[发明专利]高分子包覆剂在橡胶粉末化工艺中的应用

说明书

本发明涉及粉末橡胶制备领域，具体地指具有特定分子量和特定组成的高分子包覆剂在橡胶粉末化中的应用。

粉末橡胶具有加工能耗低，能直接挤出或注射成型，易与塑料共混，有利于橡胶加工过程连续化和自动化等优点。具有良好的开发前景。目前制备粉末橡胶的方法有机械粉碎法、喷雾干燥法、包覆凝聚法等。前两种方法设备复杂，能耗大。包覆凝聚法工艺设备相对较简单，能耗低，但是用淀粉黄原酸酯为包覆剂制备的粉末橡胶，在贮存期间易变质，影响粉末橡胶的质量；以低分子脂肪酸盐做包覆剂，所形成的包覆膜机械强度低，在粉碎、过筛时，易破损而造成粘连。因此，制备一种适合粉末橡胶用的包覆剂是橡胶粉化技术的难题。

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，研究一种用于橡胶粉末化的具有特定分子量和特定组成的高分子包覆剂。在该包覆剂与多价水溶性金属盐协同作用下，使胶乳凝聚并形成有一定机械强度的，可避免在后续工序中产生破损而粘连的交联高分子包覆膜。该高分子包覆剂在橡胶粉末化工艺中应用时，稳定可靠，无大凝胶的倾向。另外，并通过调节包覆剂用量，制备多种粉末橡胶。

本发明的目的是通过如下措施来达到：

一种M_n为3～7.5万的含苯乙烯——顺丁烯二酸酐共聚物包覆剂的工艺及条件如下：

1、溶液的配制

按苯乙烯∶顺丁烯二酸酐∶过氧化苯甲酰的重量比为100～110∶94.2∶0.728～1.641的配料投入甲苯或者甲苯与环己烷重量比为1∶1～2的混合溶剂中，配制成10～20％的溶液；

2、共聚反应

升温至60～80℃，反应2～3小时，减压蒸馏，直至加入的溶剂全部蒸出后，得到M_n为3～7.5万的共聚物；

3、皂化

按共聚物∶水的重量比为5∶93加入水，并在搅拌状态下，加入与共聚物中酸酐等当量的氢氧化钠或氢氧化钾，在70～80℃下皂化2～4小时，得到涂-4杯粘度为10～30秒、PH值为9～13，M_n为3～7.5万的乳白至微黄色共聚物皂化液，即为包覆剂。

本发明提供的一种高分子包覆剂在橡胶粉末化工艺中的应用，其特征在于采用上述方法制备的包覆剂制备粉末橡胶的工艺步骤及条件如下：

步骤1：备料

按胶乳或接枝改性胶乳(干胶计)∶碳酸氢钠∶包覆剂∶防老剂∶硬脂酸钠∶氯化钙∶硬脂酸∶无离子水的重量比为100∶1～2∶3～15∶1～2.5∶1～2.5∶3～14∶1～3∶1000～1300的配比备料；

步骤2：胶乳的包覆凝聚

向装有搅拌器的混合槽中加入计量的胶乳，在搅拌状态下加入计量的碳酸氢钠水溶液、无离子水、防老剂和硬脂酸钠的混合悬浮液，混合15分钟后，加入计量量的60～70％的包覆剂，继续搅拌20～30分钟，然后加入氯化钙水溶液，此时包覆剂立即与钙离子反应并发生凝聚，形成的非水溶性包覆膜将胶乳粒子隔离，随后加入剩余的包覆剂，升温至70～80℃加入硬脂酸作为隔离剂，熟化15～20分钟即可排料；

步骤3：包覆凝聚物的后处理

将凝聚物排入工业离心机中，用自来水洗涤、脱水二至三次，最后离心脱水至物料含水率为30～50％，在带钯齿式粉碎机的振动筛中过筛，最后在60～80℃下干燥至水份含量在1％以下，得到粒径小于1mm的粉末橡胶。

本发明与现有技术相比具有如下突出的优点：

(1)采用本发明的包覆剂制备粉末橡胶时，包覆效果特别好，包覆剂、凝聚剂加入量较少，粉末化工艺稳定可靠，无大凝胶的倾向。

(2)采用本发明的包覆剂，粉末橡胶成粉率高达97～99％，并且胶粉的粒径可随包覆剂的加入量调节，可用于制备多种粉末橡胶。

(3)采用本发明的包覆剂制备的粉末胶性能良好，对于碳酸钙填充的粉末橡胶，可改善填料与橡胶的界面结合，对非结晶橡胶具有良好的补强作用。

(4)采用本发明所制备的粉末橡胶贮存稳定。

表1为制备包覆剂的备料表；

表2为采用本发明的包覆剂制备粉末改性橡胶的备料表；

表3为包覆剂用量与粉末改性天然橡胶粒径分布的关系；

表4为包覆剂用量与粉末氯丁橡胶粒径分布的关系；

表5为包覆剂用量与粉末丁腈橡胶粒径分布的关系。

以下实施例及表中所用化学品除注明者外，均按纯量计，胶乳按干胶含量计，包覆剂按含共聚物干量计。通过如下实施例对本发明作进一步详述：

实施例1：

第一部分：包覆剂的制备