專(zhuān)利名稱：一種輻射硫化橡膠乳液的制備方法和輻照裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輻射應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輻射硫化橡膠乳液的制備方法和輻照裝置。
背景技術(shù)：
天然橡膠乳液是以順式聚異戊二烯為主體，含十幾種組分的乳狀液體，只有硫化后的天然橡膠才有應(yīng)用價(jià)值。
輻射硫化技術(shù)，即在天然橡膠乳液中加入少量的敏化劑，通過(guò)鈷-60伽瑪射線或電子束輻照，使橡膠分子產(chǎn)生交聯(lián)，其制品的理化性能與化學(xué)硫化制品的理化性能相當(dāng)，并具有以下優(yōu)點(diǎn)1.產(chǎn)品“潔凈”，不含硫、硫化促進(jìn)劑(噻唑類(lèi)、秋蘭姆等)和氧化鋅，廢舊制品焚燒時(shí)不產(chǎn)生二氧化硫，灰燼量少，有利于環(huán)境保護(hù)；2.不含亞硝胺；3.透明度和柔軟性較好；4.低細(xì)胞毒性；5.水溶性蛋白質(zhì)含量低。
輻射硫化的天然橡膠乳液可用于生產(chǎn)浸漬制品，如醫(yī)用手套、核工業(yè)用特種防護(hù)手套、膠管、醫(yī)用導(dǎo)管、氣球、避孕套、嬰兒奶嘴和指套等，上述優(yōu)點(diǎn)對(duì)于醫(yī)療衛(wèi)生和環(huán)保事業(yè)十分有利。
60Co輻照工藝較為成熟，60Co所產(chǎn)生的γ射線貫穿能力強(qiáng)，但是60Co的半衰期為5.27a，需不斷補(bǔ)充60Co，而且需要厚的屏蔽，運(yùn)行成本較高；電子加速器的電子束貫穿能力較差，但它無(wú)需厚的屏蔽，操作安全，運(yùn)行成本低于60Co的運(yùn)行成本。因而，用電子加速器實(shí)施輻射硫化值得推廣，但尚沒(méi)有成熟的制備方法及相應(yīng)設(shè)備，且輻射硫化時(shí)天然橡膠乳液容易出現(xiàn)焦化現(xiàn)象，影響產(chǎn)品質(zhì)量和工藝流程的正常進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于給出一種輻射硫化橡膠乳液的制備方法(即對(duì)天然橡膠乳液進(jìn)行輻射硫化)及相應(yīng)的輻照裝置，該方法簡(jiǎn)單、成本低、硫化效果好、可有效克服輻射焦化現(xiàn)象、能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，其所用輻照裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易屏蔽、造價(jià)較低、易操作、適于工業(yè)化應(yīng)用。
本發(fā)明給出的輻射硫化橡膠乳液的制備方法包括配料工序和輻照工序，配料工序包括在干膠含量60％的天然橡膠乳液中加入氫氧化鉀溶液作為穩(wěn)定劑，加入丙烯酸正丁酯乳化液作為敏化劑，其特征在于①所說(shuō)的配料工序還包括，在攪拌條件下，用濃度為0.75～1.0％的氨水將上述加入了穩(wěn)定劑和敏化劑的乳液稀釋成干膠含量為25～30％的橡膠乳液，存放于循環(huán)罐中，進(jìn)入輻照工序，②所說(shuō)的輻照工序采用乳液流動(dòng)式連續(xù)循環(huán)輻照裝置進(jìn)行輻照，輻照工藝包括由進(jìn)料泵將循環(huán)罐中干膠含量為25～30％的橡膠乳液輸送到反應(yīng)器，反應(yīng)器中設(shè)有中間略高、邊緣略低的專(zhuān)用輻照盤(pán)，乳液從專(zhuān)用盤(pán)的中心進(jìn)入反應(yīng)器，然后以薄層形式流經(jīng)專(zhuān)用盤(pán)表面，使乳液得到輻照，乳液進(jìn)料速度應(yīng)略小于回流速度，輻照后的乳液流入反應(yīng)器中，由循環(huán)泵送回循環(huán)罐，與循環(huán)罐中的乳液混合，再由進(jìn)料泵輸送到反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)循環(huán)輻照，循環(huán)乳液累積的輻照吸收劑量為30～60千戈瑞，即可得到輻射硫化的橡膠乳液。所說(shuō)的穩(wěn)定劑和敏化劑除可按現(xiàn)有技術(shù)的方案添加外，還可按下述方案添加所說(shuō)的穩(wěn)定劑氫氧化鉀溶液的濃度可選為10％，加入量為每百份干膠0.2份氫氧化鉀，所說(shuō)的敏化劑丙烯酸正丁酯乳化液的配比為丙烯酸正丁酯∶月桂酸鉀∶水＝50∶1∶49，加入量為每百份干膠5份丙烯酸正丁酯。
