[发明专利]一种利用微波烘干混合胶乳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用微波烘干混合胶乳的方法，属于化学领域。

背景技术

经过多年来的应用及总结，国外公司生产的湿法耐磨橡胶在矿山及化工等领域取得了良好的应用，并获得了用户们的一致好评。所谓湿法生产橡胶，指的是在全液相状态下生产混炼胶的工艺，首先将所有助剂分别进行微细粒处理成水分散体，然后均匀分散到胶乳中最后烘干得到固态混炼胶。这种橡胶的优点是橡胶大分子链在生产加工过程中几乎没有被破坏，保持了原始天然橡胶乳中大分子链的特性，物理机械性能较好，回弹性超过80％，湿式状态下耐磨性能优异，对各种复杂工况环境的适用性较强。

在混合胶乳制作混炼胶的生产过程中，最重要的是保证其焦烧性能和硫化后物理机械性能不受到损坏，残余的水分会极大地影响橡胶硫化后的物理机械性能。常规烘干方式是在混合胶乳中先加入凝固剂凝固，再通过烘箱烘干，然而该方式效率较低，在保证胶料各项性能前提下需要72小时左右才能达到理想的含水率，并且凝固剂在混炼胶中会造成不良影响。常规烘干方式温度过高会导致混炼胶焦烧，影响后续加工性能，并且胶料深层的水分不易脱出，影响产品物理机械性能；而烘干温度过低会导致胶料干燥效率过低，影响生产用原料胶的供应。

众所周知，微波是一种高频率的电磁波，它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性；它能够穿透生物组织内部使偶极分子和含极性分子以极高的频率振荡，引起分子的电磁振荡等作用，增加分子的运动，导致热量的产生，所以微波可以用来加热物质，前提是物质要吸波；物质对微波的吸收能力是由其介质损耗因数决定的，因此微波具有选择性加热的特性，物质不同，产生的热效果也不同；并且当微波透入介质时，由于介质损耗引起的介质温度提高，使材料内部外部几乎同时加热升温，缩短了常规加热中的热传导时间，提高了效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用微波烘干混合胶乳的方法，本方法烘干效率较高，为取得性能优异的混炼胶奠定了基础。

本发明的原理：

离心浓缩胶乳的成分为水、天然橡胶粒子和极少量的非橡胶成分，然后将研磨好的少量橡胶助剂(不含炭黑)添加到浓缩胶乳中形成混合胶乳，混合胶乳中含有水60-70％，天然橡胶粒子25-35％，橡胶助剂4-8％，其他非橡胶成分0.5-1％，其中水分子属于极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也较大，对微波有强吸收能力；而天然橡胶乳中的橡胶粒子及少量的助剂极性较弱，其介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多；本申请利用了几类物质在微波吸收能力方面的差异，决定选择微波烘干混合胶乳。

单纯使用微波干燥混合胶乳成本较高，并且胶料容易焦烧，质量也不容易把握。因此，本申请采用两步操作：

凝固阶段，靠破坏混合胶乳表面的水合稳定层使其自然凝固。助剂水分散体在加入胶乳后，充分搅拌均匀，然后混合胶乳通过布料器以2-3mm的厚度均匀分配到聚四氟乙烯输送带上，在输送带运转过程中，在微波的作用下，混合胶乳的保护层被破坏，85％左右的水与混炼胶分离，成为凝固态混炼胶；

干燥阶段，凝固后的含水混炼胶片被转移到功率稍高的微波干燥设备中,同样在输送带的运转过程中,残余的水分因温度升高而挥发,同时可以看到胶片上面密集分布的空隙,这是因为微波凝固混炼胶胶片的透水透气性较好,水分挥发过程中容易破开胶膜,而这又成为微波凝固干燥效率远高于常规凝固干燥的原因之一；挥发性水汽被位于干燥设备上部的引风机及时排出,从而保证了橡胶的干燥过程持续稳定。

两步微波中的功率不同。在凝固过程中微波功率要低，之所以选择低功率微波是为避免水分子运动过于剧烈导致温度上升较高，进而造成局部位置橡胶与助剂之间的硫化反应或助剂本身的分解反应，影响产品质量的均一性。微波凝固的机理是破坏胶乳的稳定性，在低功率的微波下，引起分子的电磁振荡，水分子运动加快，当动能增大到足以克服胶粒间的静电斥力，粒子间碰撞而聚集的机会加大，胶粒表面的水合层受到破坏，胶乳的稳定性随之破坏而出现凝固，混炼胶与大部分水分离。而在烘干阶段，提高了微波功率，因为此时的含水量已相对较少，并且输送带的带速相对较高，凝固态混炼胶的透水透气性较好，不会引起剧烈的温度上升，不会引发助剂与橡胶的反应，此时利用微波的内外加热的高效性将残余的水分子从固态橡胶中驱赶出来，达到橡胶的干燥一致性。当混炼胶内水分含量较低时，混炼胶不再吸波，从而避免了温度的上升，减小了橡胶的热裂解反应，避免了橡胶大分子链的破坏。