丁苯胶乳的应用研究

概述^[1][2]

丁苯胶乳是由丁二烯与苯乙烯经乳液聚合而成的一种共聚胶乳。丁二烯和苯乙烯的比例从 75：25～15：85，配比范围相当广，再由于乳化剂、稳定剂、聚合时的温度不同，可制得许多性能不同的品种，即使品种相同，根据粒子大小，也有不同的型号。因此，各种牌号的产品在用途方面和性能方面也有所不同。

应用研究^[2]

目前聚合物水泥混凝土已成为高性能混凝土研究的一个重要组成部分。刘方等人采用了一种聚合物乳液(丁苯胶乳)对高性能混凝土进行改性处理,研究不同丁苯胶乳掺加量对水泥混凝土基本力学性能、韧性、自收缩性能及抗氯离子渗透性能的影响。

实验结果表明,丁苯胶乳改性水泥混凝土的抗压强度随着丁苯胶乳掺加量的增加有所降低;而丁苯胶乳的加入,对混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度及韧性有较大提高,且掺量为15%的增强效果最明显,劈裂抗拉强度和抗折强度的提升幅度分别达到17.4%和23.8%,;掺量为10%的情况下韧度指数最高,增加幅度达到71.1%;丁苯胶乳改性混凝土浇注24 h后的总收缩值,随着丁苯胶乳掺量的增加而逐渐减少,掺量为15%情况下的总收缩值降幅高达35%;同时,改性后水泥混凝土的抗氯离子扩散能力有所提高,抗渗性能也得到改善。

王永明等人以丁二烯和苯乙烯为原料,采用高低温复合工艺制备了高固含量(60%)丁苯橡胶乳液,后经凝聚法制备出粒径分布均匀(<1mm)的粉末丁苯橡胶(PSBR),探讨了凝聚原理,并优化了粉末丁苯橡胶的制备工艺。通过偏光显微镜研究了粉末丁苯橡胶形成阶段的形貌变化。

结果表明,凝聚阶段的絮凝剂、凝聚剂和隔离剂对PSBR形貌影响。复配隔离剂(硬脂酸钠、油酸钠和硅油)的隔离效果,使用氯化钠为絮凝剂[添加量为1.3%(以胶乳质量为基准,下同)],硫酸镁为凝聚剂(添加量为2.5%)时,丁苯胶乳成粉效果,呈均匀粒径的粉末状橡胶。使用PSBR改性70#基质沥青,PSBR添加量为1.0%(以沥青的质量为基准,下同)时,改性沥青的软化点由70~#基质沥青的47.6℃提高到51.8℃,5℃延度提高到100cm以上,优于目前丁苯橡胶(SBR)胶粉改性沥青。

制备^[4]

CN201610273186.7提供一种道路乳化沥青改性用丁苯胶乳，具体为一种复合丁苯胶乳，该复合丁苯胶乳由改性丁苯胶乳和交联剂双组份组成，所 述改性丁苯胶乳为平均粒径320nm～420nm、含固量≥60％的阳离子丁苯胶乳，其主要成分包括：以高凝胶含量的丁二烯—苯乙烯共聚物为核、以低凝胶含量且侧链带有环氧基和烷氧基硅基的丁二烯—苯乙烯—甲基丙烯酸环氧丙酯—KH-570的高分子共聚物为壳构成的乳胶粒，阴离子/非离子复合乳化剂，叔胺类非离子乳化剂和水；所述交联剂为40％的KH- 560硅烷偶联剂水乳液；改性丁苯胶乳和交联剂的重量比为：1：0.06～1：0.07。

包括如下工艺过程：

a、乳液聚合：

原料由下列重量份的成分组成：

丁二烯：72～80份；苯乙烯：20～28份；甲基丙烯酸环氧丙酯：2～4份；硅烷偶联剂 KH-570或硅烷偶联剂KH-151：1～2份；十二烷基硫醇：0.3～0.7份；至少包含一种含羧酸钾 或钠基团的阴/非离子复合乳化剂：1.5～4.0份；过硫酸铵：0.2～0.3份；亚硫酸钠：0.1～ 0.15份；碱金属无机盐类胶乳水相密度调整剂：0.3～0.6份；去离子水：100～130份；复合终 止剂：0.02～0.04份；

聚合工艺：采用聚合釜，在真空状态下向聚合釜内加入上述原料，制备基础乳液；

b、脱除残单—附聚：将步骤(a)产物打入脱气釜，采用直接蒸汽气提法脱除残余单体；加入0.1～0.5份附聚剂水溶液，继续脱气≥30分钟，得到大粒径阴离子胶乳；

c、离子型转换：将步骤(b)产物，打入离子型转换釜，搅拌下以喷洒方式缓慢加入 稀释成20％～30％的叔胺类非离子乳化剂的水溶液，再以喷洒方式缓慢加入稀盐酸调整体 系pH至4～5，完成离子型转换，制得大粒径阳离子丁苯胶乳；

其中，叔胺类非离子乳化剂为松香胺聚氧乙烯醚1～2份与脂肪胺聚氧乙烯醚1～2 份的混合物；

d、离心浓缩；将步骤(c)产物，连续引入碟式胶乳分离机，将已浓缩的丁苯胶乳中加入含防老剂0.8～1.0份的水乳液，得到改性丁苯胶乳：平均粒径位320nm～420nm、含固量 ≥60％的阳离子丁苯胶乳。

主要参考资料

[1] 实用精细化工辞典

[2] 刘方,王宝民,袁晓洒,王永刚,李明.丁苯胶乳改性水泥混凝土的力学性能及耐久性实验分析[J].功能材料,2019,50(06):6167-6173.

[3] 王永明,申凯华.改性沥青用丁苯胶乳的粉末化制备及应用[J/OL].精细化工:1-9[2019-09-07].https://doi.org/10.13550/j.jxhg.20180812.

[4] [中国发明,中国发明授权] CN201610273186.7 一种道路乳化沥青改性用丁苯胶乳及制备方法