本發(fā)明制備方法所用的乳液流動(dòng)式連續(xù)循環(huán)輻照裝置，包括電子加速器和反應(yīng)器，其特征在于所說(shuō)的加速器為低能電子加速器，所說(shuō)的反應(yīng)器設(shè)在加速器電子束的下方，反應(yīng)器中設(shè)有一個(gè)正對(duì)電子束、由穿過(guò)并固定在反應(yīng)器上的乳液管支撐的專(zhuān)用輻照盤(pán)，專(zhuān)用盤(pán)的中間略高、邊緣略低，專(zhuān)用盤(pán)的中心設(shè)有乳液入口，乳液入口經(jīng)乳液管、進(jìn)料泵與循環(huán)罐相連接，反應(yīng)器底部設(shè)有乳液出口，乳液出口經(jīng)乳液管、循環(huán)泵與循環(huán)罐相連接，上述部件共同組成乳液流動(dòng)式連續(xù)循環(huán)輻照裝置。
本發(fā)明的制備方法具有方法簡(jiǎn)單、成本低、硫化效果好、可有效克服輻射焦化現(xiàn)象、能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，所制備的輻射硫化橡膠乳液產(chǎn)品透明度和柔軟性較好，用這種乳液生產(chǎn)的浸漬制品“潔凈”，不含硫，適合于特殊行業(yè)使用，有利于醫(yī)療衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)；所用輻照裝置體積小、屏蔽簡(jiǎn)便、造價(jià)較低、易操作，適于工業(yè)化應(yīng)用。一種產(chǎn)品能不能被市場(chǎng)接受，不僅取決于產(chǎn)品的質(zhì)量，還取決于生產(chǎn)成本。本發(fā)明采用低能電子加速器可顯著降低輻射硫化成本，使其與化學(xué)硫化的成本相當(dāng)，加上輻射硫化制品的優(yōu)點(diǎn)，所以本發(fā)明具有光明的應(yīng)用前景。


本發(fā)明有如下附圖圖1輻照裝置示意2輻照裝置剖面示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的輻射硫化橡膠乳液制備方法包括配料工序和輻照工序，①所說(shuō)的配料工序包括在攪拌條件下，在干膠含量60％的天然橡膠乳液中按每百份干膠加入0.2份氫氧化鉀的比例加入濃度10％的氫氧化鉀溶液作為穩(wěn)定劑；按每百份干膠5份丙烯酸正丁酯的比例加入濃度50％的丙烯酸正丁酯乳化液作為敏化劑，敏化劑的配比為丙烯酸正丁酯∶月桂酸鉀∶水＝50∶1∶49，其乳化液可按公知的配制方法進(jìn)行配制；用濃度為0.75～1.0％的氨水將上述加入了穩(wěn)定劑和敏化劑的乳液稀釋成干膠含量為25～30％的橡膠乳液，其中，0.75％、0.8％、0.85、0.9％、0.95％或1.0％都是可以選用的氨水濃度，25％、26％、27％、28％、29％或30％都是可以選擇的稀釋后乳液的濃度，然后，將配制好的乳液存放于循環(huán)罐中，進(jìn)入輻照工序，②所說(shuō)的輻照工序采用乳液流動(dòng)式連續(xù)循環(huán)輻照裝置進(jìn)行輻照，輻照工藝包括由進(jìn)料泵5將存放于循環(huán)罐7中的干膠含量為25～30％的橡膠乳液輸送到反應(yīng)器2，反應(yīng)器中設(shè)有中間高、邊緣低的專(zhuān)用碟形輻照盤(pán)8，乳液從專(zhuān)用盤(pán)的中心進(jìn)入反應(yīng)器，然后以薄層形式流經(jīng)反應(yīng)器專(zhuān)用盤(pán)表面，使乳液得到加速器電子束1的輻照，乳液進(jìn)料速度應(yīng)略小于回流速度，以免在反應(yīng)器中積累過(guò)多而溢出，輻照后的乳液流入反應(yīng)器中，由循環(huán)泵6送回循環(huán)罐，與循環(huán)罐中的乳液混合，再由進(jìn)料泵輸送到反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)循環(huán)輻照，當(dāng)乳液累積的輻照吸收劑量達(dá)到30～60千戈瑞，即可得到合格的輻射硫化橡膠乳液。
