一种预硫化羧化丙烯腈丁二烯橡胶胶乳生产弹性体手套的方法与流程

1.本发明涉及橡胶手套生产领域，具体涉及一种预硫化羧化丙烯腈丁二烯橡胶(xnbr)胶乳生产拉伸强度增强的弹性体手套的方法。


背景技术：

2.众所周知，胶乳在用于橡胶手套生产之前需要进行预硫化。通常，在预硫化方法中，胶乳与硫化剂、促进剂和活化剂一起加热，以在胶乳颗粒内形成所需程度的交联；然后将预硫化胶乳作为基础复合胶乳，从而能够简化胶乳产品的制造过程。
3.传统上，胶乳预硫化消耗的化学品剂量高，需要持续加热数小时以增加胶乳产品的抗拉强度。然而，高剂量化学品的持续加热将会排放温室气体，可引起全球变暖。因此，胶乳预硫化过程中消耗高剂量化学品和加热过程的成本昂贵且不环保。因此，需要提供一种可持续的预硫化方法来预硫化胶乳，其中消耗的化学品剂量低且无需加热过程。
4.us 6,566,435 b1公开了一种由羧化丙烯腈丁二烯橡胶(xnbr)胶乳制成的弹性体手套及其制备方法。该制备方法包括将模型浸入预硫化的xnbr配方中，该胶乳配方包括2％至6％的甲基丙烯酸、1phr至3phr的硫、0.5phr至1.5phr的促进剂和少于0.5phr的多元金属氧化物。在预硫化过程中，在至少30℃的温度下加热该胶乳配方。
5.ep 0542268 a1公开了一种胶乳橡胶产品及其制备方法。该方法包括如下步骤：在胶乳中加入含有含硫或含硫化合物的硫化剂的硫化复合剂，通过离心分离去除预硫化胶乳中游离的复合剂，对经离心分离的胶乳进行成型加工，以及对经成型加工的产品进行硫化。
6.cn 101870778 b公开了一种预硫化天然橡胶胶乳/壳聚糖共混膜材料及其制备方法。该方法包括如下步骤：对浓缩天然橡胶胶乳进行预硫化，使用稳定剂让预硫化天然橡胶胶乳充分稳定、使用调节剂将预硫化天然橡胶胶乳的ph调节为4，将壳聚糖的乙酸溶液加入到预硫化天然橡胶胶乳中，以及采用常规橡胶胶乳制品生产工艺，经凝固成型、浸出、干燥等工艺制得预硫化天然橡胶胶乳/壳聚糖共混膜材料。
7.上述xnbr胶乳和天然橡胶胶乳预硫化方法涉及加热过程，并且需要消耗较高剂量的化学品。上述现有技术均未公开这样的一种xnbr胶乳预硫化方法，即其化学品剂量消耗低，同时分两步加入化学品以避免化学干扰，从而提高预硫化效率，省去加热工序。
8.因此，需要提供一种具有化学分离步骤的改进方法，用于在硫化剂、活化剂和促进剂的化学品剂量消耗低的情况下于环境温度下预硫化xnbr胶乳，以提高橡胶的拉伸强度从而生产高质量的弹性体手套。


