[发明专利]一种高固含量丁苯胶乳的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乳胶制品用的高固含量丁苯胶乳的制备方法。

背景技术

高固含量丁苯胶乳是指固含量大于60%的丁苯胶乳，主要应用于制备乳胶海绵床垫和地毯海绵背衬等领域。国外在19世纪60年代末就开始这方面的研究，相继开发出多种固含量为60%～70%的胶乳，目前商品化的高固含量丁苯胶乳已有十几个牌号，国内生产的丁苯胶乳固含量一般为50%左右、主要适用于造纸和地毯行业，而固含量大于60%、适用于制备乳胶海绵的丁苯胶乳至今没有商业化生产。

制备高固含量的丁苯胶乳分为一步法和两步法(合成、浓缩)，制备方法虽然不同,但关键都是合成大粒径、宽粒径分布的乳胶粒子。

一步法为不需浓缩的低水相比、高转化率、一步合成高固含量胶乳的方法，一般采用半连续法，实际转化率约95%，固含量为60%～63%。该方法的优点在于一步直接合成高固含量胶乳，不需要对胶乳再进行后浓缩处理，其困难在于反应后期要克服高转化率下的高粘度，对搅拌的要求较高，反应时间长（约60小时），效率低，反应后期易产生较多的凝胶。

两步法合成高固含量丁苯胶乳，分两步：先制大粒径、宽粒径分布的胶乳，再浓缩到高固含量。该方法生产效率高，成为业界的首选。

大粒径胶乳通常是先制备小粒径（约100nm）胶乳，再采用附聚法得到大粒径胶乳。根据其基本原理，附聚法可分为物理附聚法(冷冻附聚、压力附聚等)、化学附聚法和高分子附聚法。物理附聚法通过改变温度、压力及施加外力等来破坏胶乳粒子的稳定性，使小粒子聚集成大粒子。但通常存在粒径分布宽、动力消耗大和粒径增大尺寸受限等缺点。化学附聚法是向小粒径橡胶胶乳中加入酸或电解质，使胶乳粒子稳定性下降，粒子间迅速聚集形成大粒子。一般的化学附聚法也存在粒子增大尺寸受限问题，且存在产生的凝聚物多、较难控制、不易重复等缺点。高分子附聚法本质上也是化学附聚法，所不同的是附聚剂通常为酸性聚合物乳液，与化学附聚法和物理附聚法相比，高分子附聚法条件温和，过程易控制，近年来在ABS树脂、ACR树脂、MBS树脂等的生产过程中得到广泛应用。但在该方法中加入的酸性聚合物乳液中含有的占单体总量10%～15%丙烯酸或甲基丙烯酸，作为附聚剂加入量一般为胶乳干物质量的1%～3%，所得到的目的物含固量35%～50%，当调至pH≥8，浓缩至60%以上含量时，粘度将达到3000mPa.s以上，甚至呈糊状，不便于作为生产乳胶制品使用。

对于胶乳浓缩，其方法有两种：离心浓缩和蒸发浓缩。目前的天然胶乳约为乳胶总产量的90%以上采用离心浓缩，用碟式胶乳分离机，将干胶含量为30%～40%天然橡胶胶乳一步脱水浓缩、调氨，得到含量≥60%高氨浓缩胶乳。另一种是蒸发浓缩，合成胶乳浓缩大多采用该工艺，如我国兰化公司开发的60%高固丁苯胶乳，主要用板框式热交换器和闪蒸塔，由40%固含量浓缩至60%，粘度为590mPa.s。

离心浓缩的主要优点是耗能低，成本低。主要缺点是在浓缩的同时引起粒径分布变窄，从而使粘度相对偏高。蒸发浓缩的优、缺点与之相反。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种新的高固含量丁苯胶乳的制备方法，采用种子半连续加料的乳液聚合方式制备中粒径（180nm～230nm）丁苯胶乳，有机多元酸铵代替酸的酸性缓释附聚技术、离心浓缩技术，得到基本可以满足乳胶制品需要的高固丁苯胶乳，是一种较易实施、较经济的工业生产方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高固含量丁苯胶乳的制备方法，包括如下工艺过程：

a、配置原料：原料由下列重量份的成分组成：

b、乳液聚合：种子半连续加料聚合方式；采用聚合釜，在真空状态下向聚合釜内加入85%～88%的去离子水，70%～80%总加入质量的乳化剂、无机盐和十二烷基硫醇，50%的苯乙烯，聚合釜内用氮气置换3次后，加入50%的丁二烯，搅拌乳化15分钟；将反应体系加热至60℃～65℃，加入30%总加入质量的引发剂水溶液，当反应转化率达到单体总量的70%时开始连续加入剩余物料，约3小时加完，继续保温搅拌2小时后，提高反应温度8℃～10℃，控制该条件，直到单体总转化率≥98.5%时，得到干物质含量50±05%、平均粒径180nm～230nm的基础乳液；

c、脱除残单—附聚：在脱气釜中采用直接蒸汽气提法脱除残余单体；当残余单体含量≤0.02%时，加入用氨水调整pH为7～8的附聚剂水溶液，继续脱气30分钟，加入氢氧化钠水溶液调pH为8～9，得到平均粒径300～400nm、干物质含量50±05%的大粒径胶乳；