專利名稱：甘氨酸在橡膠硫化、補(bǔ)強(qiáng)和防老化方面的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及甘氨酸的應(yīng)用，具體涉及甘氨酸提高橡膠硫化速率、增強(qiáng)橡膠硫化膠的拉伸強(qiáng)度和提高橡膠抗老化性能的新用途，屬于橡膠生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
橡膠，分為天然橡膠與合成橡膠兩種。本發(fā)明所述的天然橡膠是巴西三葉橡膠樹所產(chǎn)的鮮膠乳經(jīng)凝固、熟化、壓皺、造粒、干燥而制得。
巴西三葉橡膠樹所產(chǎn)的鮮膠乳一般稱為天然鮮膠乳。天然鮮膠乳的成分非常復(fù)雜，除橡膠烴外，還含有幾十種其它物質(zhì)，即非橡膠物質(zhì)，這些物質(zhì)約占膠乳重的5%。雖然這些非橡膠物質(zhì)所占膠乳份量不多，但對(duì)膠乳和制得橡膠的性質(zhì)都有不同程度的影響。通常將這些非橡膠物質(zhì)分為以下幾大類
(I)蛋白質(zhì)。鮮膠乳的蛋白質(zhì)含量約占膠乳重的1%_2%，其中約有20%分布在橡膠粒子的表面，是膠粒保護(hù)層的重要組成物質(zhì)，約20%存在于膠乳底層部分的液體中，其余部分則溶于乳清中。在制膠生產(chǎn)過程中，膠乳中一部分蛋白質(zhì)隨乳清流走，剩下的則仍然留在橡膠里。蛋白質(zhì)除了對(duì)膠乳的穩(wěn)定性有影響外，還對(duì)橡膠的性能也有較大的影響。一方面，蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物可以促進(jìn)橡膠的硫化，提高橡膠的定伸強(qiáng)力，延緩橡膠的老化，使橡膠制品耐用。另ー方面，它又具有較強(qiáng)的吸水性，能増加橡膠制品的吸水性和傳電性，容易使橡膠制品發(fā)霉和不利于制作絕緣性的電エ器材。(2)類脂物。鮮膠乳中的類脂物主要是脂肪、蠟類、留醇、留醇脂和磷酷。這些類脂物都不溶于水，主要分布在橡膠相中，少量存在于膠乳底層和黃色體中。類脂物在膠乳中的含量約0. 9%，大部分是磷酯(約70%)。膠乳磷酯的表面活性度很高，在橡膠粒子表面，它和蛋白質(zhì)結(jié)合在一起形成一層很薄的混合膜，鮮膠乳能保持膠體的穩(wěn)定性就是這個(gè)原因。氨保存膠乳在貯存過程中機(jī)械穩(wěn)定性的提高，是由于膠乳中類脂物中的脂肪酸與氨反應(yīng)生成了銨皂，在膠粒表面形成保護(hù)膜的結(jié)果。(3)丙酮溶物。膠乳中能溶于丙酮的物質(zhì)統(tǒng)稱為丙酮溶物。上述類脂物中除磷酯外幾乎都溶于丙酮，屬于丙酮溶物，在鮮膠乳中的含量約為1% 2%。丙酮溶物中含有脂肪酸50%以上，當(dāng)橡膠塑煉時(shí)，起軟化作用，使橡膠容易獲得可塑性，同時(shí)丙酮溶物對(duì)橡膠有防老化的作用。(4)水溶物。水溶物在膠乳中的含量約1%_2%，主要分布在乳清中。糖類在細(xì)菌的作用下容易分解產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸，主要是こ酸還有少量的甲酸和丙酸。揮發(fā)脂肪酸的含量升高，膠乳的穩(wěn)定性就會(huì)降低，甚至自然凝固。(5)無(wú)機(jī)鹽。鮮膠乳中無(wú)機(jī)鹽的含量約0. 3% 0. 7%。鮮膠乳中的無(wú)機(jī)離子，大部分分布在乳清中，少量銅、鉀離子，可能還有鐵離子與橡膠粒子相連，大量的鎂離子則存在于膠乳的底層。此外，膠乳中還存在著多種細(xì)菌和酶。在天然鮮膠乳的凝固、凝塊的熟化、壓皺、造粒等過程中，膠乳中的非橡膠成分大部分隨乳清排走，保留在干膠中只有小部分，但這小部分非橡膠成分對(duì)橡膠性能的影響極大，如果除去天然橡膠中的非橡膠成分，其性能則大幅下降。由于制膠エ藝的不同，最后保留在干膠中的非橡膠成分的種類和含量存在很大差異，造成天然橡膠性能的不一致。合成橡膠則是經(jīng)單體的合成和精制、聚合過程及橡膠后處理而得。合成橡膠不含天然橡膠所具有的非橡膠成分，其綜合性能明顯不如天然橡膠。老化是橡膠等高分子材料中存在的一種較為普遍的現(xiàn)象，它會(huì)使橡膠的性能劣化，影響橡膠制品的使用價(jià)值及使用壽命，橡膠防護(hù)體系是延緩橡膠的老化，延長(zhǎng)制品的使用壽命。橡膠防護(hù)體系主要是防老劑，防老劑型按作用原理可分為化學(xué)防老劑和物理防老齊IJ;按防護(hù)的目標(biāo)分為抗氧劑、護(hù)臭氧劑、光屏蔽劑、金屬鈍化劑等，也可按化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。為了改善橡膠的性質(zhì)，研究人員一直在堅(jiān)持不懈進(jìn)行研究。