发布时间 : 星期日 文章不溶性硫磺更新完毕开始阅读1d1896f9960590c69ec3767c
硫和硫酸雾都会严重刺激眼睛、皮肤和粘膜。二硫化碳蒸气具有麻醉作用，对眼睛、皮肤和呼吸道易产生刺激，进而影响神经系统和血液循环系统，有害人体健康。
(4)腐蚀
硫、空气和原料中的水分在高温下产生的硫酸严重腐蚀反应釜，金属经高温疲劳和腐蚀后强度急剧下降，故爆炸都发生在高温反应釜内。此外，被腐蚀而溶解的金属都存留在IS产品中，不仅增大了产品中的灰分含量，还严重影响了硫化胶的耐老化性能。
3 表面包覆微胶囊硫黄概念的提出
硫化胶或未硫化胶中硫黄或其它配合剂因迁移而在制品表面析出的现象称为喷霜。为了解决普通硫黄的喷霜问题，一般认为有两条途径：①对硫分子的S8环结构进行改造，使之发生开环聚合，制造出具有特征尺寸的长链聚合硫，即IS。目前，此法已在橡胶工业中得到广泛应用，但由于其成本为普通硫黄的5-15倍，因此它始终不能完全替代普通硫黄。②采用化学方法将S8环与一种或几种加成剂在特定条件下经过催化反应制成加成-聚合硫黄。
北京橡胶工业研究设计院提出了表面包覆微胶囊硫黄的研究构想。该构想旨在对普通硫黄加以改性，在其表面包覆一种有机物质实现微胶囊化，使其在一定温度下能够在橡胶中均匀分散、性质稳定。当达到一定温度以上时包覆层熔化释放出硫黄，且不影响硫黄在橡胶中的硫化作用。熔化后的包覆剂不会对橡胶的物理、化学性能产生影响，并期望对橡胶的耐老化、抗焦烧等性能有所改善。
3.1 微胶囊技术
微胶囊的研究始于20世纪30年代。经过多年的发展，其制备方法已有很多，应用范围也日益广泛。该技术已被用于医疗、纺织、农业等行业。因此，有必要重视芯材从微胶囊中释放的理论研究，其结论必将对具体的实验操作有一定借鉴作用。通过了解微胶囊的壁材以及加工工艺条件对释放过程的影响，从而选出最优工艺条件；通过定量的理论研究得出一些物理参数，了解如何改变这些参数以达到更好控制释放芯材的目的。
微胶囊技术涉及的学科较多，包括胶体和物理化学、材料科学、高分子物理和化学等。微胶囊具有乳液和胶体的物理特征，包括微胶囊粒径、膜厚、壁材的性质、交联度、形态、孔隙率及芯材的溶解度和扩散系数等。可以根据这些特征，对芯材的释放性能进行定性或者定量的探讨。
3.2 微胶囊制备方法
微胶囊的制备方法有很多，如Wurster流化床法、气相沉积法、液相化学法、原位聚合法、微乳液法和界面聚合法等。
(1)Wurster流化床法
Wurster流化床法是20世纪50年代出现的，因由Wurster D E发明而得名。流化床的结
构如图1(略)所示。
热空气通过空气分布板进入，当气流通过流化床中央的导向管时，被包覆颗粒被迫向上运动，到达导向管出口处时，气流通道截面积突然增大，空气线流速突然减小。受重力及文丘利效应的影响，颗粒又从环形空间降落进入导向管。颗粒在Wurster流化床中有规律地循环。同时，位于分布板中央的雾化喷嘴将包覆材料雾化并且向上喷出，与颗粒相遇，经热空气干燥后于颗粒表面形成膜。循环多次后膜达到一定厚度，即得到微胶囊。此工艺过程集包覆、干燥和成型于一体，已经广泛应用于药物包覆等领域。
(2)气相沉积法
气相沉积法主要包括气相化学沉积法和雾化液滴沉积法。二者均是利用过饱和体系中的改性剂在颗粒表面聚集，从而达到对粉体颗粒的包覆目的。
气相化学沉积法是通过气相中的化学反应生成改性杂质分子或微核，在颗粒表面沉积或与颗粒表面分子化学键合，形成均匀致密的薄膜包覆。
雾化液滴沉积法是将改性剂通过雾化喷嘴使其产生微细液滴，液滴分散于颗粒表面，经过热空气或冷空气的流化作用，溶质或熔融液在颗粒表面沉积或凝集结晶形成表面包覆。
气相沉积法已经广泛应用于食品、材料、医药和化工等工业领域。
(3)液相化学法
液相化学法是利用湿环境中的化学反应形成改性添加剂，然后对颗粒进行表面包覆，它包括沉淀法和溶胶-凝胶法。
(a)沉淀法
沉淀法是向溶液中加入沉淀剂(如氨水)，或引发体系中生成沉淀剂(如尿素的热解反应)，使改性离子发生沉淀反应，从而在颗粒表面析出，完成对颗粒的包覆。
通过采用调节体系温度、蒸发溶剂等物理方法，可以增大沉淀生成物的过饱和度；通过改变体系的pH值，也可控制金属离子的水解反应，从而进行沉淀包覆。