以下是本發(fā)明的一個(gè)具體操作實(shí)施例稱取60％DRC(干膠含量)天然橡膠乳液300kg(約300升)置于配料罐中，緩慢加入3.6kg 10％KOH溶液，同時(shí)攪拌半小時(shí)；緩慢加入18kg丙烯酸正丁酯乳化液，同時(shí)攪拌半小時(shí)；再加入278.4kg 1％的氨水，攪拌半小時(shí)后，靜置10分鐘，配制成30％DRC橡膠乳液，置于循環(huán)罐中，按指定的輻照工藝參數(shù)進(jìn)行輻照。加速器工作電壓250kV，束流8～10mA，輻照時(shí)間控制在3～6小時(shí)，吸收劑量約為30～60kGy，乳液流速約為10升/分，循環(huán)罐中乳液的循環(huán)次數(shù)約為3～6次，輻照完畢后，即得到合格的輻射硫化天然橡膠乳液，把循環(huán)罐中的輻射硫化橡膠乳液用泵抽到輻射硫化乳液產(chǎn)品儲(chǔ)罐中；再將配制好的下一批乳液放到循環(huán)罐中，即可進(jìn)行下一輪輻照。上述氨水的濃度也可以選為0.75％、0.8％、0.85、0.9％、或0.95％；稀釋后乳液的濃度也可以選擇為25％、26％、27％、28％或29％，具體加入量可根據(jù)本發(fā)明的要求，按現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行計(jì)算。
本發(fā)明所說(shuō)的乳液吸收劑量和乳液循環(huán)次數(shù)的控制方法可以是1.按選定的加速器工作參數(shù)、待輻照橡膠乳液重量進(jìn)行計(jì)算，例如，待輻照橡膠乳液重量為300kg，稀釋成30％濃度乳液重量為600kg，加速器電壓250kV，束流10mA，吸收劑量30kGy時(shí)，所需的輻照時(shí)間為3.12小時(shí)；吸收劑量60kGy時(shí)，所需的輻照時(shí)間為6.24小時(shí)；所以，可以確定輻照時(shí)間約為3～6小時(shí)；在保證輻照吸收劑量的條件下，進(jìn)而可以確定乳液流速為6.6～3.3升/分。即，對(duì)300kg 60％DRC的天然橡膠乳液進(jìn)行輻射硫化時(shí)，選定乳液流速為6.6～3.3升/分，輻照3～6小時(shí)即可實(shí)現(xiàn)輻射硫化。
2.以上僅僅是理想狀態(tài)計(jì)算，實(shí)際操作的方法還可以是固定流速等工藝條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，例如，10升/分，電壓250kV，束流8mA，定時(shí)取樣測(cè)試，將達(dá)到最大拉伸強(qiáng)度時(shí)的時(shí)間定為相同工藝條件下的輻照時(shí)間。
3.用公知的劑量計(jì)，例如CTA薄膜劑量計(jì)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，達(dá)到30～60kGy的時(shí)間定為輻照時(shí)間，根據(jù)輻照的實(shí)際重量，即可計(jì)算出應(yīng)有的流速。
