粉末戊苯橡胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及橡胶生产领域，具体而言，涉及一种粉末戊苯橡胶及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术水平的不断提高，拓展合成橡胶的应用领域的也越来越受到人们的 重视。于此同时，采用橡胶改性塑料、改性水泥、改性沥青等的开发及应用研究也逐渐兴起。 但是由于橡胶本身的粘结力和高弹性，与上述产品难以均匀混合，所以达不到改性的预期 效果。此外，还存在着块状橡胶本身在加工过程中需要切块、混炼，操作麻烦、劳动强度大等 问题，所以上世纪七十年代初国外发达国家开始研究液体橡胶和粉末橡胶，其后逐渐形成 了工业化生产。
[0003] 粉末橡胶与块状橡胶相比有诸多优点，例如，与被改性的塑料、水泥、沥青等容易 混合均匀，改性效果好。另外，使用粉末橡胶可以取消切胶工艺，缩短混炼周期，降低能耗， 减轻劳动强度。通过与其它炭黑、粉状填料共混成粉末橡胶母料，可直接加工成橡胶制品等 等。
[0004] 自七十年代后期，美国、德国、英国、日本等发达国家的合成橡胶和聚合物加工企 业都在致力于橡胶粉末化的研究开发和生产。其中生产最多的是粉末丁腈，其次是粉末丁 苯，主要用途是改性塑料和水泥、沥青等。目前还没有见到有关制备可作为改性助剂的粉末 戊苯橡胶的相关报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的第一目的在于提供一种粉末戊苯橡胶，其具有更好的机械性能。
[0006] 本发明的第二目的在于提供一种粉末戊苯橡胶的制备方法，其具有工艺流程简 单、生产效率高等优点。
[0007] 为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008] -种粉末戊苯橡胶，主要由以下组分制作而成：按重量份计，
[0009] 共聚单体 27-32%; 接枝单体 8~18%; 引发剂 0.19~0.23%; 乳化剂 0,4-#,iS%; 水 余量；
[0010] 所述共聚单体至少包括异戊二烯和苯乙烯，所述异戊二烯与所述苯乙烯的重量比 为 2:1 ~5:1 ;
[0011] 所述接枝单体包括苯乙烯和丙烯腈，所述苯乙烯与所述丙烯腈的重量比为3:2~ 2:3 ；
[0012] 所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或多种，所述乳化剂包括 过十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠，十二烷基磺酸钠中的一种或多种。
[0013] 该粉末戊苯橡胶是以异戊二烯和苯乙烯作为主链、以苯乙烯和丙烯腈为支链制作 形成的接枝共聚物。接枝处理降低了制得粉末戊苯橡胶的熔体粘度、改善了其流动性，有利 于对粉末戊苯橡胶进行二次加工。此外，接枝后的粉末戊苯橡胶的活化点更多，更利于与其 他橡胶、塑料等成分发生相互作用，从而可以在较温和的条件下形成高分子量的聚合物，以 改善橡胶、塑料等产品的性能。支链的存在使粉末戊苯橡胶的分子链段的空间排布更加紧 密，其尺寸更小，可以降低产品的粒径，便于与其它物料混合。
[0014] 过硫酸盐在水中具有较高的溶解度，可产生具有强氧化作用的过硫酸根离子。过 硫酸根离子在水体系受热中产生自由基引发聚合反应。过硫酸盐引发剂适于低温条件下引 发乳液聚合反应，可以避免由于乳液聚合温度过高导致反应体系稳定性差的问题。高温反 应会导致反应体系中的乳胶粒布朗运动加剧，从而使乳胶粒子相互碰撞聚合，导致反应体 系的稳定下降。此外，高温反应易导致单体爆聚，进而发生设备损坏、产物损失等问题。上 述十二烷基系的乳化剂为阴离子表面活性成分，其在水中具有较好的溶解度，对共聚单体、 接枝单体的乳化作用强，可促进共聚单体、接枝单体充分地分散于水体系中，利于得到粒径 较小的粉末戊苯橡胶。
[0015] 上述粉末戊苯橡胶外观为白色粉末，表观密度在0. 4g/cm3以上，1000 μ m筛余物的 含量在1%以下。100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯与20重量份粉末戊苯橡胶共混 后，拉伸强度在17MPa以上，抗冲击强度在9KJ/m 2以上，断裂强度在17MPa以上，伸长率在 250%以上。
