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不同稳定剂对天然胶乳稳定性的影响

2023-11-11赵立广宋亚忠李建伟王岳坤陈施显邓大雨桂红星

热带作物学报 2023年10期
关键词:酸钾胶乳热稳定性

赵立广,陈 松,宋亚忠,丁 丽,李建伟,王岳坤,陈施显,邓大雨,桂红星*

1. 中国热带农业科学院橡胶研究所,海南海口 571101;2. 海南省天然橡胶栽培与加工工程研究中心,海南海口 571101;3. 海南省高性能天然橡胶材料工程重点实验室,海南海口 571101;4. 阳江市新特体育科技用品有限公司,广东阳江 529931;5. 海南国际商业航天发射有限公司,海南文昌 571300

天然胶乳综合性能优异,广泛应用于手套、避孕套、海绵、导尿管、气球等多种乳胶制品行业中,其良好的稳定性和工艺操作性,对其生产应用至关重要[1]。天然胶乳的稳定性包括机械稳定性、化学稳定性和热稳定性。天然胶乳用于制造各种乳胶制品时,必须具有较高的稳定性,以便能抵抗离心、搅拌、长途运输等操作过程中机械力以及化学助剂的去稳定性作用[2]。因此,维持天然胶乳的稳定性对乳胶制品的生产应用具有重要现实意义。近年来,随着低氨、无氨浓缩胶乳在生产应用中的快速推广,也暴露出低氨、无氨浓缩胶乳的一系列问题,包括胶乳稳定性差、硫化速度慢、湿凝胶强度低等问题,这些均与胶乳中稳定剂的使用有关,因此有必要开展稳定剂对低氨、无氨浓缩胶乳性能影响的调控分析。

天然胶乳是一种水包油型的胶体分散体系,主要是橡胶粒子分散在水和非胶物质介质中,胶体粒子同时存在布朗运动、扩散和沉降3种作用,具有较高的动力学稳定性和热力学不稳定性。天然胶乳的聚集稳定性比较差,容易胶凝,胶凝过程是从分层开始不断絮凝、聚结到相分离的变化过程[3]。天然胶乳橡胶粒子粒径的变化可以在一定程度上表征天然胶乳的稳定性。橡胶粒子粒径大小与胶乳稳定性的关系比较复杂,通常稳定剂能提高橡胶粒子表面电荷和双电层厚度,粒子粒径越大,胶乳稳定性越高;而离子型表面活性剂会引入一部分电解质,导致胶乳中离子强度增高,压缩双电层,橡胶粒子变小,稳定性降低,促使橡胶粒子之间出现粘连形成聚集体即凝胶,导致检测结果偏高;此外,胶乳中加入分散剂提高分散度,抑制橡胶粒子之间的粘连,降低橡胶粒子粒径,但稳定性升高[3]。

凡能增强胶粒表面电荷、保护层、水合度以免胶乳产生凝固的物质均称为稳定剂,主要包括无机碱、表面活性剂和磷酸盐等物质。碱性物质能提高胶乳的pH,使其远离蛋白质等电点,提高橡胶粒子的zeta电位和势能峰,还可中和挥发性脂肪酸。但碱过量会加速蛋白质水解,同样会降低胶乳的稳定性。表面活性剂能显著降低液体二相间界面张力,提高橡胶粒子水合度和势能峰,生产上一般都采用阴离子型表面活性物质——高级脂肪酸皂来提高胶乳的机械稳定性(MST)[4]。天然胶乳非胶组分中含有大量的表面活性剂类物质,远远高于生产中外加的稳定剂用量[5],构成了天然胶乳稳定性的基础。在这些非胶组分中,蛋白质[6-7]、类脂物[2,8]、丙酮溶物[9-10]均能提高天然胶乳的稳定性,相反,水溶物、无机盐、酶和细菌会破坏胶乳的稳定性[3,11-12]。通过国产浓缩胶乳与进口浓缩胶乳对比研究表明,进口浓缩胶乳橡胶粒子粒径较大,非胶组分尤其是金属离子含量较低,zeta电位绝对值较高,胶乳稳定性较高[13]。氨和氧化锌是浓缩胶乳常用的保存剂成分,其中,氧化锌用量较高时,胶乳的机械稳定性和热稳定性较低[14];氨含量越高,胶乳的机械稳定性和热稳定性则越高。李婧等[2]研究表明,天然胶乳中氨含量较低时,机械稳定性很难大幅度提升。因此,浓缩胶乳稳定性的调控比较复杂,当前的浓缩胶乳稳定性调控研究主要集中在高氨浓缩胶乳的生产和制品加工等方面,与多次离心纯化浓缩胶乳的研究结果存在一些差别[15],更难以用于快速发展的低氨和无氨浓缩胶乳的生产指导。