由于低能電子加速器電子束的穿透能力較弱，例如，本發(fā)明所用加速器的電子束在膠乳中的射程約為0.3mm，低于流動(dòng)乳膠薄層的厚度，所以，只有表面層的膠乳得到輻照，深層未能得到輻照。為此，本發(fā)明采用了乳液流動(dòng)式連續(xù)循環(huán)輻射硫化的方法，直至硫化乳液的性能達(dá)到最佳。本發(fā)明連續(xù)循環(huán)輻照的技術(shù)方案，是在以下實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上給出的1.本發(fā)明對(duì)不同乳液濃度對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，工藝參數(shù)如下(1)乳液濃度25％，30％，40％，50％；乳液體積10升；(2)加速器參數(shù)電壓250kV(千伏)，束流8mA(毫安)；(3)乳液流速進(jìn)料1.8升/分，回收2.0升/分，循環(huán)罐中乳液攪拌速度75轉(zhuǎn)/分。
由于天然橡膠乳液原料的濃度為60％DRC，所以，分別選取濃度為25％、30％、40％、50％的乳液各10升按上述條件進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)，輻照時(shí)間均為80分鐘，每隔10分鐘在取樣口取樣50毫升，所取樣品進(jìn)行制膜并測(cè)定拉伸強(qiáng)度。結(jié)果表明，乳液的濃度越低，達(dá)到最大拉伸強(qiáng)度的時(shí)間越短；但乳液濃度對(duì)最大拉伸強(qiáng)度值的影響并不顯著。這是由于在堿性條件下，水的輻解中間產(chǎn)物氫氧根自由基也參與了橡膠分子的交聯(lián)過(guò)程它攻擊臨近的橡膠分子鏈，使其產(chǎn)生聚合物自由基，從而促進(jìn)分子的交聯(lián)。乳液濃度越低，水的濃度就越高，產(chǎn)生的氫氧根自由基濃度也高，相應(yīng)地對(duì)高分子鏈交聯(lián)貢獻(xiàn)也大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，乳液濃度相對(duì)較低時(shí)，硫化干膠產(chǎn)率反而越高。由于高濃度輻照時(shí)，容易產(chǎn)生焦化現(xiàn)象；低濃度輻照時(shí)，最佳硫化時(shí)間短，硫化干膠產(chǎn)率高，并可避免焦化現(xiàn)象?？紤]到稀釋配料等綜合成本，為此，本發(fā)明在工業(yè)輻照時(shí)采用了較低的乳液濃度，選擇將60％DRC的天然橡膠乳液稀釋為25～30％DRC的橡膠乳液進(jìn)行輻照，其中，25％、26％、27％、28％、29％、30％DRC的橡膠乳液都是可以選擇的技術(shù)方案。
2.本發(fā)明對(duì)劑量率(束流強(qiáng)度)對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，輻射工藝參數(shù)如下(1)橡膠乳液濃度30％，體積10升；(2)加速器參數(shù)電壓250kV，束流分別為2.5mA；5mA；8mA；(3)進(jìn)料流速1.8升/分，回收流速2.0升/分，循環(huán)罐中乳液攪拌速度75轉(zhuǎn)/分。
按上述條件對(duì)乳液進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)，三種束流的輻照時(shí)間分別為70、60和50分鐘。輻照時(shí)每隔10分鐘在取樣口取樣，取樣體積約為50毫升。輻照完成后，所取樣品進(jìn)行制膜并測(cè)定拉伸強(qiáng)度。結(jié)果表明，束流越小，達(dá)到最大拉伸強(qiáng)度的輻照時(shí)間越長(zhǎng)，同時(shí)隨著束流的增加，最大拉伸強(qiáng)度的數(shù)值趨于變小。在加速器其它參數(shù)(如電壓)保持恒定的情況下，束流值則表示劑量率的大小，束流越大，劑量率也越大，顯而易見(jiàn)到達(dá)硫化劑量的時(shí)間就越短。同時(shí)拉伸強(qiáng)度的大小還取決于吸收劑量的均勻性，均勻性越好，拉伸強(qiáng)度也高；在束流較大時(shí)，乳液表面層與深層吸收的劑量差異較大，吸收劑量的均勻性較差，這就導(dǎo)致了拉伸強(qiáng)度性能的降低。這個(gè)結(jié)果意味著在輻射硫化工業(yè)化應(yīng)用時(shí)，為了保證乳液制品達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，宜采用低束流進(jìn)行輻照；同時(shí)從另一方面也證明了采用低能加速器的必要性。高束流時(shí)的另一個(gè)缺點(diǎn)是容易導(dǎo)致乳液的焦化現(xiàn)象?？紤]到工業(yè)生產(chǎn)時(shí)的規(guī)模較大，可選取與所設(shè)計(jì)的輻射硫化橡膠乳液產(chǎn)量相適應(yīng)的加速器工作參數(shù)，例如，年產(chǎn)2000噸硫化乳液的加速器的工作參數(shù)可選為250～300kV，30～35mA。
