一种天然胶乳的凝固装置及方法与流程

本发明涉及天然橡胶制胶技术领域，特别涉及一种天然胶乳的凝固装置及方法。

背景技术：

天然胶乳是由产胶植物-巴西三叶橡胶树分泌的天然高分子聚合物，其中91％～94％是橡胶烃，即聚异戊二烯，其余为蛋白质、类脂物、无机盐、糖类等非胶物质。刚从橡胶树排出的胶乳，由于ph值高于蛋白质的等电点，从而使得构成橡胶粒子表面保护层的蛋白质做酸式电离，即胶乳粒子表面带负电荷，形成双电层，进而使橡胶粒子周围的水分子在橡胶粒子表面定向排布，形成水化膜。天然胶乳中的橡胶粒子由于受到双电层和水化膜保护，因此能够保持稳定的胶乳状态。

目前，常用的天然胶乳凝固方法可粗略分为物理法、化学法和微生物法。物理法是指利用热源、冷源或机械力作用等破坏橡胶粒子表面的水化膜，使乳液体系不稳定而发生凝固的方法，存在凝固耗时极长，局部凝固不充分，无法产业化应用等弊端；化学法是指通过加入酸、盐、化学凝固剂等使天然胶乳凝固的方法，加酸凝固是目前最广泛使用的凝固方法，具有凝固时间快，凝固充分，易于产业化应用等优点，但凝固成本高，酸腐蚀性强、刺激气味浓，凝固产生的大量制胶废水污染环境，外来化学物质的添加对天然橡胶的性能影响较大；微生物法是指利用天然胶乳中原有的或外加菌种使乳液凝固的方法，该法凝固过程中存在严重的发臭、凝块发胀现象，降低了凝固槽的利用率和标准橡胶加工厂的凝固能力，且受工艺条件如温度、ph值、胶乳保存剂等影响极大，造成产品质量一致性不易控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种天然胶乳的凝固装置及方法。本发明利用直流电场作用，打破天然胶乳中橡胶粒子表面蛋白质等电点的电位平衡，使橡胶粒子表面的保护层失去保护作用，进而橡胶粒子团聚、最终凝固。

本发明提供了一种天然胶乳的凝固装置，包括绝缘容器和位于所述绝缘容器中的电极，所述电极包括电极i和电极ii，所述电极i和电极ii通过良导体分别与直流电发生装置的正极和负极连接，所述电极与所述直流电发生装置之间设置有开关，天然胶乳放置于所述绝缘容器中。

优选地，所述电极i和电极ii独立地为石墨电极或纯金属电极。

优选地，所述电极i和电极ii的间距不低于1cm。

优选地，所述电极i和电极ii独立地与导电板相连。

优选地，所述导电板为石墨板或纯金属板。

优选地，所述导电板垂直和/或水平放置彼此平行，所述导电板的间距不低于1cm。

优选地，所述直流电发生装置为化学电池或直流发电机。

优选地，所述直流电发生装置与电压调节装置连接。

本发明还提供了上述技术方案所述凝固装置对天然胶乳进行凝固的方法，包括以下步骤：

将天然胶乳放置于所述绝缘容器中，开启所述直流电发生装置，施加匀强电场，直至天然胶乳完全凝固。

优选地，所述匀强电场的强度为15～220v。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的天然胶乳的凝固装置，包括绝缘容器和位于所述绝缘容器中的电极，所述电极包括电极i和电极ii，所述电极i和电极ii通过良导体分别与直流电发生装置的正极和负极连接，所述电极与所述直流电发生装置之间设置有开关，天然胶乳放置于所述绝缘容器中。本发明通过在绝缘容器内设置与直流电发生装置相连的电极，进而在电极间产生天然胶乳凝固所需的直流电场作用，利用直流电场作用，打破天然胶乳中橡胶粒子表面蛋白质等电点的电位平衡，使橡胶粒子表面的保护层失去保护作用，进而橡胶粒子团聚、最终凝固。本发明具有以下优点：

(1)显著区别于现有凝固方式，即凝固可在不添加任何化学物质的条件下实现全乳凝固，避免了化学物质对天然胶乳的污染，保持了天然胶乳原有的组分不变。

(2)与现有酸凝固速度相当。接入直流电源后，天然胶乳中橡胶粒子表面蛋白质等电点的电位平衡瞬间被打破，蛋白质保护层消除，进而橡胶粒子可以较快的速度集聚、凝固。

(3)凝固过程绿色环保。因为凝固过程可不添加任何外来物质，天然胶乳中的自身固体物质(橡胶烃)均被包覆在凝块中，凝固废水可直接排放。

(4)本发明适用于现行的胶乳保存方式和生产工艺，且操作简便，可产业化推广应用。

进一步地，本发明将电极与导电板相连，增强直流电场的作用面积，通过电压调节装置提高直流电压，进而提升天然胶乳的凝固速度和效果，能够满足天然胶乳直流电凝固技术所需的作用条件，使天然胶乳凝固。同时，可改进现有凝固工艺中使用的凝固装置，利于推广和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的天然胶乳的凝固装置的示意图；

图中，1为开关；2为直流电发生装置；3为电压调节装置；4为搅拌器；5为电极i；6为导电板；7为天然胶乳；8为电极ii；9为良导体；10为绝缘容器；21为负极；22为正极。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的天然胶乳的凝固装置包括绝缘容器10和位于所述绝缘容器中的电极，所述电极包括电极i5和电极ii8，所述电极i和电极ii通过良导体9分别与直流电发生装置2的正极22和负极21连接，所述电极与所述直流电发生装置之间设置有开关1，天然胶乳7放置于所述绝缘容器中。

