本发明是一种分段凝聚、活性隔离、湿法研磨制备丁腈橡胶粉的方法,它是合成橡胶工业领域的新技术。 丁腈橡胶粉与多种树脂共混具有良好的相容性,因此主要用于树脂改性。在聚氯乙烯中加入少量丁腈橡胶粉即可提高制品的弹性、耐水性和耐油性;也可极大地提高硬质聚氯乙烯异型挤出材料的冲击强度;用于人造革制品能提高革面粘结力;用于聚氯乙烯压延薄膜,使膜具有更好的弹性;用于聚氯乙烯电线电缆制品,能提高其韧性和耐寒性;丁腈橡胶粉与酚醛树脂并用,具有增塑作用等等。
丁腈橡胶粉与块状丁腈橡胶相比,其胶粉粒度细,与其它树脂共混时,分散性好,并可直接进入挤出机,使加工过程连续化、自动化,因此,具有操作方便,节能等优点。
目前,制备丁腈橡胶粉,主要采用的方法有:机械粉碎法、喷雾干燥法、闪蒸干燥法、淀粉-黄原酸化化合物共凝法、炭黑沉淀法及干胶乳法等。诸如此类的方法都存在能耗高、粒度大、耐水性差及杂质含量高等缺点。
本发明的目的在于提供一种与现有凝聚法制备丁腈橡胶粉不同的,并配有相应设备的分段凝聚、活性隔离的方法。
本发明所述的凝聚法制备丁腈橡胶粉,采用分段喷雾凝聚的方法,以一价和二价金属盐的水溶液为凝聚剂即:丁腈胶乳在低硬度食盐溶液,高硬度食盐溶液和硫酸镁溶液(或氯化钙溶液)三种凝聚剂的作用下,使胶乳在预凝、絮凝、胶粒球化、活性隔离及后处理等过程中制成丁腈橡胶粉。
本发明的制备过程是:将制备地专用丁腈胶乳经凝聚成粉、防粘隔离处理、过滤、脱水、干燥及过筛等过程即得丁腈橡胶粉。
为达到上述目的,现详细叙述本发明分段凝聚制备丁腈橡胶粉的工艺过程。
1.胶乳制备:以聚合投料单体量的6%的硬脂酸钾和油酸钾为乳化剂,在40~60℃的温度下进行乳液聚合,当转化率为95%以上时,便制得交联型丁腈胶乳;当转化率为75%以下时,便制得高温非交联型丁腈胶乳。
如果乳化剂选用合成脂肪酸钾和油酸钾时,其用量为聚合投料单体量的3%,在5~8℃的温度下进行乳液聚合,其转化率为75%时,可制得低温非交联型丁腈胶乳。
以上所制备的交联型和非交联型丁腈胶乳,根据产品牌号的要求均可作为凝聚过程的原料。
2.分段凝聚:以低硬度食盐溶液、高硬度食盐溶液和硫酸镁溶液(或氯化钙溶液)三种凝聚剂,在釜式设备中分三段喷雾加入,其配比为:干胶∶食盐∶硫酸镁(或氯化钙)=1∶0.3~0.7∶0.02∶0.08,凝聚温度为30~65℃。
在强烈搅拌下,首先喷雾加入低硬度、浓度为25%(重量)的食盐溶液,即为预凝过程;再将浓度25%(重量)的高硬度食盐溶液,在继续搅拌下加入,并控制喷雾加入速度进行第二段凝聚即为絮凝过程;最后将搅拌速度提高,用浓度为8~10%(重量)的硫酸镁溶液(或氯化钙溶液)进行第三段喷雾凝聚,即为胶粒硬化球化过程。当成粉后,再加入干胶量的0~6%(重量)的硬脂酸钾溶液(或硬脂酸镁或硅溶胶),作为补充隔离剂。按本发明的分段凝聚的操作步骤,可降低凝聚速度,使多种胶乳均可凝聚成粉。
3.活性隔离:在凝聚系统中,乳化剂硬脂酸钾,或者合成脂肪酸钾和油酸钾,均可与食盐溶液和硫酸镁(或氯化钙)溶液中的镁钙离子生成硬脂酸镁(钙),油酸镁(钙),或者合成脂肪酸镁(钙)沉淀,并处于分子状态。当温度为50~65℃时,凝聚形成的胶粒对它的吸附活性很强,因此便产生活性隔离作用,得到自生的隔离剂。
如果以交联型或高温非交联型丁腈胶乳为原料,成粉后,可以不再补加隔离剂;如果以低温非交联丁腈胶乳为原料,由于乳化剂量较少,而且无硬脂酸钾,所以当成粉后,补加4~6%(以干胶重量计)的硬脂酸钾溶液(或硬脂酸镁或硅溶胶),作为补充隔离剂,均可达到活性隔离的目的。
4.研磨过筛:将离心洗涤、脱水后的丁腈胶粉的滤饼,加入搓料机中使研磨过筛同时进行。为适于研磨的要求,在研磨机上装一转动的橡胶爪子压在滤饼上,并与筛网接触研磨。经研磨过筛,隔离剂与胶粒粘附得更紧,粉碎的粒子再粘附隔离剂,效果更好,粒子更细。其粒径达40目以下。采用本发明的相应研磨过筛设备使成粉率达95%以上。
本发明制备丁腈橡胶粉的方法具有以下优点:(1)生产流程短,工艺简单,研磨过筛设备易制作;(2)分段凝聚方法在凝聚过程中具有自生隔离作用,隔离效果好,成粉率高;(3)采用本发明制备丁腈橡胶粉的粒径适宜,应用广泛,具有明显的经济效益。
实施例1
在75升的凝聚槽中加入10千克交联型(或高温非交联型)丁腈胶乳,在搅拌下喷入3升浓度为25%(重量)的低硬度食盐溶液,再喷入3升浓度为25%(重量)的高硬度食盐溶液,再喷入2升浓度为8%(重量)的硫酸镁溶液,升温至50℃,然后降温卸料,过滤,洗涤,研磨过筛,干燥即得合格产品。
实施例2
在75升的凝聚槽中加入10千克低温非交联型丁腈胶乳,在搅拌下喷入3升浓度为25%(重量)的低硬度食盐溶液,再喷入3升浓度为25%(重量)的高硬度食盐溶液,再喷入2升浓度为8%(重量)的硫酸镁溶液,加入5%(以干胶粉重量计)的硬脂酸钾溶液,升温至55℃,然后降温卸料,过滤,洗涤,研磨过筛,干燥即得合格产品。
实施例3
在75升的凝聚槽中加入10千克低温非交联型丁腈胶乳,在搅拌下喷入3升浓度为25%(重量)的低硬度食盐溶液,再喷入2升浓度为25%(重量)的高硬度食盐溶液,再喷入2升浓度为10%(重量)的氯化钙溶液,加入5%(以干胶粉重量计)的硬脂酸镁,升温至60℃,然后降温卸料,过滤,洗涤,研磨过筛,干燥即得合格产品。
实施例4
在75升的凝聚槽中加入10千克低温非交联型丁腈胶乳,在搅拌下喷入3升浓度为25%(重量)的低硬度食盐溶液,再喷入3升浓度为25%(重量)的高硬度食盐溶液,再喷入1.5升浓度为8%(重量)的硫酸镁溶液,加入6%(以干胶重量计)的硅溶胶,升温至65℃,然后降温卸料,凝聚,过滤,洗涤,研磨过筛,干燥即得合格产品。