甘氨酸又名氨基こ酸。甘氨酸是氨基酸系列中結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，人體非必需的ー種氨基酸，在分子中同時(shí)具有酸性和堿性官能團(tuán)，在水溶液中為強(qiáng)電解質(zhì)，在強(qiáng)極性溶劑中溶解度較大，基本不溶于非極性溶劑，而且具有較高的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)，通過水溶液酸堿性的調(diào)節(jié)可以使甘氨酸呈現(xiàn)不同的分子形態(tài)。 甘氨酸主要用作絡(luò)合滴定指示劑，色層分析用試劑，緩沖劑，比色法測(cè)定氨基酸時(shí)作標(biāo)準(zhǔn)溶液，可作制備組織培養(yǎng)基，在有機(jī)合成和生物化學(xué)中用作生化試劑和溶剤。上述論述內(nèi)容目的在于向公眾介紹可能與下面將被描述和/或主張的本發(fā)明的各個(gè)方面相關(guān)的技術(shù)的各個(gè)方面，相信該論述內(nèi)容有助于為公眾提供背景信息，以有利干更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面，因此，應(yīng)了解是以這個(gè)角度來(lái)閱讀這些論述，而不是承認(rèn)現(xiàn)有技木。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供甘氨酸在橡膠硫化、補(bǔ)強(qiáng)和防老化方面的應(yīng)用，甘氨酸作為ー種新型的橡膠硫化促進(jìn)劑和/或補(bǔ)強(qiáng)劑和/或防老劑，可提高橡膠硫化過程的硫化速率，同時(shí)提高橡膠制品的拉伸強(qiáng)度及抗老化性能。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
甘氨酸作為ー種新型的橡膠硫化促進(jìn)劑和/或補(bǔ)強(qiáng)劑和/或防老劑。橡膠初加工方法，在橡膠初加工過程中添加甘氨酸，甘氨酸的加入重量占橡膠重量的 0. 01% —1%。橡膠制品生產(chǎn)方法，在橡膠制品生產(chǎn)過程中添加甘氨酸，甘氨酸的加入量占橡膠的 0. 01%—1%。所述橡膠為天然橡膠或合成橡膠或混合橡膠。所述的甘氨酸為生化試劑級(jí)或醫(yī)藥級(jí)或食品級(jí)或エ業(yè)級(jí)。本發(fā)明的有益效果是隨著甘氨酸的加入，橡膠的硫化速率明顯加快，同時(shí)橡膠制品的拉伸強(qiáng)度大幅提高和抗老化性能明顯改善。本發(fā)明有益效果可以通過下述實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)出來(lái)
配方天然橡膠100份，甘氨酸0. 20份，硫黃3. 50份，硬脂酸0. 50份，氧化鋅6. 00份，促進(jìn)劑MBT (硫醇基苯并噻唑,2-Mercaptobenzothiazole) 0. 50份(按重量份計(jì))。所述的天然橡膠是氮含量為0. 012% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))、雜質(zhì)含量為0. 004% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的高純度天然橡膠，所述的甘氨酸是生化試劑級(jí)。高純度天然橡膠在溫度為45°C -55°C的開煉機(jī)進(jìn)行塑煉，門尼粘度達(dá)到60 [ML(1+4) IOO0C ]時(shí)出料。經(jīng)過塑煉的橡膠在混煉機(jī)上進(jìn)行混煉,按上述硫化體系并按順序加入硫化促進(jìn)劑和甘氨酸、防老劑、氧化鋅、硬脂酸、硫黃，待這些配合劑混合均勻后出料，期間混煉機(jī)的輥溫控制在45°C -55°C。所得的混煉膠用無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀在140°C進(jìn)行硫化特性試驗(yàn)，得到其起始硫化時(shí)間(tsl)為3. 72分鐘，正硫化時(shí)間(t9CI)為33. 10分鐘，經(jīng)計(jì)算其硫化速率為3. 40?；鞜捘z在100噸140°C的平板硫化機(jī)進(jìn)行硫化，制備硫化膠試片，硫化時(shí)間按硫化儀確定的正硫化時(shí)間33. 10分鐘。制備的試片經(jīng)裁成啞鈴形試片在電子拉力機(jī)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，同時(shí)這些啞鈴形試片的一部分在100°C的熱空氣老化箱老化24小時(shí)，然后在電子拉力機(jī)上進(jìn)行拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)。老化前拉伸試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度13. 9MPa，扯斷伸長(zhǎng)率1061% ;老化后拉伸試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度0. 92MPa，扯斷伸長(zhǎng)率963%。經(jīng)計(jì)算老化系數(shù)為0. 060。