3.本發(fā)明對(duì)乳液循環(huán)體積對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，輻射工藝參數(shù)如下(1)乳液濃度25％；乳液體積10升，20升，40升；(2)加速器參數(shù)電壓250kV，束流8mA；(3)乳液流速進(jìn)料1.8升/分，回流2.0升/分，循環(huán)罐中乳液攪拌速度75轉(zhuǎn)/分。
按上述條件分別對(duì)10升，20升和40升乳液進(jìn)行輻照，輻照時(shí)間均為80分鐘，同時(shí)每隔10分鐘在取樣口取樣50毫升。輻照完成后，所取樣品進(jìn)行制膜并測(cè)定拉伸強(qiáng)度。
鑒于低能加速器產(chǎn)生的電子束的穿透能力較弱，橡膠乳液吸收的劑量與橡膠粒子在專(zhuān)用盤(pán)上的位置有關(guān)，在乳液表層吸收了較高的劑量，而深層的吸收劑量則為零。而拉伸強(qiáng)度的大小除了與吸收劑量有關(guān)外，還與劑量吸收的均勻度有關(guān)。在硫化劑量(均勻照射時(shí)達(dá)到最大拉伸強(qiáng)度時(shí)的劑量)附近，吸收劑量的差異越小(即劑量均勻性越好)，拉伸強(qiáng)度就越大。
本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，循環(huán)體積10升、20升、40升達(dá)到最大拉伸強(qiáng)度所需的輻照時(shí)間(最佳硫化時(shí)間)隨乳液循環(huán)體積的變大而增加，這是因?yàn)槿橐后w積越小，相同時(shí)間內(nèi)循環(huán)的次數(shù)(被輻照的次數(shù))就越多，吸收劑量就越高，相應(yīng)地達(dá)到最佳硫化劑量的時(shí)間也就越短；但是，單位體積(重量)的最佳硫化時(shí)間并無(wú)明顯差別，分別約為1.20分/升、1.25分/升和1.20分/升。這說(shuō)明，硫化膠的產(chǎn)率(即單位時(shí)間生產(chǎn)的輻射硫化乳膠)是相同或相近的，與乳液循環(huán)體積無(wú)關(guān)；此外，最大拉伸強(qiáng)度與乳液循環(huán)體積也無(wú)顯著關(guān)聯(lián)。且拉伸強(qiáng)度有一峰值，循環(huán)體積越小，曲線峰越陡，反之，越平坦。
輻照時(shí)，乳液循環(huán)體積越大，輻照循環(huán)的次數(shù)越小，吸收劑量增加速度就越慢，吸收劑量維持在硫化劑量附近的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。這一特點(diǎn)對(duì)于輻射硫化工業(yè)化應(yīng)用極為有利，在工業(yè)規(guī)模輻照時(shí)，既要找到特定循環(huán)體積的最佳硫化時(shí)間，以提高生產(chǎn)效率；同時(shí)對(duì)輻照時(shí)間的控制可以不必苛刻，在較大的時(shí)間段內(nèi)均能使輻射硫化乳液的性能滿足質(zhì)量要求。同時(shí)，采用大體積輻照，可以減少加速器停機(jī)頻率，提高生產(chǎn)效率。例如，工業(yè)輻照裝置的循環(huán)罐設(shè)計(jì)選可為120～200升或更大，輻照循環(huán)泵的最大流速為14L/min，所以實(shí)際輻照時(shí)，可能采用的流速最大可達(dá)12L/min.，以保證在達(dá)到輻照硫化劑量時(shí)，選定的輻照體積可以循環(huán)輻照兩次以上。這僅僅是設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)，實(shí)際情況可能為對(duì)于具體某一部分乳液而言，它的循環(huán)次數(shù)有可能大于或小于以上的值，是一個(gè)分布，落在上述循環(huán)次數(shù)范圍內(nèi)的幾率較高而已。所以實(shí)際操作的方法最好是固定流速8～12L/min，電壓250～300kV，束流30～60mA，定時(shí)取樣測(cè)試，將實(shí)驗(yàn)得到的達(dá)到最大拉伸強(qiáng)度時(shí)的時(shí)間定為最少的輻照時(shí)間。
