性能優
巳 下面將通過實例對本發明作進一步詳細說明，但下述的實例僅僅是本發明其中的例子而已，並不代表本發明所限定的權利保護範圍，本發明的權利保護範圍以權利要求書為準。
具體實施例方式實例I :
稱取20g異戍橡膠溶於180g環已燒中，配製成10 wt%的橡膠溶液；將0. 80g十二燒基硫酸鈉、0. 15g Span 80和0. 05g聚丙烯酸鉀溶解於150g去離子水中並用氫氧化鉀將PH值調整為9 13範圍內；將橡膠溶液和乳化劑水溶液一同倒入圓底燒瓶進行強力機械攪拌，形成宏觀均相混合液。預乳化後的乳液先用高速乳化機以線速度lOm/s乳化5分鐘，再用線速度16m/s乳化10分鐘，然後靜置3h後過濾除去上層漂浮物。將乳化好的乳液在30-90°C下進行常壓蒸餾，等到去除80% (大部分)溶劑後再進行減壓蒸餾，溫度30-90°C，壓力-0.01- -0. IMPa，直到溶劑全部除去。等到稀膠乳的溫度降到室溫後用離心機在SOOOr/min的條件下進行離心操作，得到固含量為65%的膠乳。膠乳粒徑為400nm。實例2
先取18 20千克的順丁橡膠溶於180 190千克的苯中，配製成橡膠溶液；將0. 2
3.2千克作為陰離子乳化劑的十二烷基磺酸鈉、油酸鈉各自佔二分之一的比例混合，將0. I 2. 8千克作為非離子乳化劑的聚氧乙烯(20)失水山梨醇單硬脂酸脂(Tween60)及將0. 05 2. 4千克作為高分子乳化劑聚丙烯酸鉀溶解於150 160千克的去離子水中並用氫氧化鉀將pH值調整為9 13，而製成乳化劑水溶液；將上述橡膠溶液和乳化劑水溶液以I :0. 5 2. 0重量份數比同時倒入攪拌器中進行強力機械攪拌，形成宏觀均相的預乳化混合液；預乳化後的乳液先用高速乳化機以線速度lOm/s乳化5分鐘，再用線速度16m/s乳化10分鐘，然後靜置3 4小時後過濾除去上層漂浮物；將乳化後的乳液在30 90°C下進行常壓蒸餾，待去除75 80%的溶劑後再進行減壓蒸餾，溫度30 90°C，負壓-0. 01 -0. IMPa，直到溶劑全部除去；待稀膠乳的溫度降到室溫後用離心機在8000r/min的條件下進行離心操作，得到固含量為65 68%的膠乳，膠乳粒徑為400nm即為成品。實例3
先取18 20千克的異戊橡膠溶於180 190千克的環已烷中，配製成橡膠溶液；將
0.2 3. 2千克作為陰離子乳化劑的十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、岐化松香酸鉀各自佔三分之一的比例混合，將O. I 2. 8千克作為非離子乳化劑的聚氧こ烯(8)辛基苯基醚(Triton X-100)及將O. 05 2. 4千克作為高分子乳化劑聚丙烯酸鉀溶解於150 160千克的去離子水中並用氫氧化鉀將PH值調整為9 13，而製成乳化劑水溶液；將上述橡膠溶液和乳化劑水溶液以I :0. 5 2. O重量份數比同時倒入攪拌器中進行強力機械攪拌，形成宏觀均相的預乳化混合液；預乳化後的乳液先用高速乳化機以線速度lOm/s乳化5分鐘，再用線速度16m/s乳化10分鐘，然後靜置3 4小時後過濾除去上層漂浮物；將乳化後的乳液在30 90°C下進行常壓蒸餾，待去除75 80%的溶劑後再進行減壓蒸餾，溫度30 90で，負壓_0.01 -O. IMPa，直到溶劑全部除去；待稀膠乳的溫度降到室溫後用離心機在8000r/min的條件下進行離心操作，得到固含量為65 68%的膠乳，膠乳粒徑為400nm即為成品。實施例3-6及對比實施例的方法和步聚同實施例1，所涉及乳化劑的用量和比例
如表一所不。表一各種表面活性劑的復配方案
權利要求