技术实现要素：

9.本发明的一个目的是提供一种具有化学分离步骤的xnbr胶乳预硫化方法，通过避免二级化学品在初级复合反应中的化学干扰来提高预硫化效率。
10.本发明的另一目的是提供一种硫化剂、活化剂和促进剂的化学品剂量消耗低的
xnbr胶乳预硫化方法。
11.本发明的另一目的是提供一种可以在环境温度下进行的xnbr胶乳预硫化方法，该方法可以提高橡胶的拉伸强度，从而生产高质量的弹性体手套。
12.相应地，这些目的可以通过遵循本发明的教导来实现。本发明提供了一种预硫化xnbr胶乳生产弹性体手套的方法。
13.本发明公开了一种预硫化羧化丙烯腈丁二烯橡胶胶乳生产弹性体手套的方法，其特征在于包括如下步骤：将包括硫化剂、活化剂、促进剂和ph调节剂的初级化学品加入到橡胶中，形成初级复合胶乳；搅拌初级复合胶乳以完成初级复合反应；将包括抗粘剂、稳定剂、分散剂、消泡剂和增白剂的二级化学品加入初级复合胶乳中，形成二级复合胶乳；搅拌二级复合胶乳，形成复合预硫化胶乳。
附图说明
14.为了进一步阐明本发明的上述特征，通过实施例对以上简要概述进行了更加详细的说明，其中一些实施例在附图中示出。值得注意的是，附图仅展示了本发明的典型实施例，并不构成对本发明范围的限制，本发明还可包括其他等效实施例。
15.结合以下附图，本发明的特征、优点及优势将变得明显。在整个视图中，相同的附图标记表示相同的结构，其中：
16.图1是本发明实施例采用化学分离步骤在环境温度下预硫化xnbr胶乳的方法的流程图；
17.图2为无化学分离步骤在加热条件下预硫化xnbr胶乳的常规方法的流程图；
18.图3为无化学分离步骤在环境温度下预硫化xnbr胶乳的方法的流程图。
具体实施方式
19.虽然本文结合实施例和附图对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该认识到，本发明并不限于附图所示的实施例，并且附图不旨在代表各个组件的尺寸。此外，为了简化示意图，本发明中的一些组件并未在附图中示出，这种省略不以任何形式限制所概述的实施例。应该理解的是，附图及对附图的详细描述并非用于将本发明限定为所公开的特定形式，相反，本发明包括权利要求书限定范围内的所有修改、等效和替代方案。
20.在整个说明书中，术语“可能(may)”表示允许(即有可能)而非强制(即必须)的含义。此外，除非另外说明，术语“一个(a)”或“一个(an)”表示“至少一个”，术语“多个(plurality)”表示“一个或多个”。此外，文中所使用的术语和措词仅用于说明的目的，并非对范围的限制。
21.术语例如“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有(having)”、“含有(containing)”或“涉及(involving)”及其变体的意图是广泛的，旨在涵盖其后所列的主题、等效物和额外的未列出的主题，并不旨在排除其他添加物、组成部分、整数或步骤。同样，出于适用的法律目的，术语“包括(comprising)”被认为与术语“包括(including)”或“含有(containing)”同义。说明书中所包括的对文献、动作、材料、设备、物品等的任何讨论仅用于为本发明提供语境，这并非暗示或表示这些事项中的任何一个或全部构成现有技术基础的一部分或是与本发明领域相关的公知常识。
22.在本技术中，每当组合物、元素或元素组之前有连接词“包含(comprising)”时，应当理解，由连接词“由......组成(consisting of)”、“组成(consisting)”、“选自......(selected from the group of consisting of)”、“包括(including)”以及“为(is)”修饰的相同组合物、元素或元素组也是考虑在内的，反之亦然。
23.在下文中，通过各种实施方式并参考附图来阐述本发明，其中在附图中使用的附图标记对应于整个说明书中相同的元件。然而，本发明可以其他不同的形式实施，并不限于此处所阐述的实施例；相反，提供实施例是为了使得本技术变得详尽、完整，并且充分地将本发明的范围传达给本领域技术人员。在以下详细说明中，为所描述的实施例的各个方面提供了数值和范围。这些数值和范围仅应被作为示例，并非是对权利要求范围的限制。此外，许多材料被认为是适合于本发明实施方案的各个方面。这些材料是示例性的，并非用于限制本发明的范围。
24.参考附图，将对本发明进行更详细的说明。
25.本发明的xnbr胶乳预硫化方法的关键步骤是化学分离步骤，在该步骤中，初级化学品和二级化学品分别加入到胶乳复合物中。首先将包括硫化剂、活化剂和促进剂的初级化学品加入胶乳中，形成初级复合胶乳；在该初级复合胶乳中加入ph调节剂，优选地将该初级复合胶乳的ph控制在10.0至11.0的范围；然后在加入二级化学品之前，在环境温度下以100rpm至300rpm(优选为150rpm至250rpm)下搅拌该初级复合胶乳7至9小时。
26.初级复合反应完成后，将包括抗粘剂、稳定剂、分散剂、消泡剂和增白剂的二级化学品加入到初级复合胶乳中，形成二级复合胶乳。再以100rpm至300rpm(优选为150rpm至250rpm)将该二级复合胶乳搅拌15至17小时以形成复合预硫化胶乳。初级复合反应和二级复合反应中的预硫化过程在环境温度下进行，ph为10.0至11.0，预硫化的复合胶乳的总固体含量控制在30％至40％之间，优选为34％至36％之间。该化学分离步骤起着至关重要的作用，通过避免二级化学品在初级复合反应中的化学干扰，使初级化学品无需加热过程即可有效反应。
27.根据本发明的一个实施例，硫化剂包括硫和氧化锌(zno)；其中硫在0.2至0.8phr范围内，优选在0.3phr至0.6phr之间以形成硫交联，而氧化锌在0.1phr至0.8phr范围内，优选在0.4phr至0.6phr之间以形成离子交联。氧化锌还充当促进剂的活化剂以促进预硫化过程。
