本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種丁苯膠乳的制備方法，其主要方法為以丁二烯和苯乙烯為主單體，加入改性單體、復(fù)合乳化劑、氧化還原引發(fā)劑、電解質(zhì)、擴散劑、分子量調(diào)節(jié)劑，采用低溫（5?15℃）聚合反應(yīng)與高溫（50?70℃）兩段法聚合方式，當(dāng)轉(zhuǎn)化率大于90%時，終止反應(yīng)即可得到三元共聚改性的丁苯膠乳。本發(fā)明專利技術(shù)的主要特點是首先通過采用高低溫兩段聚合法同時保證低溫膠乳的直鏈結(jié)構(gòu)和高溫膠乳的高轉(zhuǎn)化率，其次是在反應(yīng)過程或反應(yīng)結(jié)束后中加入一種第三單體，使丁苯膠乳形成一種自交聯(lián)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明專利技術(shù)一步法合成，工藝簡單，容易控制，改性乳化瀝青后性能顯著提高。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種丁苯膠乳的制備方法，特別適用于改性乳化瀝青。
技術(shù)介紹
改性乳化瀝青廣泛應(yīng)用于公路建設(shè)及養(yǎng)護工程中，丁苯膠乳（SBRL）是目前比較常用的乳化瀝青改性劑。目前使用的SBRL主要用于改善瀝青的低溫延度，對于瀝青高溫性能的改善影響不大。丁苯膠乳的應(yīng)用分橡膠（輪胎）工業(yè)和非橡膠工業(yè)（造紙、地毯、粘合劑等）兩大領(lǐng)域，丁苯膠乳的合成有高溫法和低溫法兩種聚合方法：低溫5-8℃聚合而成的丁苯膠乳，主要用于橡膠領(lǐng)域；高溫60-80℃聚合而成的膠乳主要用于非橡膠領(lǐng)域。多年來，世界各國不斷進行瀝青改性的研究，發(fā)表了大量相關(guān)專利。國內(nèi)對石油瀝青改性用丁苯膠乳的合成關(guān)注度較低，目前關(guān)于丁苯膠乳及其改性研究最多的為丁苯膠乳作為建筑材料、紙張涂布的粘結(jié)劑，粘結(jié)性及耐水性等不足的問題。有關(guān)改性乳化瀝青的多為研究改性乳化瀝青制備工藝的等，以及丁苯膠乳合成的專利也多為應(yīng)用于粘結(jié)劑和地毯及工藝改進方面等，相關(guān)的專利有CN105273420高淑美、馬鵬程等發(fā)表的“高軟化點乳化瀝青及其制備方法”；關(guān)于改性丁苯膠乳，專利CN102898584公開了一種苯乙烯-丁二烯-異戊二烯三元共聚集成膠乳，這種膠乳將聚丁二烯膠乳良好的耐寒性能、聚異戊二烯膠乳良好的物理機械性能以及丁苯膠乳良好的流變加工性能集于一身，是一種綜合性能極佳的高性能膠乳。專利CN105837750制備了一種復(fù)合丁苯膠乳，該復(fù)合膠乳丁苯膠乳由改性丁苯膠乳和交聯(lián)劑雙組份組成，此種膠乳可室溫交聯(lián)、防止胺及多胺類陽離子瀝青乳化劑遷移，明顯降低了改性乳化瀝青路面的雨水溶出物，減少對環(huán)境水體污染，提高路面使用壽命。普通的高溫和低溫兩種方法制備的丁苯膠乳都不完全適合用于改性乳化瀝青，其中低溫制備的丁苯乳膠比高溫制備的丁苯乳膠強度高，改性乳化瀝青后軟化點比高溫膠乳高（70#瀝青改性后軟化點由47℃可提高至53℃），拉伸強度也相應(yīng)提高，但固含量低，軟化點與國外產(chǎn)品的58-60℃仍有較大差距高溫膠乳雖然轉(zhuǎn)化率高，但由于支化度高，導(dǎo)致強度低，改性乳化瀝青后韌性差，軟化點低。綜上所述，在保證低溫延度的前提下，制備可大大提高瀝青軟化點的丁苯膠乳是目前的研究重點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是采用高低溫兩段聚合法合成丁苯膠乳，通過外交聯(lián)單體對普通的丁苯膠乳進行改性，使其對乳化瀝青的改性效果顯著提高。為實現(xiàn)本專利技術(shù)目的，一種丁苯膠乳的制備方法，采用的技術(shù)方案為：方法一：使用聚合釜，用氮氣置換3-5次，每次置換壓力約0.5MPa，保證聚合釜內(nèi)為無氧環(huán)境，然后向聚合釜中按重量份一次性加入乳化劑、電解質(zhì)、分子量調(diào)節(jié)劑、擴散劑、自由基穩(wěn)定劑、還原劑及去離子水，啟動攪拌后，加入丁二烯、苯乙烯及第三單體各自總重量的4/5，當(dāng)反應(yīng)釜溫度達到5-15℃時，加入引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)到4-8h時，加入剩余的單體及第三單體，繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)到8-10h時，升高反應(yīng)溫度至50-70℃，繼續(xù)反應(yīng)4-6h，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達到90.0%以上時，加入終止劑及防老劑停止反應(yīng)，然后在脫氣釜真空度為-0.10Mpa，釜溫為50℃的條件下，進行脫氣以除去殘余單體，脫氣時間為3小時，最后經(jīng)過濾后得成品。