胶乳化学与工艺

1、胶乳化学与工艺 绪论 1、什么是胶乳？按和用途分可将胶乳分为哪几种？ 高聚物粒子分散在水介质中所形成的具有一定稳定性的胶体分散体系。按及用途分：天然胶乳、合成胶乳、人造胶乳。 2、胶乳工业有什么优缺点？ 优点：1）工艺过程简单，不需重型设备，投资省，能耗低 2）易实现连续化、自动化生产，生产效率高 3）工作环境好，安全无毒，污染小，劳动强度低 4）没有焦烧危险，适于不耐高温的橡胶复合材料的制备 5）可以在胶体体系不变的情况下进行预硫化 6）橡胶分子未受破坏，制品保持高聚物原有的优良性能 缺点：1）含有大量的水，使用和运输不方便 2）易受环境影响，变异性大，加工过程及产品质量难控制 3）半成品脱

2、水干燥困难，干燥后收缩大 4）胶乳补强及防老化相对较困难 3、天然胶乳的发展经历了哪四个阶段？ 1）新鲜胶乳自然凝固制造产品 2）胶乳凝固物溶解成溶液制造产品 3）鲜胶乳配合成型制造产品 4）浓缩胶乳配合成型制造产品 4、如何解决天然胶乳蛋白质过敏问题？ 1）降低n r l中可溶性蛋白质含量 2）切断蛋白质传播途径 3）寻找不含蛋白质的替代胶乳 5、如何解决乳胶制品硫化时产生亚硝胺问题？ 1）采用过氧化物或者辐射硫化 2）尽可能不用能产生亚硝胺的配合剂 6、胶乳产品有哪两大类 胶乳的产品主要有纯胶制品和复合制品（或非纯胶制品）两大类 7、胶乳纯胶制品按照生产方法可分为哪几种？ 浸渍制品、海绵制

3、品、压出制品、模铸制品 第一章原料胶乳 1.天然胶乳主要产自什么植物？橡胶粒子中的橡胶烃是什么？ 三叶橡胶树；其主要成分橡胶烃为异戊二烯的顺式-聚合物 2.天然胶乳按照和用途可分为哪几种？ 通用胶乳、特种胶乳、改性胶乳 3.新鲜天然胶乳由哪些成分组成？高速离心处理后天然胶乳自上而下各是什么成分？各呈什么色？ 橡胶烃、水、非橡胶成分； 1）白色的橡胶粒子层，主要由橡胶粒子和少量的水组成 2）橙黄色的粘性体或f w（弗林-威斯林）粒子层，蛋白质和类脂化合物的复合体 3）透明的乳清（或浆液），含有小粒径胶粒及可溶性蛋白质、脂肪酸、无机盐和糖类。 4）黄灰色的明胶状物质，黄色体 4.天然胶乳中橡胶粒子

4、由哪几层组成？各是什么成分？ 最外层：由吸附的蛋白质、类脂及脂肪酸组成，能保持胶粒的分散状态，称为保护层； 中间层：是由聚合度较大、不溶于乙醚而可能还具有支链或交联结构的固体或凝胶体的橡胶烃聚集而成，称为凝胶层； 最内层：由聚合度较小、能溶于乙醚的粘稠的液体橡胶烃聚集而成，称为溶胶层。 5.天然胶乳中蛋白质分布在哪些地方？有什么作用？ （1）1/5吸附在胶粒表面（2）2/3溶解在乳清中（3）余下与黄色体、粘性体结合在一起 作用：1）吸附在胶粒表面形成保护层，使胶粒稳定的分散在水介质中，防止橡胶粒子被氧化，延缓 老化 2）其水解产物氨基酸能促进硫化 3）氮含量会影响胶膜的物理机械性能，如定伸应力

5、增加、生热增加、电性能降低等 4）被细菌和酶分解成乳酸，使胶乳稳定性下降，甚至凝固 5）残留在制品中，使制品易吸潮、发霉，降低电绝缘性 6）可溶性蛋白质可能对人体的皮肤和组织有刺激作用，产生过敏反应 6.天然胶乳中类脂化合物对胶乳稳定性和胶膜性能有何影响？ 1）吸附在胶粒表面的类脂能提高胶乳的稳定性； 2）类脂化合物水解产生的高级脂肪酸，能提高胶乳的机械稳定性；产生的低级脂肪酸能降低胶乳的稳定性； 3）磷脂的水解产物-胆碱能促进橡胶硫化； 4）甾醇、磷脂、蜡是天然的防老剂； 5）脂肪酸为橡胶天然的软化剂和活化剂。 7.新鲜天然胶乳为什么会自然凝固？ 细菌和酶引起胶乳中非橡胶物质发生变化的结果。

