稀土系聚異戊二烯膠乳的制備

稀土系聚異戊二烯膠乳的制備

聚苯二烯橡膠的結(jié)構(gòu)和性能最好。1.4-結(jié)構(gòu)質(zhì)量比為0.98。它可以在許多領(lǐng)域替代天然橡膠。將稀土系聚異戊二烯橡膠制備成膠乳,不僅可以解決人體對(duì)天然膠乳中蛋白質(zhì)的過(guò)敏反應(yīng)問(wèn)題聚異戊二烯膠乳是把聚異戊二烯橡膠溶在有機(jī)溶劑中,再加入乳化劑使其乳化。蒸餾除去溶劑后制得的濃縮膠乳可用于制造浸漬制品、膠絲、膠粘劑及海綿制品等本工作主要對(duì)稀土系聚異戊二烯膠乳制備的乳化劑種類及配比進(jìn)行研究,以期提高聚異戊二烯膠乳的穩(wěn)定性,為稀土系聚異戊二烯膠乳工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。1實(shí)驗(yàn)1.1化學(xué)試劑和試劑稀土系聚異戊二烯橡膠,寧波金海德旗化工有限公司產(chǎn)品;環(huán)己烷,分析純,萊陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠產(chǎn)品;十二烷基苯磺酸鈉(化學(xué)純)和Span80(失水山梨醇酯),天津博迪化工股份有限公司產(chǎn)品;十二烷基磺酸鈉,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品;歧化松香酸鉀,金浦新材料股份有限公司產(chǎn)品;Tween60(聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯),福晨化學(xué)試劑廠產(chǎn)品;聚乙二醇400,天津光復(fù)精細(xì)化工研究所產(chǎn)品;聚乙二醇6000,天津市大茂化學(xué)試劑廠產(chǎn)品;聚丙烯酸鈉(PAAS),分析純,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。1.2造有限公司產(chǎn)FM200型分散乳化機(jī),上海弗魯克流體機(jī)械制造有限公司產(chǎn)品;電熱鼓風(fēng)干燥箱,上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;ZetasizerNanoZS90型激光光散射儀,英國(guó)馬爾文公司產(chǎn)品。1.3非離子乳化劑法稱取一定量的聚異戊二烯橡膠,剪碎后溶解在一定體積的環(huán)己烷中,加熱攪拌制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08~0.10的聚異戊二烯的環(huán)己烷溶液;稱取一定量的乳化劑溶解在蒸餾水中,再加入一定量的非離子型乳化劑Span80和穩(wěn)定劑,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20的氫氧化鉀溶液,調(diào)節(jié)pH值為10~12,配制成乳化劑水溶液;最后在高剪切乳化機(jī)中將等質(zhì)量油相緩慢加入到水相中,在5000r·min1.4橡膠乳液的性能分析測(cè)試靜置穩(wěn)定性。去除溶劑后得到的稀膠乳按GB2958—1982測(cè)量膠乳的固含量和膠乳粒徑,觀察膠乳粒子形貌。2結(jié)果與討論乳化劑的乳化能力與其親水親油平衡值(HLB)有關(guān)2.1乳化劑的復(fù)配表1所示為以十二烷基苯磺酸鈉為主乳化劑的乳化效果。由表1可知,以十二烷基苯磺酸鈉為主乳化劑、助乳化劑Span80質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.003、穩(wěn)定劑PAAS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0003制得的膠乳粘度大,呈膏狀乳液,動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性差,很快油水分層,說(shuō)明乳化劑的HLB值偏小,親水性小,乳化效果差。表2所示為以油酸甲為主乳化劑的乳化效果。