對(duì)照試驗(yàn)除不添加甘氨酸外，所有試驗(yàn)條件均相同，對(duì)照樣的起始硫化時(shí)間(tsl)為3. 68分鐘，正硫化時(shí)間(t9CI)為35. 42分鐘，經(jīng)計(jì)算其硫化速率為3. 15 ;對(duì)照樣的老化前拉伸試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度11. 4MPa、扯斷伸長(zhǎng)率1083%，老化后拉伸試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度0. 94MPa、扯斷伸長(zhǎng)率470%。經(jīng)計(jì)算老化系數(shù)為0. 036。由上述對(duì)照實(shí)驗(yàn)可知，高純度天然橡膠中加入甘氨酸后，其硫化速率比對(duì)照樣提高了 7. 9%，拉伸強(qiáng)度提高了 21. 9%,硫化膠的老化系數(shù)較對(duì)照樣提高了 66. 7%，橡膠制品的抗老化性能明顯改善。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的描述，需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。實(shí)施例I
橡膠制品生產(chǎn)方法，在I千克的天然橡膠中，與填料(如碳黑或白碳黑)、硬脂酸、氧化鋅、硫化促進(jìn)劑、防老劑、硫黃等其它配合劑一道，在混煉過程中加入0. 2克的甘氨酸，混煉均勻后經(jīng)硫化制成橡膠制品。操作步驟天然橡膠在溫度為45°C _55°C的開煉機(jī)進(jìn)行塑煉，在其門尼粘度達(dá)到60[ML (1+4) IOO0C ]時(shí)出料。經(jīng)過塑煉的橡膠在混煉機(jī)上進(jìn)行混煉,并按順序加入硫化促進(jìn)劑和甘氨酸、防老劑、氧化鋅、硬脂酸、各種填料，經(jīng)過一段時(shí)間的混煉后加入硫黃，待這些配合劑混合均勻后出料，期間混煉機(jī)的輥溫控制在45°C -55°C。經(jīng)過混煉的橡膠再進(jìn)行壓延、壓出、成型，在140°C的硫化機(jī)進(jìn)行硫化(最適宜硫化時(shí)間可先用硫化儀確定)制成橡膠制品。實(shí)施例2
橡膠制品生產(chǎn)方法，在I千克的合成橡膠中，與填料(如碳黑或白碳黑)、硬脂酸、氧化鋅、硫化促進(jìn)劑、防老劑、硫黃等其它配合劑一道，在混煉過程中加入0. 5克的甘氨酸，混煉均勻后經(jīng)硫化制成橡膠制品。合成橡膠的品種較多，每種合成橡膠的操作條件不盡一祥，如下以聚異戊ニ烯橡膠的操作步驟為例。操作步驟聚異戊ニ烯橡膠的門尼粘度低于60 [M (1+4)100°C ]時(shí)不需要塑煉，需要塑煉的聚異戊ニ烯橡膠先在輥溫為50°C -60°C小輥距的開煉機(jī)上薄通1-2次，待膠片包輥后稍微調(diào)大輥距繼續(xù)塑煉2分鐘左右，使橡膠在輥筒表面形成連續(xù)光澤膠片即可。經(jīng)過塑煉的橡膠在混煉機(jī)上進(jìn)行混煉，并按順序加入硫化促進(jìn)劑和甘氨酸、防老劑、氧化鋅、硬脂酸、各種填料，經(jīng)過一段時(shí)間的混煉后加入硫黃，待這些配合劑混合均勻后出料，期間混煉機(jī)的輥溫控制在40°C _50°C。經(jīng)過混煉的橡膠再進(jìn)行壓延、壓出、成型，在140°C的硫化機(jī)進(jìn)行硫化(最適宜硫化時(shí)間可先用硫化儀確定)制成橡膠制品。實(shí)施例3
橡膠制品生產(chǎn)方法，在I千克的天然橡膠和I千克的合成橡膠組成的混合橡膠中，與其它配合劑一道，在混煉過程中加入2克的甘氨酸，混煉均勻后經(jīng)硫化制成橡膠制品。
