一種改性粉末丁苯橡膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種凹凸棒土作為隔離劑制備改性粉末丁苯橡膠的方法：在凝聚釜中將丁苯膠乳、隔離劑、凝聚劑，保持在20～80℃、攪拌1～3小時，然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。本發(fā)明方法所制備的改性粉末丁苯橡膠性能：顆粒粒徑0.5～1.50mm，結合苯乙烯質量百分含量23.5～25.0，門尼黏度ML(1+4)100℃40～60，水份≤1.0%，成粉率≥99.5%，300%定伸應力18～25Mpa，拉伸強度≥18.0Mpa。
【專利說明】一種改性粉末丁苯橡膠的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及粉末橡膠的制備方法，特別是涉及到一種改性粉末丁苯橡膠的制備方法。
【背景技術】
[0002]粉末橡膠是相對于塊狀或片狀橡膠而言，僅是改變橡膠的形態(tài)，而不改變橡膠的基本性質。粉末橡膠不僅可以制備橡膠制品，還可作為改性劑，廣泛應用于黏合劑領域及聚合物領域。隨著橡膠加工業(yè)的進步，粉末橡膠的用途越來越廣泛，需求量越來越大，新品種和新牌號不斷涌現(xiàn)。
[0003]生產(chǎn)粉末橡膠的關鍵技術主要是成粉和隔離。成粉即使橡膠成為粉末狀粒子，原料以塊狀膠(生膠塊、硫化劑)、膠乳、膠液、懸浮液為基料。成粉方法分為粉碎法、噴霧干燥法、閃蒸干燥法、冷凍干燥法、凝聚法、微膠囊法及離子絡合法等。無論采用何種方法制備的粉末橡膠，均需進行隔離處理，即在粉末表面涂覆隔離劑和進行適度的表面處理，使橡膠粒子具有自由流動性，貯存、運輸過程中不會結塊。常用的隔離技術主要有加隔離劑、膠乳接枝、表面氯化、表面交聯(lián)和輻射交聯(lián)等。加隔離劑是目前多數(shù)粉末橡膠生產(chǎn)商所采用的隔離技術。其隔離原理包括吸附隔離、包覆隔離、接枝隔離等，常用的隔離劑有無機隔離劑，如滑石粉、硅酸鎂、炭黑等，這類隔離劑對水敏感，對制作與金屬接觸的橡膠密封件等粉末橡膠不適用；還有有機隔離劑，如聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯等，這類隔離劑雖與粉末橡膠具有相容性，但需要根據(jù)制品性能要求不同有所選擇。
[0004]凹凸棒土是一種具有獨特天然納米層鏈狀結構的含水富鎂鋁的硅酸鹽礦物，其基本結構單元為兩層硅氧四面體與一層鎂(鋁)氧八面體構成的棒狀單晶，具有天然一維納米結構，呈現(xiàn)無磨蝕性、比表面積大、表面活性高等特點，是高分子材料的理想增強劑。
[0005]CN200410034219.X公開了一種可應用于橡膠加工等領域的多晶態(tài)復組合物及其制備方法，采用常用于橡膠填充劑和補強劑等的粉末作核體材料，在核體材料表面經(jīng)混晶包覆，橡膠填充劑和補強劑可含有凹凸棒土。CN200910129810.6公開了一種充油型丁苯橡膠SBR1712/凹凸棒石納米復合材料的制備方法，其制備工藝依次包括凹凸棒石的改性、凹凸棒石和丁苯橡膠共混，再經(jīng)丁苯橡膠/凹凸棒石納米復合材料的充油、絮凝脫水、混煉、硫化后制成產(chǎn)品，該方法中以六偏磷酸鈉溶液分散凹凸棒石，以烷基胺類、烷基銨鹽類作為改性劑。CN200610125573.2公開了一種凹凸棒石與天然橡膠納米復合材料的制備方法，其工藝過程包括超聲分散，改性，共混共凝、壓薄、洗滌，脫水、混煉及硫化，該發(fā)明的技術特點是通過超聲分散，改性及乳液共混共凝等方法使凹凸棒石以納米晶的形式均勻分散于天然橡膠基體中，并與天然橡膠基體有良好的結合性，從而提高橡膠制品的性能。CN200910233719.9公開了用于橡膠膠乳制品的補強填充劑及其制備方法與用途，它由基料、分散劑、表面處理劑、乳化液和水組成，其中表面處理劑為皂土、纖維素、膨潤土、凹凸棒土中的任一種。丁永紅，孫傳金，姚超等人在“凹凸棒土填充SBR的性能研究”中研究了不同硅烷偶聯(lián)劑改性凹凸棒土填充SBR硫化膠的物理性能，并以結合橡膠研究補強機理，實驗對凹凸棒土進行原位改性，即在凹凸棒土 /SBR復合材料的制備過程中，當凹凸棒土與SBR混合均勻后直接向混煉膠中加入計量的改性劑，完成對凹凸棒土的改性。李雋在“改性凹凸棒石粘土補強橡膠研究”中以凹凸棒土為原料，經(jīng)表面改性處理制得填料，填充到橡膠中去，對填充橡膠的性能進行研究，實驗對凹凸棒土的改性處理為325目的凹凸棒土置烘箱內(nèi)，于250°C烤2h后，置高速混合機內(nèi)，將偶聯(lián)劑噴入2000r/min高速轉動的體系中，攪拌IOmin即可。