[0016] 优选地，所述共聚单体还包括：乙烯基类单体，和/或不饱和脂肪酸烷基酯类单 体，所述乙烯基类单体和所述不饱和脂肪酸烷基酯类单体的用量占所述共聚单体总重量的 20%以下。
[0017] 乙烯基类单体和饱、脂肪酸烷基酯类单体的加入，可以提高共聚单体聚合后产物 的活性中心的数量，以便更充分地与接枝单体聚合。
[0018] 优选地，所述乙烯基类单体包括丁二烯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯中的一种或多 种。
[0019] 乙烯基单体可为粉末戊苯橡Jj父提供乙烯基，从而提尚粉末戊苯橡Jj父与具有乙烯基 的物质之间的相溶性，进而降低改性产品的制作难度。
[0020] 优选地，所述不饱和脂肪酸烷基酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、乙基丙烯酸甲酯、乙基丙烯酸己 酯、丁基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
[0021] 不饱和脂肪酸烷基酯具有增塑作用，可降低制得粉末戊苯橡胶的熔体粘度和流动 温度，便于对粉末戊苯橡胶进行二次加工。烷基酯化的不饱和脂肪酸，酸性降低，沸点升高 而不易挥发，使聚合反应过程可控性更高。
[0022] 上述粉末戊苯橡胶的制备方法，包括以下步骤：
[0023] A)将水、共聚单体、引发剂、乳化剂加入到反应釜内混合形成聚合溶液，所述聚合 溶液在50~70°C条件下反应10~15小时，得到胶乳，所述水的用量是所述共聚单体重量 的I. 2~I. 5倍，所述引发剂的用量是所述共聚单体重量的0. 4~0. 6%，所述乳化剂的用 量是所述共聚单体重量的1~2% ;
[0024] B)将所述胶乳、接枝单体与剩余的水、剩余的引发剂、剩余的乳化剂混合于反应釜 内形成接枝溶液，所述接枝溶液在50~70°C条件下反应2~4小时，得到接枝乳液，然后喷 雾干燥，即得。
[0025] 首先，通过如乳液聚合获得异戊二烯和苯乙烯的共聚物，然后，以该共聚物为主链 进行接枝聚合苯乙烯和丙烯腈支链，从而制备接枝共聚物。该制备方法通过两个聚合反应 步骤，再干燥即可得到粉末橡胶。乳液聚合反应体系易散热，避免聚合过程中热聚集，从而 减少发生爆聚的情况，同时降低热控制的难度。乳液聚合体系的粘度低、流动性高，更利于 进行制作。水基体系，使得聚合过程安全、可靠。喷雾干燥通过将液体物料高速喷出、干燥， 即可获得粉末产品，其效率高、操作简便。由于干燥过程中，橡胶分子没有承受较大的剪切 作用，其分子链的完整度高，更容易与其它改性物料混炼。
[0026] 优选地，步骤A)中，在所述混合时，还加入电解质，所述电解质包括磷酸盐，所述 电解质的重量为所述共聚单体重量的〇. 3~0. 8%。
[0027] 电解质防止反应体系中的共聚物之间相互接触、粘结，可以降低反应体系的粘稠 度、提高流动性，以便对反应溶液进行搅拌混合，使聚合反应更充分。
[0028] 优选地，所述磷酸盐包括磷酸钾，和/或磷酸钠。
[0029] 优选地，步骤B)中，得到接枝乳液之后，喷雾干燥之前，还包括：向所述接枝乳液 中加入填充剂，和/或抗氧化剂，所述填充剂的重量为所述接枝单体和所述共聚单体的重 量之和的10~20%，所述抗氧化剂的总量为所述接枝单体和所述共聚单体的重量之和的 0· 4 ~0· 6%〇
[0030] 填充剂和抗氧化剂可用作改善最终产品的性能。其中，填充剂可以降低制作过程 中的干燥难度，提高干燥速度；抗氧化剂则可提高制得粉末橡胶的抗氧化性能，延缓粉末橡 胶的老化进程，提高使用寿命。
[0031] 优选地，所述填充剂包括钛白粉，和/或碳酸钙；所述抗氧化剂包括抗氧剂1076、 抗氧化剂2246、抗氧剂4720中的一种或多种。
[0032] 优选地，所述碳酸钙为轻质碳酸钙。
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