方法二：使用聚合釜，用氮氣置換3-5次，每次置換壓力約0.5MPa，保證聚合釜內(nèi)為無氧環(huán)境，然后向聚合釜中向聚合釜中按重量份一次性加入乳化劑、電解質(zhì)、分子量調(diào)節(jié)劑、擴散劑、自由基穩(wěn)定劑、還原劑及去離子水，啟動攪拌后，加入丁二烯、苯乙烯各自總重量的4/5，當(dāng)反應(yīng)釜溫度達到5-15℃時，加入引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)到4-8h時，加入剩余的單體，繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)到8-10h時，升高反應(yīng)溫度至50-70℃，繼續(xù)反應(yīng)4-6h，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達到90.0%以上時，加入第三單體繼續(xù)反應(yīng)1-2h后加入終止劑及防老劑停止反應(yīng)。在脫氣釜真空度為-0.10Mpa，釜溫為50℃的條件下，進行脫氣以除去殘余單體，脫氣時間為3小時，，最后經(jīng)過濾后得成品。為了實現(xiàn)上述目的，本制備方法中各反應(yīng)物的重量份計如下所示：去離子水60-100份；單體為丁二烯60-80份，苯乙烯20-40份；第三單體2-10份；乳化劑4-7份；電解質(zhì)0.1-0.5；擴散劑0.1-0.5份；引發(fā)劑0.1-0.3份；還原劑0.01-0.05份；分子量調(diào)節(jié)劑0.1-0.5份；自由基穩(wěn)定劑0.1-0.8份；終止劑0.05-0.1份；防老劑0.1-0.15份。其中本專利技術(shù)所述的所述的乳化劑為油酸鹽、松香酸鹽、脂肪酸鹽中的一種或多種的組合，保證了改性乳化瀝青的破乳速度；所述的第三單體為丙烯腈、甲基丙烯腈、N-甲基馬來酰亞胺、多硫醇等功能性單體中的一種或兩種復(fù)配使用；所述的電解質(zhì)為氯化鉀、碳酸氫鈉、磷酸氫鈉、醋酸鈉中的一種或多種復(fù)配使用；所述的引發(fā)劑過氧化氫對?烷、過氧化蒎烷、過氧化二異丙苯中的一種；所述的還原劑為低價位（錳、釩、鐵等）硫酸鹽或硝酸鹽環(huán)烷酸鹽或叔胺類化合物。所述的分子量調(diào)節(jié)劑為烷基硫醇或多硫醇類化合物中的一種或多種，用于調(diào)控膠乳的結(jié)構(gòu)凝膠含量，進而調(diào)控改性乳化瀝青的性能；所述的自由基穩(wěn)定劑十六-十八烷基胺聚氧乙烯醚氧化物；所述的終止劑福美鈉、對苯二酚中的一種；所述的防老劑為SP；所述的擴散劑為亞甲基二萘磺酸鈉或木質(zhì)素磺酸鈉中的一種或多種。現(xiàn)有技術(shù)中制備的丁苯乳膠通常為單純的采用低溫法制備或者高溫法制備，然而普通的高溫和低溫兩種方法制備的丁苯膠乳都不完全適合用于改性乳化瀝青，其中低溫制備的丁苯乳膠比高溫制備的丁苯乳膠強度高，改性乳化瀝青后軟化點比高溫膠乳高（70#瀝青改性后軟化點由47℃可提高至53℃），拉伸強度也相應(yīng)提高，但固含量低，軟化點與國外產(chǎn)品的58-60℃仍有較大差距高溫膠乳雖然轉(zhuǎn)化率高，但由于支化度高，導(dǎo)致強度低，改性乳化瀝青后韌性差，軟化點低。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點在于：首先通過采用高低溫兩段聚合法同時保證低溫膠乳的直鏈結(jié)構(gòu)和高溫膠乳的高轉(zhuǎn)化率，其次是在反應(yīng)過程中或反應(yīng)結(jié)束后加入一種第三單體，使丁苯膠乳形成一種自交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高改性乳化瀝青的軟化點，同時保證其延伸度。本專利技術(shù)通過高低溫兩段聚合工藝，首先進行低溫聚合，減少聚合物分子的支化度，使其形成直鏈結(jié)構(gòu)，保證膠乳的橡膠性能，但此方法制備的膠乳通常轉(zhuǎn)化率和固含量均較低，因此在反應(yīng)后期改為高溫聚合，將未反應(yīng)的少量單體繼續(xù)反應(yīng)形成聚合物膠乳，以保證產(chǎn)品的高固含量和單體的高轉(zhuǎn)化率。具體實施方式實施例1使用2L的聚合釜，用氮氣置換3-5次，每次置換壓力約0.5MPa，保證聚合釜內(nèi)為無氧環(huán)境，然后向聚合釜中一次性投入全部的乳化劑（其中歧化松香酸皂3.56份，脂肪酸皂1.84份），硫酸亞鐵0.03份、氯化鉀0.45份，十六烷基胺聚氧乙烯醚氧化物0.7份，亞甲基二萘磺酸鈉0.5份，叔十二烷基硫醇0.35份及去離子水72.3份，啟動攪拌后加入4/5的丁二烯60份、苯乙烯16.8份及N-甲基馬來酰亞胺3.2份，當(dāng)反應(yīng)釜溫度達到5℃時，加入0.3份過氧化氫對孟烷引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)4h后加入剩余的單體（其中包含丁二烯15份，苯乙烯4.2份及N-甲基馬來酰亞胺0.8份），繼續(xù)反應(yīng)4h，