壽文娟，萬超瑛，張勇等人在“改性凹凸棒土補強羧基丁苯橡膠性能的研究”中采用雙-[Y-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(Si69)對凹凸棒土進行改性，并通過機械共混制備了羧基丁苯橡膠(CSBR)/凹凸棒土復合材料，研究了復合材料的硫化性能、力學性能、填料與橡膠基體之間的相互作用及應力軟化行為。徐慶，張慎靖，王斌等人在“硅烷偶聯(lián)劑對凹凸棒土的化學改性”中使凹凸棒土經(jīng)4mol/L鹽酸酸化處理后，在超聲波作用下分散約20min，加入y_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(簡稱硅烷偶聯(lián)劑)，制備改性凹凸棒土。孫傳金，丁永紅，姚超等人在“有機凹凸棒土 /SBR復合材料的制備與性能研究”中采用預水解的方法，用硅烷偶聯(lián)劑KH-845-4對凹凸棒土進行有機表面改性，并制備有機凹凸棒土 /SBR復合材料，研究該復合材料的物理性能和結構。
[0006]US4306994A介紹了一含有凹凸棒土的硫化膠組合物。JP2004182827介紹了一種填充凹凸棒土的樹脂。JP2006131718介紹了一種具有良好的濕制動性能和低滾動阻力的橡膠，加工過程中填充了凹凸棒土。US6395076、JP62085985A、GB2009782GB2408048 等介紹了含有凹凸棒土的復合材料。
[0007]以上研究中凹凸棒土都是作為填充劑和補強劑，與橡膠機械共混或在加工中加入，沒有將凹凸棒土在成粉中作為隔離劑的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種凹凸棒土作為隔離劑制備改性粉末丁苯橡膠的方法。該方法有效解決了現(xiàn)有制備方法中隔離劑需加入鹽粒子，而使得橡膠中雜質含量增多，且廢水處理困難的問題，另外，使凝聚過程更簡單，制得的粉末橡膠中橡膠含量更高，更為環(huán)保。
`[0009]本發(fā)明的技術方案是:
[0010]在凝聚釜中將丁苯膠乳、隔離劑、凝聚劑，保持在20~80°C、攪拌I~3小時，然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。
[0011]本發(fā)明具體制備步驟如下:
[0012]在凝聚釜中加入100質量份的丁苯膠乳，加入水20~100份，攪拌加熱，在20~80°C凝聚溫度下，加入2~10份隔離劑、3~15份凝聚劑，保持在20~80°C、攪拌I~3小時，然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。
[0013]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備時隔離劑為凹凸棒土。
[0014]凹凸棒土是一種具有層鏈狀結構的含水富鎂鋁的硅酸鹽礦物，其基本結構單元為兩層硅氧四面體與一層鎂(鋁)氧八面體構成的棒狀單晶，具有天然一維納米結構，呈現(xiàn)無磨蝕性、比表面積大、表面活性高等特點，是高分子材料的理想增強劑。由于其較大的比表面積和良好的吸附性能，因此在粉末橡膠制備過程中具有良好的隔離作用。
[0015]凹凸棒土為一種晶質水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有獨特的層鏈狀結構特征，在其結構中存在晶格置換，晶體中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀。其理想的化學分子式為=Mg5(H2O)4[Si401(l]2(OH)2 MH2O15具有介于鏈狀結構和層狀結構之間的中間結構，其結構式如圖1。懸浮液遇電介質不絮凝沉淀。主要物化性能和工藝性能有:陽離子可交換性、吸水性、吸附脫色性，大的比表面積(9.6~36m2/g)以及膠質價和膨脹容積。
[0016]凹凸棒土的基本結構分為三個層次。一是晶束的粗細長短。由于棒晶在晶束中的聚集最為緊密，因此，晶束越細小或細小晶束所占的比例越大，則凹土的顯微結構就越松散，反之亦然。二是晶束的聚集狀態(tài)。若晶束間多呈平行的緊密聚集，則顯微結構就致密。反之，若晶束在三維空間呈松散交錯的排列，則晶束間間隔大，顯微結構就松散。三是顯微結構中是否形成有架空的孔洞、裂縫等。若是，則顯微結構就松散。綜上所述，凹凸棒石的顯微結構具有棒晶、晶束、聚集體三個不同的層次。