由表2可知,以油酸鉀為主乳化劑,助乳化劑Span80質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01、穩(wěn)定劑PAAS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0005制得的膠乳靜置穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)只維持6h,動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性差,泡沫多,說(shuō)明乳化劑HLB值偏大,親水性大,乳化效果差。綜合表1和2可知,單一的主乳化劑體系尚不能達(dá)到預(yù)期的穩(wěn)定性,這可能是因?yàn)樗纬傻慕缑婺げ荒苓_(dá)到一定的界面密度從而沒(méi)有高粘度和彈性,以致不太能抑制“油”滴中物質(zhì)滲出的速度,不太能抵御由布朗運(yùn)動(dòng)和剪切下碰撞的聚結(jié)另外,合適復(fù)配的乳化劑能制得更穩(wěn)定的膠乳,因?yàn)楹线m復(fù)配可以提高界面膜中乳化劑的堆砌密度,使之更接近“臨界堆砌參數(shù)(CPP)”。CPP是表面活性劑自組集體中分子碳?xì)洳糠值捏w積(V)與分子最大伸展長(zhǎng)度(l)和親水部分截面積乘積(a)之比確定采用油酸鉀和十二烷基苯磺酸鈉復(fù)配制備聚異戊二烯膠乳。由于歧化松香酸鉀為環(huán)保型乳化劑,乳化能力比油酸鉀強(qiáng),因此后續(xù)試驗(yàn)中采用歧化松香酸鉀代替油酸鉀。為研究各個(gè)乳化劑之間復(fù)配協(xié)同作用,確定乳化劑的最佳配比,采用正交試驗(yàn)法設(shè)計(jì)三水平三因子L9(3表4所示為正交試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果。由表4中方案2,3和6試驗(yàn)結(jié)果可知,歧化松香酸鉀與十二烷基苯磺酸鈉用量比小于1時(shí),制備的膠乳不穩(wěn)定,而且特別粘,說(shuō)明歧化松香酸鉀的濃度太小,致使整個(gè)乳化體系HLB值偏小,形成膏狀乳液,動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性差,膠乳很快分層。由方案4試驗(yàn)結(jié)果可知,歧化松香酸鉀與十二烷基苯磺酸鈉用量比為2∶1時(shí),制得的粗膠乳可以穩(wěn)定存在,膠乳粒徑為216.2nm;由方案1,5和9試驗(yàn)結(jié)果可知,當(dāng)歧化松香酸鉀與十二烷基苯磺酸鈉用量比為1∶1時(shí),隨著乳化劑用量的增大,膠乳固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,膠乳穩(wěn)定性和粒徑變化不大;由方案7試驗(yàn)結(jié)果可知,歧化松香酸鉀與十二烷基苯磺酸鈉用量比大于2∶1時(shí),粗膠乳不穩(wěn)定,很快分層。2.2二烷基苯磺酸鈉用量對(duì)乳化效果的影響圖1所示為不同乳化體系所得稀膠乳的粒徑分布。圖2所示為不同乳化體系所得稀膠乳的透射電鏡照片。由圖1和2可知,當(dāng)歧化松香酸鉀與十二烷基苯磺酸鈉用量比為2∶1時(shí),得到的稀膠乳平均粒徑小而且分布比較窄,說(shuō)明主乳化劑用量比為2∶1時(shí),乳化效果較好。當(dāng)歧化松香酸鉀與十二烷基苯磺酸鈉用量比為1∶1時(shí),膠乳易發(fā)生團(tuán)聚,而且膠乳的界面模糊,界面膜不明顯,破乳嚴(yán)重。當(dāng)主乳化劑用量比為2∶1時(shí),膠乳粒子大小均勻,界面明顯,基本沒(méi)有發(fā)生破乳,體系穩(wěn)定性好。2.3助乳化劑的用量以試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),確定歧化松香酸鉀與十二烷基苯磺酸鈉用量比為2∶1。改變助乳化劑的種類和用量,以期得到合適的助乳化劑和用量。表5所示為不同助乳化劑對(duì)乳化效果的影響。由表5可知:當(dāng)不添加助乳化劑時(shí),膠乳粒徑很大,而且當(dāng)膠乳放置10天以上時(shí)膠乳表層變厚結(jié)皮;當(dāng)助乳化劑為Tween60時(shí),所得膠乳動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性差,很快油水分離。只有當(dāng)助乳化劑Span80質(zhì)量分?jǐn)?shù)為水相的0.2%時(shí)膠乳才能粒徑小,表觀形貌好。3復(fù)配膠乳穩(wěn)定性(1)在油水等質(zhì)量比的前提下制備聚異戊二烯膠乳,主乳化劑歧化松香酸鉀(質(zhì)