用低能电子加速器辐照实现天然橡胶乳液辐射硫化的工艺条件.doc

用低能电子加速器辐照实现天然橡胶乳液辐射硫化的工艺条件研究 钱卫平 王春雷 朱南康* (苏州中核华东辐照有限公司 苏州215200) 1. 引言 天然橡胶乳液是以聚异戊二烯为主体，并有十几种组分的物质。目前全球用于生产浸渍制品的年产量大约为80万吨，这些制品包括医用手套、核工业用特种防护手套、胶管、医用导管、气球、避孕套、婴儿奶嘴和指套等。中国乳胶制品的年用量也达8万吨之多，其中生产的一次性使用的医用手套大部分出口。传统的天然橡胶乳液化学硫化是采用加硫、氧化锌和硫化促进剂来实现的，其制品中含有硫，不适合特种医学用途和高性能机电产品制造业的需求；另外，化学硫化制品中水溶性蛋白质含量较高，已有导致人体过敏反应的报导，为此美国食品和药品管理局（FDA）在1999年7月30日发出的致医用手套工业的公告中，提出了每只手套中可溶性蛋白质含量应小于1200μg的规定，目前工业上采用的氯化处理对降低可溶性蛋白质的含量尽管有效，但也会产生影响环境的氯化废水；再者，化学硫化时所加的硫化促进剂在硫化过程中将生成亚硝胺，它是公认的致癌物质，有关国家对乳胶制品中亚硝胺含量已提出了严格的限制标准。基于化学硫化上述的弊端，国内外相关部门的学者，一直致力于寻找替代的方法，辐射硫化应运而生【1】。 日本原子能所高崎辐射化学研究所于1999年建成了用于辐射硫化研究的低能电子加速器装置，这台低能加速器的电压为250kV、束流为10mA【1】。我公司先后有6名科技人员赴日进修，其中3名在进修期间得到了幕内惠三博士的悉心指导，在2.5kW的低能电子加速器上成功地进行了工艺条件试验，获得了宝贵的参数，为实现工业应用创造了条件。 我公司于2007年建成了一座天然橡胶乳液辐射硫化装置，并使用该装置进行了系列研究，为工业化生产提供可靠的依据。 2. 天然橡胶乳液辐射硫化的工艺流程 天然橡胶乳液辐射硫化的工艺主要由配料、辐射硫化、离心浓缩三部分组成，其工艺流程见图1： 图1 辐射硫化工艺流程示意图 * 辐射硫化胶乳 ** 低水溶性蛋白辐射硫化胶乳 3. 原材料和试验方法 3.1 原材料 (1) 天然橡胶乳液：DRC60%, 泰国； (2) 浓氨水：20.5％，太仓市周氏化学试剂有限公司； (3) 氢氧化钾，纯度95％，国药集团化学试剂有限公司； (4) 丙烯酸正丁酯（n-BA），国药集团化学试剂有限公司； (5) 聚乙烯醇（PVA）, 聚合度500，醇解度88％，山西三维集团； (6) 纯水，自制； (7) 消泡剂 ,BYK-022，德国。 3.2 主要设备及仪器 低能电子加速器EBS-300-15：300kV , 50mA, 由中日联合研制； 测厚计：JC－1010，江都市精诚测试仪器厂； 冲片机：CP－25，江都市试验机械厂； 电子式橡胶拉力机：XLD－A型，长春第二试验机厂； 乳胶分离机：JRDR409CC-00，南京绿洲机器厂； 高速冷冻离心机：GL-20G-Ⅱ，上海安亭科学仪器厂； 紫外可见光分光光度计：UV755B，上海精密科学仪器有限公司； 3.3辐射硫化乳液的配料方法 在搅拌条件下，将氢氧化钾溶液（浓度10％）、氨水（浓度0.75％）、敏化剂n-BA依次按一定比例添加到天然橡胶乳液中，另加适量的消泡剂，搅拌均匀，按要求将天然橡胶乳液的浓度从约60％DRC稀释至所需的浓度。 3.4 天然橡胶乳液辐射硫化方法 采用循环方式进行辐照。循环系统由进料计量泵、卸料计量泵、循环储罐和反应器组成，乳液由进料计量泵从循环储罐吸出送入反应器，乳液在反应器中进行辐射交联，后由卸料计量泵送回循环储罐，搅拌机转速为90r/min，乳液辐射硫化后在循环罐进口处取样。 做对比试验时，使用伽玛辐照装置进行辐射硫化对比试验。 3.5辐射硫化天然橡胶胶膜的制备 取25ml TSC30％左右的辐射硫化胶乳，倾倒于16×18cm四周有凸边的平板玻璃上，在室温下自然晾干至透明，将胶膜从玻璃板上揭下，涂抹隔粘剂后，在65－70℃的烘箱中烘2小时，干燥后放入干燥器备用。胶膜的厚度控制在0.3－0.4mm。 3.6拉伸强度的测定 使用切片机将橡胶胶膜裁切成哑铃状试样，依照GB/T528-1998标准测定其断裂拉伸强度与扯断伸长率。 3.7 胶膜中水溶性蛋白质含量的测定 水溶性蛋白质含量的测定依照化工行业标准HG/T 3645-1999：天然橡胶手套