4.本發(fā)明對(duì)輻射硫化的焦化現(xiàn)象進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，當(dāng)乳液在反應(yīng)器專(zhuān)用盤(pán)上的流動(dòng)受阻礙時(shí)，乳液表層短時(shí)間內(nèi)會(huì)吸收過(guò)大的電子束能量，產(chǎn)生焦化現(xiàn)象。焦化現(xiàn)象往往發(fā)生于(1)高束流，高乳液濃度時(shí)；(2)專(zhuān)用盤(pán)的邊緣。發(fā)生焦化的原因是天然橡膠乳液本身具有一定的粘度，濃度越高，粘度越大，流動(dòng)性相對(duì)變差，容易在專(zhuān)用盤(pán)上受到阻礙導(dǎo)致吸收過(guò)高的能量；束流強(qiáng)度高，單位時(shí)間內(nèi)授予乳液的能量大，一旦乳液在專(zhuān)用盤(pán)上有輕微的滯留，也易發(fā)生焦化；乳液在專(zhuān)用盤(pán)的邊緣，由于表面張力作用，會(huì)有遲滯現(xiàn)象，因而易接受過(guò)高的能量。焦化現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，往往先產(chǎn)生小焦塊，阻礙了乳液的流動(dòng)，小焦塊本身不斷吸收電子束的能量，吸收的能量又不能被及時(shí)帶走，導(dǎo)致焦塊處的溫度很高，使其周?chē)娜橐核终舭l(fā)，形成新的焦塊，這樣焦塊就不斷擴(kuò)張，如不及時(shí)處理，會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生。此外，焦塊也會(huì)影響乳液的質(zhì)量。為防止焦化現(xiàn)象的產(chǎn)生，輻射硫化時(shí)宜采用低束流、低乳液濃度，低濃度乳液的流動(dòng)性好，可及時(shí)帶走吸收的能量，低濃度輻射硫化具有更高的硫化干膠產(chǎn)率，低束流時(shí)，單位時(shí)間授予乳液的能量小，同時(shí)，低束流輻照的硫化膠有較好的拉伸強(qiáng)度。另外，應(yīng)增大乳液流速，乳液流速越大，乳液在專(zhuān)用盤(pán)上滯留的機(jī)會(huì)就越低，乳液吸收的能量可被及時(shí)帶走，局部能量大量積聚的幾率也越低，即使有輕微的焦化發(fā)生，焦塊雛形能被大流速的乳液及時(shí)沖走，不至于發(fā)生嚴(yán)重的焦化。對(duì)專(zhuān)用輻照盤(pán)，除了表面要極其平滑外，專(zhuān)用盤(pán)的邊緣也應(yīng)平滑，減少乳液的滯留。同時(shí)專(zhuān)用盤(pán)的尺寸應(yīng)大于加速器的電子掃描區(qū)，這樣電子束到達(dá)不了專(zhuān)用盤(pán)邊緣，消除了能量在專(zhuān)用盤(pán)邊緣聚集現(xiàn)象。
所以本發(fā)明制備方法概括的要點(diǎn)是(1)乳液循環(huán)體積的大小不會(huì)影響輻射硫化膠的最大拉伸強(qiáng)度和生產(chǎn)率；但隨著乳液循環(huán)體積的增加，達(dá)到最大拉伸強(qiáng)度時(shí)的輻照時(shí)間范圍變寬，這個(gè)發(fā)現(xiàn)極其有利于加速器輻射硫化的工業(yè)化應(yīng)用，使得對(duì)輻射時(shí)間的控制不必過(guò)分苛刻，同時(shí)采用大體積輻照，可以減少加速器停機(jī)頻率，提高生產(chǎn)效率。