[0017]凹凸棒土的吸附性取決于它較大的表面積和表面物理化學結構及離子狀態(tài)，其吸附作用包括物理吸附及化學吸附。物理吸附的實質是通過范得華力將吸附質分子吸附在凹凸棒土的內(nèi)外表面。凹凸棒土的化學吸附作用是其吸附作用的重要體現(xiàn)。其吸附是基于凹凸棒土的表面可能存在的幾種吸附中心:(I)硅氧四面體層內(nèi)因類質同晶置換產(chǎn)生的弱電子供給氧原子，它們與吸附核的作用很弱。⑵在纖維邊緣與金屬陽離子(Mg2+)配位結合的負水分子(H20_)，可以與0H_吸附核形成氫鍵。(3)在四面體層外表面上由S1-O-Si橋氧鍵斷裂形成的S1-OH基不僅可以接受離子，而且可以與晶體外表面的吸附分子相互結合；可以與某些有機試劑形成共價鍵。(4)晶體化學成分的非等價類質同晶置換(Al3+或Fe3+對Mg2+)及加造成的配位水(H20_、0H_)失去而產(chǎn)生的電荷不平衡形成的電性吸附中心。
[0018]凹凸棒土隔離粉末橡膠原理在于，首先由于凹凸棒土的物理吸附性能，通過范得華力將橡膠膠乳粒子吸附在凹凸棒土的內(nèi)外表面；第二，凹凸棒土存在孔道，膠乳進入凹凸棒土的孔道，其晶體中不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+使得膠乳在此發(fā)生絮凝、凝聚，從而起到很好的隔離效果。
`[0019]總之，凹凸棒土作為一種鏈層狀結構的含水富鎂硅酸鹽黏土礦物，其晶體纖細，結構內(nèi)部多孔道，外表凹凸相間，具有很大的內(nèi)外比表面積，一定尺寸范圍的有機極性分子能進入其孔道，在此發(fā)生一系列反應。
[0020]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備時隔離劑用量為2~10份，優(yōu)選2~5份
[0021]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備所用隔離劑可以是市售的未經(jīng)改性的凹凸棒土，也可以是經(jīng)過酸化改性的凹凸棒土，所述的改性方法為:以水為100質量份計，在10份凹凸棒土中加入100~300份水，攪拌分散，加入3~6mol/L的鹽酸10~20份，于6(T80°C下攪拌得到凹凸棒土鹽酸溶液，再用f5mol/L的氫氧化鈉溶液將凹凸棒土鹽酸溶液調(diào)節(jié)至pH值約為2~4，加入硅烷偶聯(lián)劑0.n份，攪拌f 2小時，然后經(jīng)洗滌、過濾、干燥，即得改性凹凸棒土。
[0022]對凹凸棒土進行改性的目的在于改善粒子在聚合物中的分散性質，或者改進粒子對聚合物的結合性能。酸化改性機理:凹凸棒土經(jīng)酸浸泡后，內(nèi)部四面體與八面體結構部分溶解；未溶解的八面體結構起支撐作用，使孔數(shù)目增加，比表面積增大。同時，凹凸棒土孔道中常含有碳酸鹽等雜質，酸化處理一方面可除去分布于凹凸棒土孔道中的雜質，使孔道疏通；另一方面，由于凹凸棒土的陽離子可交換性，半徑較小的H+能置換出凹凸棒石層間部分K+、Na+、Ca2+和Mg2+等離子，增大孔容積。多種因素使改性后的凹凸棒土吸附性、脫色性等多種性能得到提高。加入硅烷偶聯(lián)劑主要改性凹凸棒土極性硅羥基，增大孔道間隙，從而使凹凸棒土的疏水性能更佳，活化指數(shù)提高，從而分散性及與聚合物的相容性更好。
[0023]本方法所得隔離劑相對于現(xiàn)有隔離劑的優(yōu)點為:第一，凹凸棒土表面帶負電荷及大量的極性硅羥基，加入硅烷偶聯(lián)劑主要改性凹凸棒土極性硅羥基，增大孔道間隙，從而使凹凸棒土的疏水性能更佳，活化指數(shù)提高，從而分散性及與聚合物的相容性更好。第二，加入硅烷偶聯(lián)劑后凹凸棒土具有較大的比表面積，對膠乳粒子的吸附作用增強；第三，相對于普通的隔離劑需要加入鹽使得橡膠中雜質含量增多、廢水處理困難，本方法的凹凸棒土中無須加入鹽粒子，凝聚更簡單，制得的粉末橡膠中橡膠含量更高，更為環(huán)保；第四，硅烷偶聯(lián)劑本身具有對橡膠補強的作用，極好的改善了粉末丁苯橡膠的力學性能，如定伸應力、拉伸強度。而且相對于目前使用分散劑分散凹凸棒土或者利用物理方法如超聲波分散凹凸棒土的做法，本發(fā)明采用直接攪拌分散凹凸棒土的做法不僅操作簡單、可靠，而且無毒、無污染。
[0024]本發(fā)明中凹凸棒土改性過程中水的加入量為10(T300份，優(yōu)選15(T250份。
