天然胶乳为什么要预硫化
天然乳胶的胶粒直径大约在0.5u左右,每个胶粒含有无数的橡胶分子;硫磺、促进剂是不溶于水的。所以把硫化包与胶乳混合后,胶粒里面的橡胶分子是很难接触到硫磺、促进剂的,只有胶粒表面的橡胶分子能接触到硫化剂而获得硫化。
为了解决这个问题,生产工艺中,需要把硫化包和胶乳混合搅拌一段时间,让胶乳慢慢“熟成”,这个过程称为预硫化。
关于预硫化的机理,目前学术界中有两个理论:
1. 硫化剂在水中有很微弱的溶解度,预硫化过程中,溶解在水中的硫化剂分子可以慢慢渗入到胶粒里面,水中硫化剂分子进入胶粒中后,又可以溶解出新的硫化剂分子,经过长时间的预硫化,胶粒中的分子获得了接触硫化剂的机会,从而为后面的硫化创造了条件。
2. 因为预硫化过程有搅拌,硫化剂粒子与胶粒会产生碰撞,胶粒表面的橡胶分子会粘附到硫化剂分子,根据布朗运动定律,胶粒中的橡胶分子处于不断的无规则运动状态,里面的分子会运动到表面,而表面的分子也会运动到里面,当然,这个运动是很缓慢的。所以,经过长时间的搅拌,胶粒中的橡胶分子会逐渐黏附了硫化剂,从而为后面的硫化创造了条件。
我个人更接受第2种预硫化理论。
因为按第1种理论,硫化剂用量的多少,对预硫化是没有影响的,因为硫化剂在水中的溶解度很低,即便用量很少,也做不到完全溶解。但实际生产的数据却表明,硫化剂用量大,预硫化效果是明显好的。
而按照第2种理论,就能理解硫化剂用量大,硫化效果好的现象,因为硫化剂粒子多,和胶粒碰撞接触的机会就多。
根据第2种理论,我们可以推理出影响预硫化效果的3个条件: 预硫化的时间、温度、搅拌速度。
1) 时间:时间长,胶粒中的橡胶分子得到预硫化的机会均匀。但时间过长,胶乳稳定性下降,产品性能下降。
2) 温度:温度高,分子迁移运动比较快,胶粒里外的分子得到预硫化的机会均匀。但温度过高,会导致胶乳稳定性下降,而且开始发生微弱的硫化反应,对产品的拉伸强度有影响。
3) 搅拌速度:搅拌速度快,胶粒与硫化剂粒子碰撞的频率大,预硫化快。 但搅拌速度过高,剪切力会降低胶乳的稳定性。
预硫化的过程,橡胶分子并没有发生交联反应,只是使橡胶分子接触硫化剂的过程,所以,也有人把预硫化称为熟成。预硫化在天然胶乳制品生产中,是一个很重要的环节。 预硫化不够,即便在生产中延长硫化时间,硫化效果也是不行的;预硫化过了,则产品变脆。