鲜胶乳的稳定性对浓缩胶乳至关重要,避孕套、探空气球等高端制品对鲜胶乳原材料的性能要求较高。因此,本研究补充了鲜胶乳稳定性的调控。与高氨浓缩胶乳相比,低氨浓缩胶乳碱度值较低,而无氨浓缩胶乳通常采用KOH等强碱来代替氨提高pH和稳定性,由于KOH为强碱,用量通常较低,因此低氨、无氨浓缩胶乳碱度值明显低于高氨浓缩胶乳。本研究以约0.1%氨用量的超低氨浓缩胶乳的稳定性调控为基础,研究KOH、氨2种无机碱和SDS、月桂酸钾2种高级脂肪酸皂类表面活性剂对超低氨浓缩胶乳稳定性的影响,研究结果对低氨、无氨浓缩胶乳的生产具有一定的指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料

天然胶乳,由中国热带农业科学院试验场制胶厂提供;KOH、氨水、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化铵、硫酸铵,分析纯,购自广东西陇化工股份有限公司;油酸钾、月桂酸钾、氧化锌,分析纯,购自广东光华科技股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 天然胶乳样品的制备 取一定量纯净的田间鲜胶乳冰鲜保存,依照表1调控配方分别加入相应的稳定剂(稳定剂均配置成浓度为10%的溶液),并利用去离子水调节各样品浓度一致,将样品搅拌均匀,静置2 h后开始检测,所有测试在当日上午完成。

表1 鲜胶乳调控配比Tab. 1 Adjustment ratio table of fresh latex %

取一定量的鲜胶乳采用0.2%氨保存,并采用连续离心机离心制备超低氨浓缩胶乳样品(氨含量约0.1%),取一定量的离心浓缩胶乳,依照表2调控配方分别加入相应的稳定剂(稳定剂均配置成浓度10%的溶液),并利用去离子水调节各样品浓度一致,将样品搅拌均匀后置于冷藏室存放,静置48 h后开始检测,所有测试在5 d内完成。

表2 浓缩胶乳样品处理配比Tab. 2 Treatment ratio of CNRL samples %

1.2.2 天然胶乳的测定 天然胶乳黏度值的测试参照GB/T 14797.2—2008,天然胶乳机械稳定度的测试参照GB/T 8301—2008,天然胶乳pH的测定参照GB/T 18012—2008。

1.2.3 浓缩胶乳热稳定性的测定 将恒温器设定为70 ℃保持恒温,将循环水接入旋转式黏度计检测器内,再将检测器放置在NDJ-79型旋转式黏度计滴定管架上。将胶乳浓度稀释至55%,氨含量调至0.7%。称取16 g胶乳样品至小烧杯中,并加入4 mL锌氨络离子溶液,摇匀后快速倒入检测器内,倒满后迅速开启旋转黏度计,并按下秒表计时。当表盘指针超过60刻度时按下秒表,记录时间即为胶乳的热稳定性。

1.2.4 浓缩胶乳氧化锌机械稳定性(ZST)的测定 取100 g总固体胶乳,将pH调节至9.80左右,并将总固体稀释至55%,在机械搅拌下缓慢加入5 g氧化锌干粉,搅拌15 min后在30 ℃水浴45 min,过滤后测定机械稳定性即为ZST值。