由天然橡膠和合成橡膠組成的混合橡膠中，大部分的合成橡膠都能與天然橡膠具有很好的相容性，并用效果非常好。而合成橡膠的品種較多，每種合成橡膠與天然橡膠組成的混合橡膠的操作條件不盡一祥，如下以聚異戊ニ烯橡膠與天然橡膠組成的混合橡膠的操作步驟為例。操作步驟先將兩種橡膠分別塑煉停放，然后在混煉機(jī)上使天然橡膠的塑煉膠包輥，加入15%的聚異戊ニ烯橡膠塑煉膠互混，待均勻后加入剰余的聚異戊ニ烯橡膠塑煉膠放寬輥距進(jìn)行參合，直到聚異戊ニ烯橡膠固有的白色消失為止。按順序加入硫化促進(jìn)劑和甘氨酸、防老劑、氧化鋅、硬脂酸、各種填料，經(jīng)過一段時(shí)間的混煉后加入硫黃，待這些配合劑混合均勻后出料，期間混煉機(jī)的輥溫控制在40°C _50°C。經(jīng)過混煉的橡膠再進(jìn)行壓延、壓出、成型，在140°C的硫化機(jī)進(jìn)行硫化(最適宜硫化時(shí)間可先用硫化儀確定)制成橡膠制品。實(shí)施例4
橡膠初加工方法，I千克經(jīng)過初歩干燥的天然橡膠，在后處理機(jī)上加入I克的甘氨酸，經(jīng)過后處理的天然橡膠經(jīng)稱量、壓包，制成天然生膠。實(shí)施例5
橡膠初加工方法，I千克經(jīng)過初歩干燥的合成橡膠，在后干燥機(jī)(或后處理機(jī))上加入2克的甘氨酸，然后稱量、壓包，制成合成橡膠生膠。上面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?？傊景l(fā)明雖然例舉了上述優(yōu)選實(shí)施方式，但是應(yīng)該說明，雖然本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種變化和改型，除非這樣的變化和改型偏離了本發(fā)明的范圍，否則都應(yīng)該包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.甘氨酸在橡膠硫化、補(bǔ)強(qiáng)和防老化方面的應(yīng)用，其特征在于甘氨酸作為ー種新型的橡膠硫化促進(jìn)劑和/或補(bǔ)強(qiáng)劑和/或防老劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甘氨酸在橡膠硫化、補(bǔ)強(qiáng)和防老化方面的應(yīng)用，其特征在于在橡膠初加工過程中添加甘氨酸，甘氨酸的加入量占橡膠總重量的O. 01% —1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甘氨酸在橡膠硫化、補(bǔ)強(qiáng)和防老化方面的應(yīng)用，其特征在于在橡膠制品生產(chǎn)過程中添加甘氨酸，甘氨酸的加入量占橡膠總重量的O. 01% —1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的甘氨酸在橡膠硫化、補(bǔ)強(qiáng)和防老化方面的應(yīng)用，其特征在于橡膠初歩干燥后，在后處理時(shí)添加甘氨酸，經(jīng)過后處理的橡膠經(jīng)稱量、壓包，制成橡膠生膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的甘氨酸在橡膠硫化、補(bǔ)強(qiáng)和防老化方面的應(yīng)用，其特征在于在橡膠混煉過程中加入甘氨酸，混煉均勻后經(jīng)硫化制成橡膠制品。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3任意一項(xiàng)所述的甘氨酸在橡膠硫化、補(bǔ)強(qiáng)和防老化方面的應(yīng) 用，其特征在于所述的甘氨酸為生化試劑級(jí)或醫(yī)藥級(jí)或食品級(jí)或エ業(yè)級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3任意一項(xiàng)所述的甘氨酸在橡膠硫化、補(bǔ)強(qiáng)和防老化方面的應(yīng)用，其特征在干所述橡膠為天然橡膠或合成橡膠或混合橡膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了甘氨酸在橡膠硫化、補(bǔ)強(qiáng)和防老化方面的應(yīng)用。其使用方法一在橡膠初加工過程中添加甘氨酸，甘氨酸的加入量占橡膠總重量的0.01%—1%；其使用方法二在橡膠制品生產(chǎn)過程中添加甘氨酸，甘氨酸的加入量占橡膠的0.01%—1%。本發(fā)明可提高橡膠硫化過程的硫化速率，同時(shí)提高橡膠制品的拉伸強(qiáng)度及抗老化性能。
文檔編號(hào)C08L21/00GK102850580SQ20121035871
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者張北龍, 鄧維用, 黃紅海, 丁麗 申請(qǐng)人:中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所