28.在优选的实施例中，促进剂选自二丁基二硫代氨基甲酸锌(zdbc)或o-异丙基二硫代碳酸钠(sic)，其范围为0.1phr至0.5phr，优选二丁基二硫代氨基甲酸锌，其范围为0.2phr至0.4phr以催化胶乳颗粒内硫交联的形成。
29.在优选的实施例中，ph调节剂选自氢氧化铵、氢氧化钾或其组合，其范围为0.8phr至3.0phr，优选氢氧化铵和氢氧化钾，其范围为1.3phr至2.4phr，以将复合物的ph值控制在10.0至11.0范围内，优选为ph值在10.2至10.5之间。
30.根据本发明的一个实施例，二级化学品中的至少一种选自抗粘剂、稳定剂、分散剂、消泡剂、增白剂或它们的组合以添加到初级复合胶乳中。
31.在一个优选的实施例中，抗粘剂选自石油基蜡、植物源蜡、硅酮或非硅酮基蜡，优选为石油基蜡，其范围为0.4phr至1.2phr，优选为0.5phr至1.0phr范围内；其中石油基蜡优选为但不限于聚乙烯蜡乳液和石蜡乳液。
32.稳定剂选自钠盐基或钾盐基阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，其范围为0.1phr至1.2phr，优选钠盐基阴离子表面活性剂，其范围为0.2phr至0.8phr；其中，钠盐基阴离子表面活性剂优选为但不限于十二烷基苯磺酸钠和十二烷基醚硫酸钠。
33.分散剂选自阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，其范围为0.1phr至1.2phr，优选阴离子表面活性剂，其范围为0.2phr至0.8phr；其中阴离子表面活性剂优选为但不限于萘磺酸-甲醛缩聚物的钠盐和聚丙烯酸钠聚合物。
34.消泡剂选自萘基乳液、硅酮基乳液、非烃基乳液和植物源的精炼油，范围为0.02phr至0.08phr，优选硅酮基乳液，其范围为0.04phr至0.06phr；其中硅酮乳液优选为但不限于聚二甲基硅氧烷乳液和十甲基环戊硅氧烷乳液。
35.增白剂是氧化钛，其范围为1.0phr至2.0phr，优选为1.4phr至1.8phr范围内。
36.本发明的预硫化方法将化学品分为初级化学品和二级化学品，即根据化学品的组别将化学复合步骤分开，从而消除二级化学品在初级复合反应中的化学干扰，在环境温度且硫化剂、活化剂和促进剂的化学物剂量消耗低的情况下实现预硫化反应。
37.在下文中，将提供本发明的示例以进行更详细的说明。从这些实施例可以更容易地理解本发明的优点并将其付诸实践。然而，还应理解以下实施例不以任何方式限制本发明的范围。
38.实施例
39.根据表1中的配方制备三组xnbr胶乳，这三组xnbr胶乳经过不同的预硫化过程。
40.表1:第1组、第2组和第3组的配方
[0041][0042]
第1组：xnbr胶乳按照本发明的预硫化方法在环境温度下通过化学分离步骤进行复合。将初级化学品加入到xnbr胶乳中并在环境温度下搅拌7至9小时以完成初级复合反应。然后将二级化学品加入初级复合胶乳中，并在环境温度下进一步搅拌15至17小时，形成复合预硫化xnbr胶乳。该方法总结如图1所示。
[0043]
第2组：xnbr胶乳按无化学分离步骤的常规预硫化方法在加热条件下进行复合。将
初级化学品和二级化学品一起加入xnbr胶乳中，并在50℃至60℃的加热条件下搅拌3至5小时。然后将复合的xnbr胶乳在环境温度下进一步搅拌19至21小时。该方法总结如图2所示。
[0044]
第3组：xnbr胶乳按照无化学分离步骤的预硫化方法在环境温度下复合。将初级化学品和二级化学品一起加入xnbr胶乳中并在环境温度下搅拌22至24小时。第3组的目的是研究化学分离步骤在预硫化过程中的影响。该方法总结如图3所示。
[0045]
然后，第1组、第2组和第3组的预硫化胶乳进一步进行手套浸渍过程，但不限于凝固剂浸渍、乳胶浸渍、浸出、固化、氯化和干燥。
[0046]
实验结果
[0047]
根据astm d6319标准要求测试每组手套的拉伸强度、500％模量和断裂伸长率。结果如表2所示。
[0048]
表2：第1组、第2组和第3组中生产的弹性手套的结果
[0049][0050]
astm d6319标准要求：
[0051]
手套厚度：最低0.050mm
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拉伸强度：最低14mpa(老化前和老化后)
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断裂伸长率：最低500％(老化前)；最低400％(老化后)
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老化条件：100℃加热22小时
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参考表2的结果，第1组、第2组和第3组生产的手套均符合astm d6319标准要求。本发明第1组生产的手套显示出与第2组和第3组生产的手套相当的厚度。然而，本发明第1组生产的手套显示出的拉伸强度比第2组和第3组生产的手套更高，手套的拉伸强度反映了胶乳膜中形成的交联网络的结构特征，胶乳颗粒中的交联网络越密，所生产手套的拉伸强度就越高。此外，在本发明的第1组中生产的手套还表现出与第2组和第3组中生产的手套相当的500％模量和断裂伸长率。该结果表明，在环境温度下具有化学分离步骤的胶乳预硫化方法可以在不破坏手套柔软度的情况下达到更高的拉伸强度。因此，本发明具有成本效益且环境友好的胶乳预硫化方法可以取代传统的带加热过程的胶乳预硫化方法。
[0056]
对熟悉本领域的技术人员来说，对本发明以及附图的各种修改是显而易见的。此处描述的与本说明的实施例有关的原理可适用于其他实施例。因此，本发明并不旨在将范围限制于与所附图一起呈现的实施例，而是与此原理以及此处公开的具有新颖性及创造性的特征一致的最大范围。因此，本发明将包括本发明所附权利要求的范围内的所有其他替换、修改和变化。