1.2.5 浓缩胶乳橡胶粒子粒径的测定 采用一次性塑料吸管吸取浓缩胶乳样品1 mL,将胶乳注入100 mL去离子水中并搅拌均匀。采用激光散射粒度分布分析仪LA-960S(日本HORIBA公司)测定橡胶粒子粒径大小与分布,以及粒径基准选择面积;橡胶粒子折射率参数为1.388,分散剂为水,折射率为1.333。

1.2.6 浓缩胶乳zeta电位的测定 取适量浓缩胶乳样品加蒸馏水稀释至0.02%(质量分数),采用英国马尔文公司Zetasizeer Nano S90型激光粒度仪对稀释后的胶乳进行zeta电位分析。

1.3 数据处理

采用Excel 2010软件进行数据整理、统计与分析,采用Origin 9.0软件制图。

2 结果与分析

2.1 不同稳定剂对鲜胶乳pH的影响

添加不同种类的稳定剂后鲜胶乳pH的变化情况见图1,鲜胶乳的pH主要受稳定剂的碱度大小及用量的影响,4种稳定剂中,SDS和月桂酸钾的碱性很小,接近中性,因此,SDS和月桂酸钾对胶乳pH影响很小;氨的碱度值最高,而氨又是弱碱,在胶乳中部分电离;KOH为强碱,在胶乳中完全电离;氨和KOH相比,在用量较低时,加氨时胶乳的pH较高,随着氨用量的提高,胶乳pH升高速度放缓,而添加KOH的胶乳pH与KOH添加量呈正相关。

图1 不同稳定剂对鲜胶乳pH的影响Fig. 1 Influence of different stabilizers on pH value of fresh latex

2.2 不同稳定剂对鲜胶乳黏度值的影响

不同稳定剂对鲜胶乳黏度值的影响见图2,补加KOH的胶乳pH较补加氨的胶乳pH高,黏度值也较高,并且在后期有继续升高的趋势,KOH会大幅度提高胶乳离子强度,这可能和胶乳中的阳离子浓度有关;而SDS和月桂酸钾2种表面活性剂单独应用时并不能降低胶乳黏度,反而随着用量的提高导致黏度快速升高。因此,单独采用稳定剂并不能有效保持鲜胶乳的稳定性,反而会随着用量的提高而增稠。

图2 不同稳定剂对鲜胶乳黏度值的影响Fig. 2 Influence of different stabilizers on the viscosity value of fresh latex

2.3 不同稳定剂对鲜胶乳机械稳定性(MST)的影响

不同稳定剂对鲜胶乳MST的影响见图3,鲜胶乳的MST主要受碱添加量的影响,单独添加稳定剂并不能有效提升鲜胶乳的机械稳定性,反而会随着稳定剂用量的提升导致稳定性下降;鲜胶乳机械稳定性受碱用量的影响较大,其中氨用量在0.2%左右时,胶乳稳定性较高;而KOH用量超过0.3%时,胶乳机械稳定性快速升高。单独添加SDS和月桂酸钾的鲜胶乳很快增稠,稳定性大大降低。稳定剂对胶乳的稳定提升作用是一个复杂的过程,需要一定的条件、反应时间和分散作用来提高吸附速度,因此,单独使用时,短时间内难以快速有效地提升鲜胶乳的稳定性。

图3 不同稳定剂对鲜胶乳机械稳定性的影响Fig. 3 Influence of different stabilizers on mechanical stability of fresh latex

2.4 鲜胶乳橡胶粒子粒径的变化情况

单独添加稳定剂会导致鲜胶乳增稠,无法准确测得橡胶粒子粒径,图4为碱对鲜胶乳橡胶粒子粒径的影响。2种碱性物质对橡胶粒子粒径大小的影响较小,随着碱用量的提高,粒径大小变化无明显规律。

图4 碱性稳定剂对鲜胶乳橡胶粒子粒径的影响Fig. 4 Influence of alkaline stabilizer on particle size of fresh latex rubber