[0025]本發(fā)明中凹凸棒土改性過程中鹽酸濃度為3飛mo 1/L，優(yōu)選r5mol/L;用量為10~20份，優(yōu)選10~15份。
[0026]本發(fā)明中凹凸棒土改性過程中攪拌溫度為6(T80°C，優(yōu)選65~75°C。
[0027]本發(fā)明中凹凸棒土改性過程中氫氧化鈉濃度為l、mol/L,優(yōu)選3~4mol/L ;調(diào)節(jié)體系pH值為2~4。
[0028]本發(fā)明中凹凸棒土改性過程中硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基類硅氧烷，如乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三((6-甲氧基乙氧基)硅烷等。
[0029]本發(fā)明中凹凸棒土改性過程中硅烷偶聯(lián)劑用量為0.n份，優(yōu)選0.3^0.6份。
[0030]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備方法還可加入防老劑。
[0031]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備時防老劑為N-辛基-N’_苯基-P -對苯二胺、苯乙烯化苯酹等，優(yōu)選苯乙烯化苯酹。
[0032]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備時防老劑用量為0.2~0.8份，優(yōu)選0.3~0.5份。
[0033]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備時還可加入硫化促進劑。
[0034]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備時硫化促進劑為三烷基氯化胺。
[0035]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備時硫化促進劑用量為0.02~0.08份，優(yōu)選
0.03 ~0.05 份。
[0036]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備時凝聚溫度為20~80°C，優(yōu)選20~30°C。
[0037]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備時凝聚劑為高分子凝聚劑或無機酸等，如二腈二胺甲醛縮合物、硫酸等。
[0038]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備時凝聚劑濃度為f 5mol/L，優(yōu)選2~4mol/L ;用量為3~15份，優(yōu)選5~10份。
[0039]本發(fā)明所述改性粉末丁苯橡膠制備時凝聚溫度為20~80°C，優(yōu)選60~80°C ;凝聚時間為I~3小時,優(yōu)選2~3小時。
[0040]本發(fā)明方法所制備的改性粉末丁苯橡膠性能:顆粒粒徑0.5~1.50mm,結合苯乙烯質量百分含量23.5~25.0，門尼黏度ML(1+4)1Qcrc40~60，水份≤1.0%，成粉率≥99.5%，300%定伸應力18~25Mpa，拉伸強度≥18.0Mpa0【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1凹凸棒土晶體結構圖([001]面投影)
【具體實施方式】
[0042]下面結合實施例進一步說明本發(fā)明，但并非限制本發(fā)明權利要求保護的范圍。
[0043]原料來源:
[0044]丁二烯(B)、苯乙烯(S):中國石油蘭州石化分公司生產(chǎn)；凹凸棒土、酸\堿溶液:市售產(chǎn)品；其它助劑均由中國石油蘭州石化分公司提供，等級為工業(yè)品。
[0045]檢測設備:煉膠機VH-109、平板硫化機RCMX 24-100T、塑煉機SK-160B、門尼粘度計SMV-300RT、萬能材料試驗機INSTR0N5546、FMll型高溫爐、電子天平AE100。
[0046]測試方法:粒徑:采用過篩法，用Tyler篩12，16，20，28目分4次篩分測定，粒徑范圍0.5~1.5mm ;結合苯乙烯質量百分含量:GB/T8658_1998 ；門尼黏度:GB/T 1232.1-2000 ；300%定伸應力、拉伸強度、扯斷伸長率:GB/T528-2009 ；水份:GB/T24131-2009 ;成粉率:重量法。
[0047]實施例1