6、 8.天然胶乳密度与胶乳中橡胶烃含量有什么关系？ 新鲜胶乳的相对密度约在0.9 6-0.9 8之间，由乳清的相对密度（1.0 2）和橡胶烃的相对密度（0.9 1 4）决定。胶乳的相对密度愈小，胶乳中橡胶烃含量愈高。 9.天然胶乳浓度通常用什么表示？ 1）干胶含量2）总固体含量（ts%）3）总干差 1 0.什么是总干差？有什么物理意义？ 总干差：总固体含量与干胶含量之差，表明胶乳中不挥发性非橡胶成分的含量。 1 1.画图表示天然胶乳稳定性与p h值、胶粒表面电荷的关系？ 1 2.什么是结构黏度？天然胶乳为什么有结构黏度？ 结构粘度：胶乳静置时，由于胶粒周围呈定向排列而失去运动自由的水分子增多，而

7、比正常粘度增高的那部分粘度。天然胶乳是一种非牛顿流体，粘度的变异性大，具有结构粘度 1 3.影响胶乳黏度的因素有哪些？各是如何影响的？ 1）胶乳的浓度：浓度高，胶乳的粘度高。ts%达5 0%时，粘度急剧上升，达7 5%时呈浆糊状。 2）温度：温度升高，粘度降低，胶乳浓度越高，粘度受温度影响越大。 3）配合剂：k o h、n a o h对黏度影响较小；z n o、钛白粉、促进剂m b等使胶乳增稠，黏度上 升；增稠剂能明显提高胶乳的黏度，生产中经常采用。 4）胶乳并用：天然胶乳与合成胶乳混合，体系黏度明显升高。 1 4.为什么天然胶乳的表面张力小于纯水的表面张力？如何降低胶乳的表面张力，增加其在纤

8、维织物中的渗透和扩散性？ 天然胶乳粒子表面吸附有蛋白质、高级脂肪酸等表面活性剂，降低了界面能，使其表面张力小于纯水；在胶乳中加入表面活性剂，如湿润剂，可提高胶乳的浸润和渗透能力。 1 5.新鲜天然胶乳、氨保存天然胶乳的p h值各是多少？ 新鲜天然胶乳呈中性，稍偏碱性，p h值在77.2；氨保存胶乳的p h值在1 01 0.5。 1 6.新鲜天然胶乳带什么电荷？新鲜天然胶乳中橡胶粒子带什么电荷？为什么？ 胶乳呈电中性；天然胶乳粒子表面带有负电荷；原因：粒子表面吸附的蛋白质，可以电离水解。 1 7.天然胶乳粒子表面的电位是如何形成的？与哪些因素有关？对天然胶乳稳定性有什么影响？ 1）表面负离子与周

9、围反离子的电势差；2）水合层中水分子定向排列形成的偶极电势差 1 8.影响胶乳稳定性的两个重要的内在因素是什么？ 影响胶乳稳定性的两个最重要的内在因素就是胶乳粒子表面电荷及水合作用。 1 9.天然胶乳的浓缩方法有哪些？简述各方法的工作原理。 离心浓缩膏化浓缩蒸发浓缩电滗浓缩其他浓缩法：过滤法、冷冻法、喷雾法 2 0.延长天然胶乳保存时间可从哪几个方面入手？最常用的保存剂是什么？ 1）加碱提高电位2）加防腐剂或杀菌剂或抑制酶的活性；氨最常用的保存剂。 2 1.加氨水为什么能提高天然胶乳的稳定性？氨保存胶乳有何优缺点？ 原因：1）抑制细菌的生长和酶的活性； 2）能中和细菌和酶分解蛋白质等产生的酸；

10、 3）提高p h值，增加胶粒表面的电动电位； 4）与胶粒表面的高级脂肪酸作用形成铵皂起保护作用； 5）与胶乳中的m g 2+形成铵镁沉淀，降低m g 2+的去稳作用； 6）溶解胶乳中的粘性体，降低胶乳的粘度。 优点：1）易除去，无残留；调节胶乳p h值，满足生产要求； 2）对胶乳的浓缩、加工及制品性能无不良影响； 3）无毒、无其他副作用。 缺点：1）氨有强烈的刺激气味，不利于环保要求； 2）对于抗氨性细菌的防护效果较差； 3）氨对胶乳粒子保护层的蛋白质有缓慢水解的作用； 4）氨对胶乳中的氧化锌用量有影响。 2 2.天然胶乳长途运输应采取哪些防护措施？ 运输设备配备减震、隔热装置。 2 3.什么