2.5 不同稳定剂对浓缩胶乳pH和电导率的影响

图5为不同稳定剂对浓缩胶乳pH的影响。由图5A可知,浓缩胶乳的pH与鲜胶乳的pH变化规律相似,主要受碱类物质的影响;SDS和月桂酸钾2种表面活性剂碱度值低,碱性弱,对浓缩胶乳的pH基本无提升作用;其中,KOH为强碱,pH升高速度较快,并与KOH添加量呈正相关;氨为弱碱,随着用量的提高pH升高速度逐渐放缓。

图5 不同稳定剂对浓缩胶乳pH和电导率的影响Fig. 5 Influence of different stabilizers on pH and conductivity of CNRL

图5B为不同稳定剂对浓缩胶乳电导率的影响,电导率可以表征胶乳的粒子强度。由图5B可知,浓缩胶乳的电导率与pH的变化规律具有一定的相似性,受碱类物质含量的影响较大;其中,KOH为强碱,电导率升高速度最快,电导率与KOH用量呈正比;氨为弱碱,随着用量的提高电导率的升高速度放缓。SDS和月桂酸钾2种表面活性剂中SDS解离性能较差,对浓缩胶乳的电导率影响较小;月桂酸钾解离性能较高,用量超过0.4%时,胶乳的电导率超过了氨。

2.6 不同稳定剂对浓缩胶乳黏度值的影响

图6为不同稳定剂对浓缩胶乳黏度值的影响。由图6A可知,除氨外其余3种稳定剂对浓缩胶乳黏度均有一定的提升作用,其中,加KOH的浓缩胶乳黏度升高速度最快,具有明显的增稠作用;其次是月桂酸钾和SDS,而氨对胶乳黏度的稳定作用最好,黏度值升高幅度最小。部分稳定剂会引起浓缩胶乳的增稠,因此在浓缩胶乳尤其是低氨浓缩胶乳中需要控制稳定剂用量。

图6 不同稳定剂对浓缩胶乳黏度值的影响Fig. 6 Influence of different stabilizers on viscosity value of CNRL

图6B为复合稳定剂对浓缩胶乳黏度值的影响。由图6B可知,复合稳定剂作用下的浓缩胶乳黏度值变化规律比较复杂,添加0.2% KOH的胶乳黏度值随着SDS用量的提高先升高后降低,而随着月桂酸钾用量的提高先下降后剧烈上升;而添加0.2%氨胶乳黏度值随着SDS用量的提高变化很小,而随月桂酸钾用量的提高而不断升高。

2.7 不同稳定剂对浓缩胶乳机械稳定性的影响

图7为不同稳定剂对浓缩胶乳MST的影响。由图7A可知,4种稳定剂中对浓缩胶乳MST提升作用最大的是月桂酸钾,其次是SDS和KOH;同等用量下,氨对浓缩胶乳MST的提升作用最小;其中,月桂酸钾用量存在一个临界值,随着用量超过临界值后MST急剧升高。图7B为复合稳定剂对浓缩胶乳MST的影响,由图7B可知,添加0.2% KOH的胶乳MST随SDS用量的提高先上升后趋于稳定,SDS用量0.2%时提升作用很小,而随着月桂酸钾用量的提高胶乳MST会快速升高,当用量超过0.3%时急剧上升至无法测定;添加0.2%氨的胶乳MST随着SDS用量的提高先升高后趋于稳定,而随着月桂酸钾用量的增加快速升高至无法测定。

图7 不同稳定剂对浓缩胶乳机械稳定性的影响Fig. 7 Influence of different stabilizers on mechanical stability of CNRL