如图1所示，本发明提供的天然胶乳的凝固装置中，所述电极i和电极ii优选独立地为石墨电极或纯金属电极。在本发明中，所述纯金属电极优选为铜电极或锌电极。在本发明中，所述电极i和电极ii的间距优选不低于1cm，更优选为2～5cm。

如图1所示，本发明提供的天然胶乳的凝固装置中，所述电极i和电极ii优选独立地与导电板6相连。在本发明中，所述导电板优选为石墨板或纯金属板。在本发明中，所述纯金属板优选为铜板或锌板。在本发明中，所述导电板6能够增加直流电场的作用面积，以更好地传递直流电场作用。在本发明的实施例中，所述导电板6优选为两个尺寸相同，和/或平面中心法线同轴的矩形状板，以更好的在导电板6间形成匀强电场。

在本发明中，所述导电板优选垂直和/或水平放置彼此平行，所述导电板的间距优选不低于1cm，更优选为2～5cm。在本发明中，所述导电板的放置位置能够更好地形成稳恒的匀强电场，使天然胶乳7凝固均匀、充分。

在本发明中，所述直流电发生装置优选为化学电池或直流发电机。在本发明中，所述直流电发生装置可维持电路中形成稳恒电压电流的装置，以满足天然胶乳7凝固所需的直流电场。

如图1所示，本发明提供的天然胶乳的凝固装置中，所述直流电发生装置2优选与电压调节装置3连接，以实时调节直流电场的强弱，进而控制天然胶乳7的凝固速度和效果。

如图1所示，本发明提供的天然胶乳的凝固装置中，所述绝缘容器10中优选还设有搅拌器4。在本发明中，所述搅拌器4能够加快天然胶乳7的完全、充分凝固。

本发明还提供了上述技术方案所述凝固装置对天然胶乳进行凝固的方法，包括以下步骤：

将天然胶乳放置于所述绝缘容器中，开启所述直流电发生装置，施加匀强电场，直至天然胶乳完全凝固。

在本发明中，所述天然胶乳的干胶含量优选为20％～60％，更优选为25.2％。

在本发明中，所述天然胶乳优选经过改性处理得到改性胶乳，对改性胶乳进行凝固处理。本发明对所述改性处理的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的改性方法即可。在本发明中，所述改性胶乳中天然胶乳的质量比不低于50％。

在本发明中，所述匀强电场的强度优选为15～220v，更优选为64v。本发明对所述凝固的时间没有特殊的限定，根据天然胶乳的质量、干胶含量、胶乳保存剂种类及用量，以及采用的电场强度确定，直至天然胶乳凝固完全。在本发明中，匀强电场强度越大、干胶含量越高，凝固速度越快。

凝固完成后，本发明优选将电极取出。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的天然胶乳的凝固装置及方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

图1为本发明实施例提供的天然胶乳的凝固装置的示意图，下述实施例均在图1的装置中进行；图中，1为开关；2为直流电发生装置；3为电压调节装置；4为搅拌器；5为电极i；6为导电板；7为天然胶乳；8为电极ii；9为良导体；10为绝缘容器；21为负极；22为正极。

实施例1

取50g新鲜采集的巴西三叶橡胶树鲜胶乳，干胶含量为25.2％，氨保存剂含量为0，置于绝缘容器内，以10节1.5v的干电池作为直流电源，石墨电极i连接直流电源正极，石墨电极ii连接直流电源负极，将两个电极垂直浸入鲜胶乳内，间距1cm，接通直流电源，35min后鲜胶乳凝固，凝固后，取出电极。经检测，凝固废水成分主要为可溶性有机物、蛋白质、氨基酸。

对比例：取实施例1中的胶乳50g，加入1.89g浓度2％的甲酸并混匀、静置，约30min后胶乳凝固。经检测，凝固废水成分主要为有机酸、可溶性烃类有机物、蛋白质、氨基酸。

实施例2

取100g浓缩胶乳，干胶含量为60％，氨保存剂含量为0.6％，置于绝缘容器内，加水将干胶含量调至20％并搅拌均匀，以蓄电池作为直流电源，电压64v，石墨电极i和石墨电极ii的一端各连接一块同样的矩形石墨板，另一端分别连接直流电源的正极和负极，矩形石墨板平行浸入胶乳内，间距2cm，接通直流电源，约1h后，胶乳凝固，凝固后，取出电极。经检测，凝固废水成分主要为可溶性烃类有机物、蛋白质、氨基酸、氨态氮。

对比例：取实施例2中的胶乳100g，加水将干胶含量调至20％并搅拌均匀，加入90.3g浓度2％的甲酸并混匀、静置，约2h后，胶乳凝固。经检测，凝固废水成分主要为有机酸、可溶性烃类有机物、蛋白质、氨基酸、氨态氮。

实施例3

取2kg浓缩胶乳，干胶含量为60％，氨保存剂含量为0.6％，置于绝缘容器内，加水将干胶含量调至20％，采用整流器输出电压为220v的直流电，铜电极i和铜电极ii的一端各连接一块同样的矩形纯铜板，另一端分别连接直流电的正极和负极，两块纯铜板垂直浸入绝缘容器内并与胶乳充分接触，两块纯铜板间距5cm，以100r/min速度搅拌胶乳，接通直流电源，约90min后，胶乳凝固，凝固后，取出电极。

实施例4

取环氧度25的环氧化天然胶乳100g于绝缘容器内，采用整流器输出电压为100v的直流电，锌电极i和锌电极ii分别连接电源的负极和正极，将2个电极垂直浸入环氧胶乳内，间距2cm，接通直流电源，凝固过程中，不断变更电极在胶乳内的位置并振荡，直至环氧胶乳凝固，凝固后，取出电极。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。