[发明专利]天然胶乳的乳析加工方法

说明书

本发明公开了一种天然胶乳的乳析加工方法，其特征在于，在天然胶乳中加入表面活性剂、pH调节剂和去离子水，然后加入防腐剂和乳析剂，混合静置使乳液出现相分离，分别收集上层橡胶胶乳相和下层胶清乳液；上层橡胶胶乳相用去离子水稀释，加入防腐剂、pH调节剂、表面活性剂、乳析剂，混合静置使乳液出现相分离，收集上层橡胶相；所得到的下层胶清乳液加入防腐剂、pH调节剂、表面活性剂和乳析剂，混合静置使乳液出现相分离，收集上层橡胶胶乳相。本发明采用乳析加工方法分离出胶粒纯度更高、粒径分布更为集中的天然胶乳，在胶乳状态下对大小橡胶粒子进行精细化分级，同时除去包括蛋白质、磷脂等大部分非胶物质，显著提高天然胶乳的品质。

技术领域

本发明涉及一种天然橡胶胶乳的生产方法，特别涉及一种天然胶乳的乳析加工方法，更具体地说，本发明涉及采用非离心方式的乳析加工方法，从不同时间、不同环境来源的天然胶乳浆液中分离和生产出含橡胶纯度更高和胶粒粒径分布更为集中的天然胶乳，属于橡胶加工技术领域。

背景技术

天然胶乳以胶体的形式存在，其中橡胶颗粒悬浮在含有许多非橡胶成分(包括磷脂、蛋白质、碳水化合物和无机盐)的水系浆液中。电子显微镜下橡胶树橡胶粒子呈球形或梨形，橡胶生物合成发生在橡胶粒子表面。橡胶粒子由聚异戊二烯链形成，聚异戊二烯链的疏水部分紧密排列构成的内部球状结构，亲水端暴露在球体表面。橡胶粒子的微观结构中含有一个经ω-末端修饰的异戊二烯单元，该ω-末端连续连接二个反式-1,4-异戊二烯单元和很多个顺式-1,4-聚异戊二烯单元的长链，长链的顺式-1,4-聚异戊二烯再以共价形式连接到一个称为α-末端的单磷酸或二磷酸基团上。ω-末端通常与生物合成的蛋白质结合，而α-末端却与磷脂共价连接。当橡胶处于无水干态时，这些结合位点可视为支化点，其中橡胶链的ω-末端与蛋白质连接，α-末端与磷脂连接。已有的研究表明，这些天然存在的支化点是天然橡胶优异性能的关键。尽管合成橡胶工业的技术在不断进步，针对于这种天然橡胶支化点网络的存在，工业上仍无法合成出与天然橡胶完全相同的橡胶。因此，许多橡胶制品如轮胎、汽车配件、避孕套和外科手术手套等，对天然橡胶有着很大的需求。

更重要的是，橡胶树产生的橡胶粒子粒径通常表现出双峰尺寸分布，分为大的橡胶粒子和小的橡胶粒子，其中粒径为10～250nm的视为小橡胶粒子，粒径为250nm～3μm的视为大橡胶粒子。除了尺寸差异，小橡胶粒子比大橡胶粒子具有更高的生物合成活性。橡胶粒子表面被单层生物膜包裹，这种生物膜是由各种蛋白质、磷脂、以及其它化合物构成。大小橡胶粒子不仅在分子量上存在差异，而且在橡胶链的结构和表面蛋白上也存在差异。大橡胶粒子分子链的支化点来自于连接其α-末端磷脂的聚集，成为磷脂支化点。而小橡胶粒子表现出不同的结构特征。小橡胶粒子分子链的α-端只与单磷酸或二磷酸基团结合，但很少甚至没有连接易聚集的磷脂，这种裸露点位成为活性链端，使其具有更高的生物合成活性，与此同时，小橡胶粒子分子链的另一端，即ω-末端连接蛋白质，成为蛋白质支化点。研究表明，小橡胶粒子主要由具有高分子量和低分子量的两个独立种群的线性链分子组成，这些分子的链末端活跃，以便实现链延伸。另一方面，大橡胶粒子主要由含支链分子组成，支化点是由低分子量的橡胶链通过磷脂在橡胶粒子内部或表面聚集而形成的。支化点的贡献使大颗粒橡胶的分子量随着粒径的增大而增大。因此，小橡胶粒子和大橡胶粒子具有不同的支化点结构和分子量特征，这意味着橡胶粒子的粒径是影响天然橡胶特性和性能的重要因素。例如，大橡胶粒子的分子链的α-末端连接易集聚的磷脂基团，起到自然支化的网络作用，硫化前的抗拉强度和弹性方面都具备更好的特性。然而小橡胶粒子在硫化后表现出更好性能，绑定到小橡胶粒子分子链ω-末端的蛋白质在硫化过程中起到加速交联作用。目前市售的天然橡胶是由分子量10万至20万的低分子量组分和100万至250万的高分子量组分构成的混合物。与合成橡胶相比，天然橡胶具有优良的生胶性能，且具有优良的加工性能，故常用于大型轮胎中，用于制作轮胎面的橡胶的重均分子量至少为140万为优选，如果重均分子量低于140万，则生胶强度会降低。另外，在天然橡胶中，非橡胶组分如蛋白质等存在于天然橡胶中会引起分子链的相互缠结，从而引起胶凝，这种胶凝会导致橡胶粘度急剧上升，并且加工性能变得很差。