结合图7A和图7B分析可知,月桂酸钾对MST的提升作用受碱性影响较大,当月桂酸钾用量低于0.2%时,MST随胶乳pH的升高而升高,但当月桂酸钾用量高于0.3%时,加氨和KOH反而可能会降低胶乳的机械稳定性。实际生产中月桂酸皂用量通常在0.1%以下,因此可以通过提高胶乳的pH来提升胶乳的稳定性。除月桂酸钾外,SDS对浓缩胶乳的MST提升作用最大,其次是KOH,其单独应用时用量低于0.3%时提升作用不明显。结合图7A和图7B的变化规律表明,表面活性剂的扩散吸附受pH影响很大[16],SDS在提升胶乳稳定性的过程中加碱时能加快稳定性的提升速度,但基本不改变最终能达到的稳定性程度。月桂酸钾的作用规律与其相似,KOH比氨能更快地加速月桂酸钾对胶乳MST的提升过程,但最终的提升程度基本一致。

2.8 不同稳定剂对浓缩胶乳热稳定性的影响

图8为不同稳定剂对浓缩胶乳热稳定性的影响。由图8A可知,4种稳定剂的作用具有明显差异,其中,对浓缩胶乳热稳定性提升作用最明显的是KOH,其次是氨和SDS,而月桂酸钾反而会大大降低胶乳的热稳定性。图8B为复合稳定剂对浓缩胶乳热稳定性的影响,由图8B可知,添加0.2% KOH的胶乳热稳定性随着SDS用量的提高先缓慢上升后趋于稳定;而随着月桂酸钾用量的提高则不断升高,但当月桂酸钾用量超过0.3%时胶乳热稳定性则急剧下降至接近于0;添加0.2%氨的胶乳热稳定性则随SDS用量的提高而略微升高后趋于稳定,而随月桂酸钾用量的增加胶乳热稳定性则不断下降至接近0。

图8 不同稳定剂对浓缩胶乳热稳定性的影响Fig. 8 Influence of different stabilizers on thermal stability of CNRL

结合图8A和图8B分析可知,胶乳的热稳定性主要受KOH用量影响,SDS和氨对浓缩胶乳的热稳定性提升作用较小。此外,月桂酸钾在较低用量下即可明显降低胶乳的热稳定性;加氨和KOH能在一定程度上提升热稳定性,尤其是加0.2% KOH时,胶乳热稳定性随SDS和月桂酸钾用量的提高而升高,但在月桂酸钾用量超过0.3%时则剧烈下降至接近0(极低水平)。生产上月桂酸皂用量普遍在0.1%以下,但也会在一定程度上降低热稳定性,因此生产制品过程中普遍需要添加KOH来提升热稳定性。

2.9 不同稳定剂对浓缩胶乳氧化锌机械稳定性的影响

图9A和图9B分别为不同稳定剂和复合稳定剂对浓缩胶乳氧化锌机械稳定性的影响,由图9A可知,4种稳定剂对浓缩胶乳氧化锌机械稳定性与机械稳定性的变化规律具有高度相似性,依旧是月桂酸钾对胶乳氧化锌机械稳定性的提升作用最明显,其次是SDS和KOH,而氨对胶乳氧化锌机械稳定性的影响很小。

图9 不同稳定剂对浓缩胶乳氧化锌机械稳定性的影响Fig. 9 Influence of different stabilizers on emechanical stability with zinc oxid of CNRL

2.10 不同稳定剂对浓缩胶乳橡胶粒子粒径的影响

2.10.1 平均粒径 图10为不同稳定剂对浓缩胶乳橡胶粒子平均粒径的影响,由图10A可知,4种稳定剂中,KOH对浓缩胶乳橡胶粒子平均粒径的提升作用最明显,其次是月硅酸钾和SDS,其中,月桂酸钾呈先升高后降低的趋势,氨对浓缩胶乳橡胶粒子平均粒径的影响较小。图10B为复合稳定剂对浓缩胶乳橡胶粒子平均粒径的影响,由图可知,在添加0.2% KOH的胶乳中,粒径随SDS和月桂酸钾用量的提升而降低;而添加0.2%氨的胶乳橡胶粒子平均粒径随SDS和月桂酸钾用量的提高呈一定的波动,其中,SDS呈先升高后降低的趋势。

