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氯化天然橡胶(CNR)是以天然橡胶为原料经氯化反应改性而成。由于具有优良的耐酸碱性、耐磨性、耐海水性、抗透渗性和阻燃性等,因而广泛用于涂料、胶粘剂、油墨添加剂和制作耐酸碱用品等方面,是工业上最重要的橡胶衍生物之一。 CNR生产工艺主要有两种,传统的“溶剂法”是将天然橡胶溶于四氯化碳中,通入氯气进行氯化,由于溶剂四氯化碳严重污染环境,根据《蒙特利尔协议书》的规定,该工艺已在发达国家停止使用,即将在发展中国家停止使用;“胶乳法”新工艺是将天然胶乳稳定后,直接通入氯气进行氯化,具有污染小、工艺简单、投资小、成本低等突出优点,是CNR生产的一种发展方向。两种产物的分子结构及性能有较大的差异,后者稳定性不如前者,特别是在湿态下“胶乳法”CNR的热敏性高,易受热、氧、光、酸等作用发生脱HCl反应,导致CNR分子结构及使用性能的变异。因此探索不同的受热历程对CNR分子结构和性能的影响规律,揭示干燥条件与产物结构和性能的动态关系,是“胶乳法”生产CNR的关键问题。 本研究采用多种研究的方法和手段,对颗粒状“胶乳法”氯化天然橡胶在薄层受热历程中干燥条件对干燥速率以及对其分子结构和应用性能的影响进行了系列研究。 采用红外光谱分析,结果表明造成两种方法制备的CNR性能及稳定性差异的根本原因是二者分子结构的主体结构相同,而精细结构有差异。 用测定电导率简单易行的方法来确定CNR在受热历程中所脱出的HCl量,影响CNR脱出HCl量的因素有温度、粒度、气氛和制备方法等,在这些因素中,其中温度对脱HCl量的影响较大,特别是在氧气中;高胶乳法级化天然像胶薄层干操特性的研究速反应期活化能氧气中比氮气中的小,但在低温下,无论是氮气还是氧气中其脱HCI的量仍然不多,对CNR的质量和使用性能几乎没有影响。 用热分析方法研究了“胶乳法”氧化天然橡胶颗粒干燥过程中的水分传递规律。结果表明,含水量和干燥温度对CNR水分扩散系数有显著影响,粒度和空气流量对扩散系数影响不大.干燥过程中扩散系数随着水分减少而增加;水分内部扩散系数为0.005一0.05二,.min一‘,扩散系数随温度增大而呈指数增加。 用热分析方法研究了小颗粒状“胶乳法”撅化天然橡胶物料几(cNR)的干燥过程,结果表明,其干操过程主要由升速、恒速和降速阶段组成.温度对干燥速率的影响比空气流量更为显著,根据试验分析建立了描述整个干燥过程的数学模型。 采用自行设计的多用途干燥试验装置,通过薄层干燥“胶乳法”CNR试验,探讨了温度、风速和CNR的粒径因子对CNR干燥过程的影响规律;并且对该CNR的干燥机理进行了剖析,在此基础上建立了薄层干燥动力学模型,并由试验得到扩散系数与含水最和温度有关,求得干燥过程的活化能及扩散系数与温度的关系式。研究结果表明: 影响CNR干燥时间y:的因素大小依次是温度(xZ)>风速(x.)>粒径(x3), ,,·‘02·67一27·6,呼)+9·62呼)一22.。卜黯rb.干燥动力学方程为:MR=介,一粤,,式中:MR二杀釜:D为水分扩散系数,D二6. 6Xlo一sexp卜22.5/RT) C.干燥过程中表面温度突变时间y。与加热温度x:、风速x:和粒径xl有关,而CNR的表面温度突变点是变温干燥的分界点,预侧此分界点可以提高干燥效率和产品的质量,优化干燥工艺。其显著性大小依次为加华南热带农业大学硕:l:毕业论文热温度xZ>风速x.>粒径x3,在试验温度60一120℃、风速0.肪一0.13k官屏.台,粒径8一12月韵范围内,表面温度突变时间殊与加热温度xZ、风速x{和粒径x3的关系表达式为:-y表=34.74x(x:一卿 25一;3一6、I七旦竺止+26.59、竺纽且+62.670.01