11、是磷镁比？对胶乳稳定性有何影响？ 胶乳中的m g 2+/p o 4 3-的比值；磷镁比高，胶乳的稳定性就差 2 4.天然胶乳湿凝胶强度、成膜性如何？ 成膜性能好，湿凝胶强度高，易于硫化。 2 5.合成胶乳通常采用什么方法合成的？合成胶乳工业化生产方法有哪几种？ 乳液聚合法；间歇式乳液聚合法半连续乳液聚合连续乳液聚合法 2 6.合成胶乳与天然胶乳在胶体化学性质上有何异同？ 相同点：与天然胶乳相似，合成胶乳也是稳定的胶体多分散体系，胶粒表面均带有电荷，均有布朗运 动，加入酸、电解质及某些溶剂，通入正电荷均能凝固。 不同点：1）胶体组成：天然胶乳分散相为橡胶粒子，分散介质为乳清；合成胶乳分散相位纯橡

12、胶分 散介质为水； 2）稳定剂：天然胶乳吸附的蛋白质、脂肪酸量少，稳定性由电动电位、水合作用决定；合 成胶乳乳化剂或碱肥皂量多，稳定性由电动电位决定； 3）胶粒大小及分布：天然胶乳粒子大，分布宽，合成胶乳粒子小，分布窄； 4）稳定性：天然胶乳稳定性较好，配合时对分散体稳定性影响小；合成胶乳稳定性比天然 胶乳好，但在配合时易吸附配合剂分散体的稳定剂，使分散体沉降、体系增稠 5）成膜性能：天然胶乳成膜性能好，胶膜干燥快；合成胶乳成膜性能差，干燥慢 2 7.什么是皂覆盖率、皂/胶比？对胶乳稳定性有何影响？ 皂覆盖率：胶粒表面吸附的乳化剂占粒子表面积的百分数；皂/胶比：使干胶含量为1 0 0份的胶乳保

13、持稳定所需要的乳化剂的最低质量份数。该值大，胶乳稳定性差。 2 8.丁苯胶乳为什么不能用浸渍方法制造胶乳制品？ 湿凝胶强度低，不易成膜，不宜制造浸渍制品。 2 9.合成胶乳浓缩前为什么要增大粒径？如何增大粒径？浓缩方法有哪几种？什么是附聚？ 原因：因为胶乳平均粒径越大、分布范围越宽，在给定浓度下的流动性越好。合成胶乳由于粒子小，粒径分布又窄，浓缩时当t s%不到5 0%时已极其粘稠，很难进一步提高浓度；因此通常先增大粒子再浓缩。 粒子增大技术附聚。 浓缩方法：膏化法、蒸发法； 附聚：小粒子相互吸附，聚集融合成较大粒子的过程。 3 0.胶乳羧基化后哪些性能会改善？ 1）胶乳具有很高的稳定性； 2

14、）羧基赋予胶乳较高的化学活性，易于交联； 3）成膜性能好，胶膜强度高。被广泛应用于浸渍制品（耐油手套）。 4）胶乳具有良好的粘合性，粘合强度高，易渗进纤维中，稳定性高，能承受加工中的剪切作用 5）与颜料相溶性好，耐油、耐燃性能好，可用于耐油涂料，胶粘剂及皮革处理。 3 1.人造胶乳制造方法有哪些？i r l、i i r l、p u l、e p d m l各采用什么方法生产？ 制备方法：溶液乳化法熔融乳化法粉末再乳化法；i r l、i i r l采用溶液乳化法，p u l采用溶液乳化法、保护异氰酸酯法、预聚物法、自乳化法，e p d m l溶液乳化法 3 2.人造胶乳中的溶剂如何除去？人造胶乳浓

15、缩方法有哪几种？ 蒸发法可除溶剂；离心法、膏化法、蒸发法 3 3.为什么说天然胶乳具有相对稳定性？影响胶乳稳定性的因素有哪些？ 胶乳是热力学不稳定体系，但在粒子电荷产生的静电斥力、水合作用及布朗运动等作用下又稳定。内在因素：粒子表面电荷、水合作用；外在因素：机械力、配合剂、电解质、温度、溶剂 3 4.什么是胶乳的机械稳定性？机稳性用什么表示？影响因素有哪些？为什么天然胶乳长时间搅拌会凝固？ 胶乳抵抗机械搅拌而不凝固的能力称为胶乳机械稳定性； 用从开始搅拌到胶乳凝固所需搅拌时间来表示； 影响因素：胶乳粒径、胶乳组分、稳定剂种类、配合剂、保存时间 3 5.什么是胶乳的化学稳定性？天然胶乳中加入z