图10 不同稳定剂对浓缩胶乳橡胶粒子平均粒径的影响Fig. 10 Influence of different stabilizers on average particle size of CNRL particles

2.10.2 D10粒径 图11为不同稳定剂对浓缩胶乳橡胶粒子D10粒径的影响。由图11A可知,橡胶粒子D10粒径随稳定剂用量的提高而升高,其中,用量较低时,提升作用最明显的是月桂酸钾,但当用量超过0.3%时,胶乳D10粒径则快速降低,而KOH用量超过0.3%时D10粒径则快速升高,其次是SDS和氨。

图11 不同稳定剂对浓缩胶乳橡胶粒子D10粒径的影响Fig. 11 Influence of different stabilizers on D10 particle size of CNRL

图11B为复合稳定剂对浓缩胶乳橡胶粒子D10粒径的影响。由图11B可知,在添加0.2% KOH的胶乳中,D10粒径随SDS用量的提高变化很小,但随着月桂酸钾的用量不断降低;在添加0.2%氨的胶乳中,其D10粒径的变化波动较大,无明显规律。

2.10.3 D90粒径 图12为不同稳定剂对浓缩胶乳橡胶粒子D90粒径的影响。由图12A可知,4中稳定剂对橡胶粒子D90粒径影响最大的是KOH,其次是SDS和月桂酸钾,氨对D90粒径影响很小,但当用量超过0.3%时,月桂酸钾和氨均会导致胶乳D90粒径呈现一定程度的降低。图12B为复合稳定剂对浓缩胶乳橡胶粒子D90粒径的影响,其中,在添加0.2% KOH的胶乳中,其D90粒径随SDS和月桂酸钾用量的提高而不断降低;在添加0.2%氨的胶乳中,其D90粒径的变化波动较大,没有明显规律。

2.11 不同稳定剂对浓缩胶乳zeta电位的影响

天然胶乳中橡胶粒子的zeta电位随表面电荷和胶体体系的变化呈现一些波动,对胶体的分散和沉降具有重要影响[17]。不同的稳定剂对橡胶粒子的zeta电位有一定影响,表面活性剂吸附在橡胶粒子表面,提供保护层厚度和粒子间静电排斥力,因而可抑制粒子的团聚,减少大粒径团聚物含量。图13为不同稳定剂对橡胶粒子的zeta电位的影响。如图13所示,随着稳定剂用量的提高,胶乳橡胶粒子zeta电位呈现一定程度的波动。4种稳定剂中,KOH和氨2种碱使橡胶粒子zeta电位呈一定程度的升高,随碱用量的提高,电位升高速度放缓。而SDS和月桂酸钾2种表面活性剂对橡胶粒子zeta电位提升速度较快,但在用量较高时呈一定下降趋势,复合稳定体系中的zeta电位也存在相似的变化趋势。表面活性剂吸附在橡胶粒子表层,随着用量的提高,粒子表层电荷密度不断增大至饱和,其zeta电位的绝对值不断升高,当达到极限值后zeta电位值不再变化。继续提高表面活性剂用量,表面活性剂会自发聚集形成胶束,使胶体性能发生急剧变化。此时,电解质浓度也不断提高,会降低胶体稳定性。因此,表面活性剂应取最适用量,浓度过高同样有可能降低体系稳定性[18]。

图13 不同稳定剂对浓缩胶乳zeta电位的影响Fig. 13 Effect of different stabilizers on zeta potential of rubber particles

3 讨论

低氨浓缩胶乳碱度较低,无氨浓缩胶乳多采用KOH维持胶乳pH,碱度与超低氨浓缩胶乳比较接近。本研究以超低氨浓缩胶乳为实验材料,研究了4种稳定剂对超低氨浓缩胶乳稳定性的影响。稳定剂对天然胶乳的稳定性同时具有提升和破坏2种作用,表面活性剂能降低两相界面间的张力,提高橡胶粒子表面电荷和双电层厚度,从而提高胶乳稳定性;而离子型表面活性剂会引入电解质,导致胶乳中离子强度升高,压缩双电层,使橡胶粒子变小,稳定性降低;同时,胶乳pH过高也会促进橡胶粒子保护层中的蛋白质分解,破坏胶乳稳定性。此外,表面活性剂达到临界胶束浓度(CMC)后理化性能发生剧变,对胶乳性能的影响机理变得更加复杂。因此,稳定剂对胶乳稳定性的影响是综合多方面因素共同作用的结果。