1.ー種人造膠乳的生產方法，該方法包括先取18 20重量份數的異戊橡膠或順丁橡膠溶於180 190重量份數的環烷烴或脂肪烴中，配製成橡膠溶液；將O. 2 3. 2重量份數作為陰離子乳化劑的烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、松香酸鹽、油酸鹽、棕櫚酸鹽或月桂酸鹽的ー種或兩種以上任意比例混合，將O. I 2. 8重量份數作為非離子乳化劑的失水山梨醇脂類、聚氧こ烯失水山梨醇脂類或聚氧こ烯烷基酚醚類以及將O. 05 2. 4重量份數作為高分子乳化劑聚丙烯酸鹽類或聚丙烯酸酯類溶解於100 160重量份數的去離子水中並用氫氧化鉀將PH值調整為9 13，而製成乳化劑水溶液；將上述橡膠溶液和乳化劑水溶液以I :0. 5 2. O重量份數比混合併同時倒入攪拌器中進行強力機械攪拌，形成宏觀均相的預乳化混合液；預乳化後的乳液先用高速乳化機以線速度lOm/s乳化5分鐘，再用線速度16m/s乳化10分鐘，然後靜置3 4小時後過濾除去上層漂浮物；將乳化後的乳液在30 90°C下進行常壓蒸餾，待去除75 80%的溶劑後再進行減壓蒸餾，溫度30 90で，負壓_0.01 -O. IMPa，直到溶劑全部除去；待稀膠乳的溫度降到室溫後用離心機在8000r/min的條件下進行離心操作，得到固含量為65 68%的膠乳，膠乳粒徑為400nm即為成品。
2.根據權利要求I所述的人造膠乳的生產方法，其特徵是所述作為製成乳化劑水溶液的陰離子乳化劑佔總乳化劑的30%-60%，非離子乳化劑佔乳化劑總量10%-50%，高分子乳化劑佔總乳化劑5%-30%。
3.根據權利要求I所述的人造膠乳的生產方法，其特徵是環烷烴為正戊烷、異戊烷、環已烷或正已烷；脂肪烴為苯。
4.根據權利要求I所述的人造膠乳的生產方法，其特徵是所述的烷基硫酸鹽為十二燒基硫酸納。
5.根據權利要求I所述的人造膠乳的生產方法，其特徵是所述的烷基磺酸鹽為十二烷基磺酸鈉；所述的烷基苯磺酸鹽為十二烷基苯磺酸鈉。
6.根據權利要求I所述的人造膠乳的生產方法，其特徵是所述的松香酸鹽為歧化松香酸鉀或歧化松香酸鈉；所述的油酸鹽為油酸鉀或油酸鈉。
7.根據權利要求I所述的人造膠乳的生產方法，其特徵是所述的失水山梨醇脂類為失水山梨醇單油酸脂(SpanSO )。
8.根據權利要求I所述的人造膠乳的生產方法，其特徵是所述的聚氧こ烯失水山梨醇脂類為聚氧こ烯(20)失水山梨醇單硬脂酸脂(TweeneO)。
9.根據權利要求I所述的人造膠乳的生產方法，其特徵是所述的聚氧こ烯烷基酚醚類優選為聚氧こ烯(8)辛基苯基醚(Triton X-100)。
10.根據權利要求I所述的人造膠乳的生產方法，其特徵是所述的聚丙烯酸鹽類或聚丙烯酸酯類為聚丙烯酸鉀或聚丙烯酸鈉以及聚丙烯酸鉀或聚丙烯酸鈉，其中的聚丙烯酸鉀或聚丙烯酸鈉分子量為I萬-20萬。
全文摘要
一種人造膠乳的生產方法，該方法包括先取一定量的異戊橡膠或順丁橡膠溶於環烷烴或脂肪烴中配成橡膠溶液，一定量的陰離子乳化劑、非離子乳化劑和高分子乳化劑溶於去離子水中並調整pH值9～13製成乳化劑水溶液；將一定量的橡膠溶液和乳化劑水溶液混合併進行強力攪拌，形成宏觀均相的預乳化混合液；預乳化後的乳液先用乳化機以線速度10m/s乳化，再用線速度16m/s乳化，靜置後過濾除去上層漂浮物；將乳化後的乳液進行常壓蒸餾，待去除在部溶劑後進行減壓蒸餾，直到溶劑全部除去；待稀膠乳的溫度降到室溫後用離心機在8000r/min的條件下進行離心操作，得到固含量為65～68%的膠乳，膠乳粒徑為400nm即為成品。
文檔編號C08L9/10GK102702395SQ20121018415
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月6日 優先權日2012年6月6日
發明者孫育成, 張函, 武小華, 苗麗娜, 裴素明, 趙敏, 陶俊 申請人:遼寧和運合成橡膠研究院有限公司