(2)束流增加會(huì)降低輻射硫化膠的最大拉伸強(qiáng)度，高束流時(shí)還會(huì)導(dǎo)致乳液的焦化現(xiàn)象，因此，在保證一定產(chǎn)量的前提下，宜采用較低的束流輻照，以提高硫化膠制品的拉伸強(qiáng)度。
(3)乳液濃度對(duì)輻射硫化膠的拉伸強(qiáng)度影響不顯著；但高濃度輻照時(shí)，會(huì)產(chǎn)生焦化現(xiàn)象；低濃度輻照時(shí)，最佳硫化時(shí)間短，硫化干膠產(chǎn)率高，并可避免焦化現(xiàn)象。所以，應(yīng)采用較低濃度的橡膠乳液進(jìn)行輻照。
圖1、圖2給出了本發(fā)明乳液流動(dòng)式連續(xù)循環(huán)輻照裝置的示意圖，該裝置包括電子加速器和反應(yīng)器，包括電子加速器和反應(yīng)器，所說(shuō)的加速器為低能電子加速器，在以上所述的工藝條件下，加速器的電壓可選為250～300kV，工作束流可選為30～60mA；所說(shuō)的反應(yīng)器2設(shè)在加速器電子束1的下方，反應(yīng)器中設(shè)有一個(gè)正對(duì)電子束、由穿過(guò)并固定在反應(yīng)器上的乳液管3支撐的專(zhuān)用盤(pán)8，專(zhuān)用盤(pán)的中間略高、邊緣略低，例如，專(zhuān)用盤(pán)8的中心與其邊緣的坡度可為8～12度，以利于乳液順利流淌；專(zhuān)用盤(pán)8的中心設(shè)有乳液入口9，乳液入口9經(jīng)乳液管3、進(jìn)料泵5與循環(huán)罐7相連接，乳液由循環(huán)罐7被泵入反應(yīng)器2，像噴泉似的從乳液入口9流出，然后以薄層形式從專(zhuān)用盤(pán)8表面向四周流去，受到電子束照射，反應(yīng)器底部設(shè)有乳液出口10，乳液出口10經(jīng)乳液管4、循環(huán)泵6與循環(huán)罐7相連接，將照射過(guò)的乳液送回循環(huán)罐，與罐中的乳液混合后進(jìn)入下一循環(huán)的輻照；所說(shuō)的專(zhuān)用盤(pán)8的尺寸應(yīng)大于加速器電子束1輻照的輻照尺寸，這樣，電子束到達(dá)不了專(zhuān)用盤(pán)邊緣，可消除能量在專(zhuān)用盤(pán)邊緣聚集而導(dǎo)致的焦化現(xiàn)象。例如，當(dāng)電子束掃描區(qū)域的尺寸為Φ234mm時(shí)，碟形輻照板的尺寸可以為Φ350mm。所說(shuō)的專(zhuān)用盤(pán)8為不銹鋼板，其形狀與電子束的形狀適配，例如，可以同為圓形或同為長(zhǎng)方形。
權(quán)利要求
1.一種輻射硫化橡膠乳液的制備方法，包括配料工序和輻照工序，配料工序包括在干膠含量60％的天然橡膠乳液中加入氫氧化鉀溶液作為穩(wěn)定劑，加入丙烯酸正丁酯乳化液作為敏化劑，其特征在于①所說(shuō)的配料工序還包括，在攪拌條件下，用濃度為0.75～1.0％的氨水將上述加入了穩(wěn)定劑和敏化劑的乳液稀釋成干膠含量為25～30％的橡膠乳液，存放于循環(huán)罐中，進(jìn)入輻照工序，②所說(shuō)的輻照工序采用乳液流動(dòng)式連續(xù)循環(huán)輻照裝置進(jìn)行輻照，輻照工藝包括由進(jìn)料泵將循環(huán)罐中干膠含量為25～30％的橡膠乳液輸送到反應(yīng)器，反應(yīng)器中設(shè)有中間略高、邊緣略低的專(zhuān)用輻照盤(pán)，乳液從專(zhuān)用盤(pán)的中心進(jìn)入反應(yīng)器，然后以薄層形式流經(jīng)專(zhuān)用盤(pán)表面，使乳液得到輻照，乳液進(jìn)料速度應(yīng)略小于回流速度，輻照后的乳液流入反應(yīng)器中，由循環(huán)泵送回循環(huán)罐，與循環(huán)罐中的乳液混合，再由進(jìn)料泵輸送到反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)循環(huán)輻照，循環(huán)乳液累積的輻照吸收劑量為30～60千戈瑞，即得到輻射硫化的橡膠乳液。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射硫化橡膠乳液的制備方法，其特征在于所說(shuō)的穩(wěn)定劑氫氧化鉀溶液的濃度為10％，加入量為每百份干膠0.2份氫氧化鉀，所說(shuō)的敏化劑丙烯酸正丁酯乳化液的配比為丙烯酸正丁酯∶月桂酸鉀∶水＝50∶1∶49，加入量為每百份干膠5份丙烯酸正丁酯。