[0048]①凹凸棒土的改性:在攪拌器中，加入100份水，加入10份凹凸棒土，啟動攪拌器攪拌至凹凸棒土形成懸浮液。將10份分散好的凹凸棒土懸浮液加入到燒杯中，加入3mol/L的鹽酸10份，于60°C下攪拌得到凹凸棒土鹽酸溶液。再用2mol/L的氫氧化鈉溶液將凹凸棒土鹽酸溶液調(diào)節(jié)至pH值約為2，攪拌。加入乙烯基三乙氧基硅烷0.3份，攪拌1小時，然后經(jīng)洗滌、過濾、干燥，即得改性凹凸棒土。②凝聚:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水20份，0.2份N-辛基-N’-苯基-P -對苯二胺，0.02份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在20°C凝聚溫度下，加入5份改性凹凸棒土，15份濃度為lmol/L硫酸，在20°C下攪拌3小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。產(chǎn)品性能測試結果如下:顆粒粒徑0.6~1.50mm,結合苯乙烯質量百分含量23.5，門尼黏度ML(1+4)1Q°°C 45，水份0.9%，成粉率99.8%, 300%定伸應力19.3Mpa,拉伸強度18.5Mpa。
[0049]對比例1
[0050]實驗條件同實施例1，只是未以改性凹凸棒土作為隔離劑，而是采用歧化松香皂。實驗過程為:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水20份，0.2份N-辛基-N’ -苯基-P -對苯二胺，0.02份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在20°C凝聚溫度下，加入5份歧化松香皂，15份濃度為lmol/L硫酸，在20°C下攪拌3小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。實驗結果:顆粒粒徑0.5~1.4mm,結合苯乙烯質量百分含量23.5，門尼黏度ML(1+4)lclcrc 40，水份1.3%，成粉率99.3%，300%定伸應力16.0Mpa,拉伸強度15.3Mpa。
[0051]實施例2
[0052]①凹凸棒土的改性:在攪拌器中，加入100份水，加入30份凹凸棒土，啟動攪拌器攪拌至凹凸棒土形成懸浮液。將3份分散好的凹凸棒土懸浮液加入到燒杯中，加入3mol/L的鹽酸20份，于80°C下攪拌得到凹凸棒土鹽酸溶液。再用5mol/L的氫氧化鈉溶液將凹凸棒土鹽酸溶液調(diào)節(jié)至 PH值約為4，攪拌。加入硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三乙氧基硅烷1份，攪拌I小時，然后經(jīng)洗滌、過濾、干燥，即得改性凹凸棒土。②凝聚:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水50份，0.5份N-辛基-N’ -苯基-P -對苯二胺，0.08份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在80°C凝聚溫度下，加入20份改性凹凸棒土，15份濃度為5mol/L硫酸，在80°C下攪拌2小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。產(chǎn)品性能測試結果如下:顆粒粒徑0.5~1.50mm，結合苯乙烯質量百分含量24.5，門尼黏度ML(1+4)1Qcrc 50，水份0.9%，成粉率99.5%, 300%定伸應力22Mpa，拉伸強度18.3Mpa。
[0053]對比例2
[0054]實驗條件同實施例2，只是未以改性凹凸棒土作為隔離劑，而是采用歧化松香皂。實驗過程為:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水50份，0.5份N-辛基-N’ -苯基-P -對苯二胺，0.08份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在80°C凝聚溫度下，加入20份歧化松香皂，15份濃度為5mol/L硫酸，在80°C下攪拌2小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。實驗結果:顆粒粒徑0.5~1.5mm,結合苯乙烯質量百分含量24.5，門尼黏度M L(1+4)1Qcrc43，水份1.1%，成粉率99%，300%定伸應力16.0Mpa，拉伸強度15.5Mpa。實施例3