本研究中,KOH能快速提升天然胶乳pH,维持鲜胶乳黏度稳定,以及提升鲜胶乳的机械稳定性,尤其是当用量超过0.3%时作用更明显,但KOH使浓缩胶乳黏度上升,导致浓缩胶乳增稠,对提升浓缩胶乳机械稳定性、氧化锌机械稳定性作用不明显;KOH能显著提升浓缩胶乳的热稳定性,显著提升橡胶粒子粒径。氨用量较低时能快速提升天然胶乳的pH,稳定鲜胶乳的黏度,提升鲜胶乳机械稳定性,但当用量超过0.2%时提升作用不明显;同时,氨能维持浓缩胶乳的流动性,稳定胶乳的黏度值;而氨对提升浓缩胶乳的稳定性和粒径作用不明显。SDS导致鲜胶乳增稠,但能维持浓缩胶乳流动性,抑制黏度升高;能缓慢提升浓缩胶乳的机械稳定性和氧化锌机械稳定性,但对热稳定性提升作用不明显;同时,SDS对提升橡胶粒子粒径也有一定效果。月桂酸钾使鲜胶乳黏度上升,导致鲜胶乳增稠,同时也导致浓缩胶乳缓慢增稠;月桂酸钾能快速提升浓缩胶乳机械稳定性和氧化锌机械稳定性,同时,月桂酸钾导致浓缩胶乳热稳定性快速下降;月桂酸钾对提升橡胶粒子粒径也有一定效果。

通常认为浓缩胶乳的适宜pH在10.0~10.5之间,pH维持在10左右时胶乳稳定性最好,过高或者过低都有可能降低胶乳的稳定性。pH较低时橡胶粒子表层电荷较少,综合稳定性较差;而pH过高超过11后,使橡胶粒子表层蛋白质的分解速度大大加快,从而使橡胶粒子间易于粘连,同样会降低胶乳稳定性[3]。

表面活性剂达到CMC浓度后,形成特殊结构,表面张力、电导率、渗透压、密度等性能发生急剧变化,其中,SDS的CMC浓度为8.6×10-3mol/L,质量分数为0.248%。本研究中,在这个范围内,鲜胶乳黏度出现急剧升高现象;与氨复合样品中橡胶粒子的D10和D90粒径反弹快速升高;月桂酸钾的CMC浓度为1.25×10-2mol/L,质量分数为0.298%,天然胶乳的性能在这个范围内变化更加明显,其中,鲜胶乳和浓缩胶乳的黏度均呈急剧升高趋势;浓缩胶乳的机械稳定性的变化趋势更明显,在月桂酸钾用量达到0.3%后,机械稳定性急剧升高;与KOH复配样品的热稳定性也呈现急剧下降的转折点;橡胶粒子同样呈现明显的变化趋势,在月桂酸钾用量达到0.3%后,浓缩胶乳的橡胶粒子的粒径均出现一个快速变小的转折点。

KOH对胶乳具有增稠作用,而SDS对浓缩胶乳稳定性提升作用较弱,显著低于月桂酸皂;因此,低氨浓缩胶乳只需加适量月桂酸皂提高机械稳定性即可。无氨浓缩胶乳的调控比较复杂,碱和表面活性剂都必不可少。由于KOH的副作用,其用量尽可能控制在0.2%以下;SDS用量也不宜过高,最好不超过0.2%;无氨浓缩胶乳碱度较低,机械稳定性较差,月桂酸皂用量可以稍高一些,但最好不超过0.1%。

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