升高反應(yīng)溫度至65℃，繼續(xù)反應(yīng)4h，轉(zhuǎn)化率達到90%以上，加福美鈉0.07份及SP0.15份停止反應(yīng)，在脫氣釜真空度為-0.10Mpa，釜溫為50℃的條件下，進行脫氣以除去殘余單體，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種丁苯膠乳的制備方法，其特征在于：其具體步驟如下：對使用的聚合釜進行氮氣置換，保證聚合釜內(nèi)為無氧環(huán)境，然后向聚合釜中按重量份一次性加入乳化劑、電解質(zhì)、分子量調(diào)節(jié)劑、擴散劑、自由基穩(wěn)定劑、還原劑及去離子水，啟動攪拌后，加入丁二烯、苯乙烯及第三單體各自總重量的4/5，當(dāng)反應(yīng)釜溫度達到5?15℃時，加入引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)到4?8h時，加入剩余的丁二烯、苯乙烯及第三單體，繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)到8?10h時，升高反應(yīng)溫度至50?70℃，繼續(xù)反應(yīng)4?6h，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達到90.0%以上時，加入終止劑及防老劑停止反應(yīng)，脫氣，脫氣完成后，最后經(jīng)過濾后得成品；其中各反應(yīng)物的重量份如下所示：去離子水?60?100份；丁二烯?60?80份，苯乙烯?20?40份；第三單體2?10份；乳化劑?4?7份；電解質(zhì)?0.1?0.5；擴散劑?0.1?0.5份；引發(fā)劑?0.1?0.3份；還原劑?0.01?0.05份；分子量調(diào)節(jié)劑?0.1?0.5份；自由基穩(wěn)定劑?0.1?0.8份；終止劑?0.05?0.1份；防老劑?0.1?0.15份。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種丁苯膠乳的制備方法，其特征在于：其具體步驟如下：對使用的聚合釜進行氮氣置換，保證聚合釜內(nèi)為無氧環(huán)境，然后向聚合釜中按重量份一次性加入乳化劑、電解質(zhì)、分子量調(diào)節(jié)劑、擴散劑、自由基穩(wěn)定劑、還原劑及去離子水，啟動攪拌后，加入丁二烯、苯乙烯及第三單體各自總重量的4/5，當(dāng)反應(yīng)釜溫度達到5-15℃時，加入引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)到4-8h時，加入剩余的丁二烯、苯乙烯及第三單體，繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)到8-10h時，升高反應(yīng)溫度至50-70℃，繼續(xù)反應(yīng)4-6h，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達到90.0%以上時，加入終止劑及防老劑停止反應(yīng)，脫氣，脫氣完成后，最后經(jīng)過濾后得成品；其中各反應(yīng)物的重量份如下所示：去離子水60-100份；丁二烯60-80份，苯乙烯20-40份；第三單體2-10份；乳化劑4-7份；電解質(zhì)0.1-0.5；擴散劑0.1-0.5份；引發(fā)劑0.1-0.3份；還原劑0.01-0.05份；分子量調(diào)節(jié)劑0.1-0.5份；自由基穩(wěn)定劑0.1-0.8份；終止劑0.05-0.1份；防老劑0.1-0.15份。2.一種丁苯膠乳的制備方法，其特征在于：其具體步驟如下：對使用的聚合釜進行氮氣置換，保證聚合釜內(nèi)為無氧環(huán)境，保證聚合釜內(nèi)為無氧環(huán)境，然后向聚合釜中向聚合釜中按重量份一次性加入乳化劑、電解質(zhì)、分子量調(diào)節(jié)劑、擴散劑、自由基穩(wěn)定劑、還原劑及去離子水，啟動攪拌后，加入丁二烯、苯乙烯各自總重量的4/5，當(dāng)反應(yīng)釜溫度達到5-15℃時，加入引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)到4-8h時，加入剩余的丁二烯、苯乙烯，繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)到8-10h時，升高反應(yīng)溫度至50-70℃，繼續(xù)反應(yīng)4-6h，當(dāng)轉(zhuǎn)化率...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王文文，馬韻升，劉振學(xué)，柳金章，王欣，劉清釗，郭平云，張云奎，
申請(專利權(quán))人：黃河三角洲京博化工研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37
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