[0055]①凹凸棒土的改性:在攪拌器中，加入100份水,加入20份凹凸棒土,啟動攪拌器攪拌至凹凸棒土形成懸浮液。將5份分散好的凹凸棒土懸浮液加入到燒杯中，加入4mol/L的鹽酸15份，于70°C下攪拌得到凹凸棒土鹽酸溶液。再用4mol/L的氫氧化鈉溶液將凹凸棒土鹽酸溶液調(diào)節(jié)至pH值約為3，攪拌。加入硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三乙氧基硅烷0.6份，攪拌2小時，然后經(jīng)洗滌、過濾、干燥，即得改性凹凸棒土。②凝聚:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水50份，0.3份N-辛基-N’-苯基-P -對苯二胺，0.03份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在30°C凝聚溫度下，加入10份改性凹凸棒土，15份濃度為2mol/L硫酸，在30°C下攪拌2小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。產(chǎn)品性能測試結果如下:顆粒粒徑0.5~1.0Omm,結合苯乙烯質量百分含量23.5，門尼黏度ML50，水份1.0%,成粉率99.5%, 300%定伸應力24.6Mpa,拉伸強度20.1Mpa0
[0056]對比例3`
[0057]實驗條件同實施例3，只是未以改性凹凸棒土作為隔離劑，而是采用脂肪酸皂。實驗過程為:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水50份，0.3份防老劑，0.03份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在30°C凝聚溫度下，加入10份脂肪酸皂，15份濃度為2mol/L硫酸，在30°C下攪拌2小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。實驗結果:顆粒粒徑0.5~1.2mm，結合苯乙烯質量百分含量23.5，門尼黏度M 1(1+4)1(1(^ 38，水份1.2%，成粉率99%，300%定伸應力14.0Mpa,拉伸強度13.6Mpa。
[0058]實施例4
[0059]①凹凸棒土的改性:在攪拌器中，加入100份水，加入20份凹凸棒土，啟動攪拌器攪拌至凹凸棒土形成懸浮液。將8份分散好的凹凸棒土懸浮液加入到燒杯中，加入5mol/L的鹽酸15份，于60°C下攪拌得到凹凸棒土鹽酸溶液。再用4mol/L的氫氧化鈉溶液將凹凸棒土鹽酸溶液調(diào)節(jié)至PH值約為3，攪拌。加入硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲氧基硅烷0.8份，攪拌I小時，然后經(jīng)洗滌、過濾、干燥，即得改性凹凸棒土。②凝聚:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水60份，0.4份苯乙烯化苯酚，0.06份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在60°C凝聚溫度下，加入15份改性凹凸棒土，15份濃度為4mol/L硫酸，在80°C下攪拌3小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。產(chǎn)品性能測試結果如下:顆粒粒徑0.5~1.50mm,結合苯乙烯質量百分含量24.5，門尼黏度ML(1+4)1Qcrc 60，水份1.0%，成粉率99.5%，300%定伸應力21.3Mpa，拉伸強度19.6Mpa。
[0060]對比例4
[0061]實驗條件同實施例4，只是未以改性凹凸棒土作為隔離劑，而是采用脂肪酸皂。實驗過程為:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水60份，0.4份防老劑，0.06份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在60°C凝聚溫度下，加入15份脂肪酸皂，15份濃度為4mol/L硫酸，在80°C下攪拌3小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。實驗結果:顆粒粒徑0.5~1.50mm，結合苯乙烯質量百分含量23.5，門尼黏度ML(1+4)1Qcrc 50，水份1.0%，成粉率98%，300%定伸應力15.3Mpa,拉伸強度15.1Mpa0