3.一種用于權(quán)利要求1或2所述的輻射硫化橡膠乳液制備方法的乳液流動(dòng)式連續(xù)循環(huán)輻照裝置，包括電子加速器和反應(yīng)器，其特征在于所說(shuō)的加速器為低能電子加速器，所說(shuō)的反應(yīng)器(2)設(shè)在加速器電子束(1)的下方，反應(yīng)器中設(shè)有一個(gè)正對(duì)電子束、由穿過(guò)并固定在反應(yīng)器上的乳液管(3)支撐的專(zhuān)用輻照盤(pán)(8)，專(zhuān)用盤(pán)(8)的中間略高、邊緣略低，專(zhuān)用盤(pán)(8)的中心設(shè)有乳液入口(9)，乳液入口(9)經(jīng)乳液管(3)、進(jìn)料泵(5)與循環(huán)罐(7)相連接，反應(yīng)器底部設(shè)有乳液出口(10)，乳液出口(10)經(jīng)乳液管(4)、循環(huán)泵(6)與循環(huán)罐(7)相連接，上述部件共同組成乳液流動(dòng)式連續(xù)循環(huán)輻照裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的輻照裝置，其特征在于所說(shuō)的專(zhuān)用盤(pán)(8)的中心與其邊緣的坡度為8～12度。
5.如權(quán)利要求3所述的輻照裝置，其特征在于所說(shuō)的專(zhuān)用盤(pán)(8)的尺寸大于加速器電子束(1)輻照的尺寸。
6.如權(quán)利要求4所述的輻照裝置，其特征在于所說(shuō)的專(zhuān)用盤(pán)(8)的尺寸大于加速器電子束(1)輻照的尺寸。
7.如權(quán)利要求3所述的輻照裝置，其特征在于所說(shuō)的專(zhuān)用盤(pán)(8)為不銹鋼板，其形狀為圓形或長(zhǎng)方形。
8.如權(quán)利要求4或5或6所述的輻照裝置，其特征在于所說(shuō)的專(zhuān)用盤(pán)(8)為不銹鋼板，其形狀為圓形或長(zhǎng)方形。
9.如權(quán)利要求3所述的輻照裝置，其特征在于所說(shuō)的低能電子加速器的工作電壓為250～300kV，工作束流為30～60mA。
10.如權(quán)利要求4或5或6或7或8所述的輻照裝置，其特征在于所說(shuō)的低能電子加速器的工作電壓為250～300kV，工作束流為30～60mA。
全文摘要
輻射硫化橡膠乳液的制備方法和輻照裝置，用氨水將加入了穩(wěn)定劑和敏化劑的60％DRC天然橡膠乳液稀釋到25～30％，采用低能電子加速器乳液流動(dòng)式連續(xù)循環(huán)輻射硫化裝置進(jìn)行輻照，乳液在反應(yīng)器中以薄層形式流經(jīng)專(zhuān)用輻照盤(pán)表面，進(jìn)行輻照，當(dāng)累積吸收劑量達(dá)到30～60千戈瑞時(shí)，即得到輻射硫化橡膠乳液。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、成本低、硫化效果好、可有效克服輻射焦化現(xiàn)象、能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；輻照裝置體積小、屏蔽簡(jiǎn)便、造價(jià)較低、易操作，適于工業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08J3/28GK1789313SQ20051012598
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月1日
發(fā)明者王春雷, 朱南康, 張友九 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)輻照技術(shù)研究所