(b)溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法除了已用于制备粉体、薄膜外，还可用于粉体的包覆改性。溶胶-凝胶法示意见图2(略)。
首先将改性剂前驱物溶于水或有机溶剂形成均匀溶液，溶质与溶剂经水解或醇解反应得到改性剂(或其前驱物)溶胶；再将经过预处理的被包覆颗粒与溶胶均匀混合，使颗粒均匀分散于溶胶中，溶胶经处理转变为凝胶，最后高温煅烧凝胶得到外表面包覆有改性剂的粉体，从而实现粉体的掺杂改性。
溶胶-凝胶法还可分为胶体凝胶法和金属醇盐凝胶法。胶体凝胶法是通过控制溶液中改性组分的沉淀反应条件，使生成的颗粒以大量的沉淀形式析出，直接得到溶胶；或者先将改性组分沉淀出来，再解凝，沉降颗粒分散成为胶体粒子，制备成溶胶，然后与被包覆颗粒均匀混合，凝胶化后再经高温处理。金属醇盐凝胶法是通过控制醇盐与水比例制得均匀溶胶，然后在一定温度下控制醇盐水解，经缩聚反应在粉体表面形成凝胶，干燥热处理后即得到包覆层。
3.3 微胶囊释放理论
3.3.1 释放性能的表征参数
(1)表观扩散系数
表观扩散系数的定义式为：Dx=DK，式中D为扩散系数，它表示物质的扩散特性，由芯材的分子结构和分子大小决定，在确定芯材时可认为它是一个常数；K为分配因数，它是在一定温度下，芯材在水相和有机相中溶解达到平衡时，两相中浓度的比值。通过微胶囊表观扩散系数的测定，可以了解壁材性质以及膜厚、粒径大小、孔隙率和交联度等因素对释放速率的影响。
(2)渗透性常数
渗透性常数也常用来表示微胶囊释放速率的大小，其定义式为：P=Dx/h，式中h为膜厚。可以看出，膜厚的减小和表观扩散系数的增大均有利于渗透性常数的增大。
3.3.2 释放性能的影响因素
(1)膜厚
定性来看，膜厚增大，芯材穿过壁膜的距离延长，遇到的阻力也增大，释放速率减小；定量来看，表观扩散系数和渗透性常数也说明膜厚影响芯材的释放性能。
(2)平均粒径
平均粒径与膜厚、皮芯比以及相应的密度有关。利用微胶囊的理想化模式，Madam等在恒定皮芯此的情况下推断出，当壁材和芯材确定时，膜厚是平均粒径的线性函数。表观扩散系数随粒径的变化而改变。说明平均粒径也会影响芯材的释放速率。以上理论都是基于理想化的微胶囊。实际上由于种类、制备过程和工艺条件的不同，所制得的微胶囊大小和膜厚是不相同的。壁材的结晶度、交联度以及芯材的溶解度等也会对芯材的释放性能产生一定影响。结晶度高，交联程度大，芯材的释放速率低。这些因素常常同时存在，同时变化，使芯材的释放性能研究更加复杂，应该具体问题具体分析。在影响微胶囊释放性能的因素中仍是以膜厚和平均粒径等为主。
3.3.3 释放性能的表征
对制得的微胶囊进行热重-差热分析，可测得试样的释放性能。热重-差热分析是在程序控温下测量物质的质量和温差随温度的变化情况。从热失重曲线可以看出，微胶囊有一个急剧的热失重过程，这是壁材的热分解所致。热失重曲线的斜率越小，说明试样的释放速率越小，释放性能越好。
微胶囊技术作为一项具有很高实用价值的新技术，已应用于医药领域，目前正迅速拓展到香料、日化、阻燃剂、粘合剂、涂料及石油产品等诸多领域。通过微胶囊化可以改善物质的功能或获得一种或几种特殊的功能。微胶囊及微胶囊技术的相关研究正在不断深入，主要集中在新的微胶囊化方法、壁厚的控制及测量、新的应用领域等方面，具有广阔的发展前景。
4 结语
IS是生产子午线轮胎必不可少的硫化剂，采用IS生产的轮胎半成品和成品表面不会喷霜，还可节约胶浆和汽油，提高胶料与镀铜钢丝之间的粘合性能，加快硫化速度。我国轮胎工业的蓬勃发展为国产IS提供了广阔的市场。IS除了用于子午线轮胎外，还将广泛用于胶管、输送带、胶辊、胶鞋和密封件等，也可用于矿山用输送带、胶辊和民用鞋底，这些都将带动IS的飞速发展。此外，环境保护的要求也将促进IS的发展。
但是，IS的传统生产方法是采用二硫化碳浸取来提高产品IS含量。该方法存在能耗大、设备腐蚀严重等缺点。同时二硫化碳易燃、易爆、毒性大，使得生产操作十分危险。这就迫切需要寻找一种IS的替代产品。表面包覆微胶囊硫黄可以避免这些问题的产生。随着人们环保意识的不断提高，必将促使表面包覆微胶囊硫黄替代传统IS。