[0062]實施例5
[0063]①凹凸棒土的改性:在攪拌器中，加入100份水,加入15份凹凸棒土,啟動攪拌器攪拌至凹凸棒土形成懸浮液。將7份分散好的凹凸棒土懸浮液加入到燒杯中，加入5mol/L的鹽酸10份，于70°C下攪拌得到凹凸棒土鹽酸溶液。再用4mol/L的氫氧化鈉溶液將凹凸棒土鹽酸溶液調(diào)節(jié)至PH值約為3，攪拌。加入硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲氧基硅烷0.5份，攪拌2小時，然后經(jīng)洗滌、過濾、干燥，即得改性凹凸棒土。②凝聚:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水80份，0.2份苯乙烯化苯酚，0.02份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在40°C凝聚溫度下，加入15份改性凹凸棒土、10份濃度為3mol/L硫酸，在40°C下攪拌2小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。產(chǎn)品性能測試結果如下:顆粒粒徑0.5~1.50mm,結合苯乙烯質量百分含量23.5，門尼黏度ML(1+4)1Qcrc 55，水份1.0%，成粉率99.5%，300%定伸應力20.6Mpa,拉伸強度19.0Mpa0
[0064]對比例5
[0065]實驗條件同實施例5，只是用脂肪酸皂和改性凹凸棒土并用凝聚丁苯膠乳，即凝聚過程中加入10份改性凹凸棒土、5份脂肪酸皂、10份濃度為3mol/L硫酸，對丁苯膠乳凝聚。實驗結果:顆粒粒徑0.5~7.50mm，有塊狀膠，結合苯乙烯質量百分含量23.5，門尼黏度ML(1+4)loor 45，水份 3.0%，成粉率 80%，300% 定伸應力 17.0Mpa,拉伸強度 17.3Mpa。
[0066]實施例6[0067]①凹凸棒土的改性:在攪拌器中，加入100份水,加入25份凹凸棒土,啟動攪拌器攪拌至凹凸棒土形成懸浮液。將6份分散好的凹凸棒土懸浮液加入到燒杯中，加入5mol/L的鹽酸16份，于60°C下攪拌得到凹凸棒土鹽酸溶液。再用3mol/L的氫氧化鈉溶液將凹凸棒土鹽酸溶液調(diào)節(jié)至PH值約為3，攪拌。加入硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲氧基硅烷0.8份，攪拌2小時，然后經(jīng)洗滌、過濾、干燥，即得改性凹凸棒土。②凝聚:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水50份，0.4份苯乙烯化苯酚，0.06份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在50°C凝聚溫度下，加入12份改性凹凸棒土，10份濃度為5mol/L硫酸，在50°C下攪拌2小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。產(chǎn)品性能測試結果如下:顆粒粒徑0.5~
1.0Omm,結合苯乙烯質量百分含量24.5，門尼黏度ML(1+4)1Qcrc 50，水份1.0%，成粉率99.5%，300%定伸應力21.9Mpa,拉伸強度20.6Mpa。
[0068]對比例6
[0069]實驗條件同實施例6，只是用脂肪酸皂和改性凹凸棒土并用凝聚丁苯膠乳，即凝聚過程中加入6份改性凹凸棒土、6份脂肪酸皂、10份濃度為5mol/L硫酸，對對丁苯膠乳凝聚。實驗結果:顆粒粒徑0.5~9.50mm，有塊狀膠，結合苯乙烯質量百分含量23.5，門尼黏度 M L(1+4)loor 40，水份 3.0%，成粉率 75%，300% 定伸應力 15.1Mpa,拉伸強度 13.6Mpa。
[0070]實施例7
[0071]過程同實施例5，只是凹凸棒土未改性，即直接用凹凸棒土作為隔離劑凝聚丁苯膠乳。實驗過程為:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水80份，0.2份苯乙烯化苯酚，0.02份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在40°C凝聚溫度下，加入15份凹凸棒土、10份濃度為3mol/L硫酸，在40°C下攪拌2小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。產(chǎn)品性能測試結果如下:顆粒粒徑0.5~1.50mm,結合苯乙烯質量百分含量23.5，門尼黏度 ML(1+4)1Qcrc 45，水份 1.3%，成粉率 99.5%，300% 定伸應力 18.1Mpa,拉伸強度 18.0Mpa0