16、n o为什么会降低稳定性？z n o稳定性用什么表示？ 胶乳抵抗化学物质而不凝固的能力称化学稳定性； zno引起胶乳稳定性下降的原因：（1）与胶乳中的氨反应形成二价锌氨络离子，压迫双电层，使电位下降（2）锌氨络离子与胶乳中低级脂肪酸反应生成可溶性锌盐，加热分解释放出锌离子，锌离子再与胶粒表面的高级脂肪酸反应形成不溶性锌皂，破坏保护层（3）不溶性锌皂减弱粒子的布朗运动。 zno稳定性用黏度变化来反映 3 6.酸、碱、盐、脱水溶剂、温度对阴离子胶乳稳定性有何影响？ （1）酸：阴离子胶乳中缓慢加入酸，胶乳稳定性下降至凝固 （2）碱：阴离子胶乳中加入碱，p h值提高，稳定性变好；若 （3）盐：阴离子胶

17、乳中加入盐会降低胶乳稳定性，甚至凝固，取决于盐中金属离子化合价，一价盐 胶凝速度慢，三价金属盐胶乳瞬间凝固，二价金属盐胶凝速度适中； （4）脱水溶剂：加入酒精、氯仿、丙酮等溶剂，胶乳会失去稳定而凝固； （5）温度：胶乳在受到高温或低温作用时稳定性会下降； 3 7.胶乳失稳有哪些表现？如何使胶乳失去稳定性而凝固？ 聚集、聚结、胶凝、凝固；去稳： 1）微生物分解蛋白质等放出酸； 2）加酸、水溶性金属盐； 3）插入电极； 4）机械搅拌； 5）加热或冷冻胶乳； 6）加脱水溶剂 3 8.胶乳改性方法有哪些？什么是共附聚？ 改性方法：胶乳共混、胶乳共附聚、化学改性、 种子聚合；共附聚：不同胶乳混合，聚合物

18、颗粒不是各自独立分散在混合的胶乳中，而是一种胶乳的颗粒附聚到另一胶乳颗粒的表面，形成多相的颗粒 第二章胶乳制品配方设计 1.胶乳配合剂有哪两大类？ 通用配合剂、专用配合剂 2.胶乳专用配合剂有哪几类？ 相界面调节剂、水相调节剂、表面处理剂、其他配合剂 3.什么是表面活性剂？其作用是什么？可分为哪几大类？ 降低界面自由能的物质，由亲油基和亲水基组成。 作用：降低体系的界面张力，起到稳定、湿润、渗透、乳化、消泡的作用； 表面活性剂分为离子型、非离子型，离子型又分为阴离子型、阳离子型、两性离子型 4.胶乳相界面调节剂有哪些品种？ 分散剂、乳化剂、稳定剂、湿润剂、起泡剂、发泡剂、稳泡剂、消泡剂、抗泡剂

19、、抗蹼剂 5.什么是稳定剂、分散剂、乳化剂、凝聚剂、湿润剂、增稠剂、膏化剂、附型剂、发泡剂、起泡剂、稳泡剂、消泡剂、抗泡剂、抗蹼剂？各在什么场合下使用？ 稳定剂：加入到胶乳体系中增加胶粒表面电荷、保护层、水合度，提高胶乳稳定性的物质。 分散剂：吸附在液固界面，能显著降低液固界面自由能，使固体颗粒均匀且稳定地分散在水中的物质。 乳化剂：吸附在液-液界面，能显著降低液-液界面自由能，使两种不相溶混的液体形成均匀而稳定乳 浊液的物质。 凝聚剂：加入到胶乳中，使胶乳由液态转变为凝块、半刚性凝胶的物质。 湿润剂：增加水对固体物质的湿润能力或增加胶乳对织物渗透和扩散能力的物质。 增稠剂：加入到胶乳中增加胶乳黏度，减小流动性的物质。 膏化剂：加入到胶乳中，减小胶粒布朗运动，使胶乳粒子聚集而上浮的物质。 附型剂：提高浸渍模型上凝固剂附着量的物质。 发泡剂：加入到胶乳中，加热能分解释放出气体，使胶乳产生泡孔的物质。 起泡剂：加入到胶乳中，使胶乳在机械搅拌下产生相对稳定泡孔的物质。 稳泡剂：使胶乳泡沫保持稳定的物质。 消泡剂：使胶乳中气泡不能继续稳定存在下去的物质。 抗泡剂：加入到胶