[0072]對比例7
[0073]實驗條件同實施例5，只是用脂肪酸皂凝聚丁苯膠乳，即凝聚過程中加入5份脂肪酸阜、10份濃度為3mol/L硫酸,對丁苯膠乳凝聚。實驗結果:顆粒粒徑0.5~1.50mm,結合苯乙烯質量百分含量23.5，門尼黏度M L(1+4)loor42,水份1.4%，成粉率95%，300%定伸應力17.5Mpa，拉伸強度 17.0Mpa0
[0074]實施例8
[0075]過程同實施例6，只是凹凸棒土未改性，即直接用凹凸棒土作為隔離劑凝聚丁苯膠乳。實驗過程為:取100份丁苯膠乳加入凝聚釜，加入介質水50份，0.4份苯乙烯化苯酚，0.06份三烷基氯化胺，攪拌加熱，在50°C凝聚溫度下，加入12份凹凸棒土，10份濃度為2mol/L硫酸，在50°C下攪拌2小時進行熟化、然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠。產(chǎn)品性能測試結果如下:顆粒粒徑0.5~1.50mm，結合苯乙烯質量百分含量24.5，門尼黏度M L(1+4)loor 40，水份1.1%，成粉`率99.5%，300%定伸應力18.0Mpa,拉伸強度18.0Mpa0
[0076]對比例8
[0077]實驗條件同實施例6，只是用脂肪酸皂凝聚丁苯膠乳，即凝聚過程中加入6份脂肪酸阜、10份濃度為2mol/L硫酸,對丁苯膠乳凝聚。實驗結果:顆粒粒徑0.5~1.40mm,結合苯乙烯質量百分含量23.5，門尼黏度MLh— 38，水份1.3%，成粉率97%，300%定伸應力
16.8Mpa，拉伸強度 16.3Mpa。
【權利要求】
1.一種改性粉末丁苯橡膠的制備方法，包括以下步驟:在凝聚釜中加入100質量份的丁苯膠乳，加入水20~100份，攪拌加熱，在20~80°C凝聚溫度下，加入2~10份隔離劑、3~15份凝聚劑，保持在20~80°C、攪拌I~3小時，然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到改性粉末丁苯橡膠，其特征在于:所述隔離劑為凹凸棒土。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述凹凸棒土是經(jīng)過酸化改性的凹凸棒土，所述的改性方法為:以水為100質量份計，在10份凹凸棒土中加入10(T300份水，攪拌分散，加入3飛mol/L的鹽酸1(T20份，于6(T80°C下攪拌得到凹凸棒土鹽酸溶液，再用I飛mol/L的氫氧化鈉溶液將凹凸棒土鹽酸溶液調(diào)節(jié)至pH值約為2~4，加入硅烷偶聯(lián)劑0.n份，攪拌廣2小時，然后經(jīng)洗滌、過濾、干燥，即得改性凹凸棒土。
3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述水的加入量為150150份。
4.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述鹽酸濃度為r5mol/L;用量為10~15份。
5.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述攪拌溫度為65~75°C。
6.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述氫氧化鈉濃度為3~4mol/L;調(diào)節(jié)體系PH值為2~4。
7.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基類硅氧烷；用量為0.3、.6份。
8.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三((6-甲氧基乙氧基)硅烷。
9.根據(jù)權利要求1所 述的制備方法，其特征在于:所述制備過程中加入防老劑；防老劑為N-辛基-N’ -苯基-P -對苯二胺、苯乙烯化苯酚；用量為0.3~0.5份。
10.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述制備過程中加入硫化促進劑；硫化促進劑為三烷基氯化胺；用量為0.03~0.05份。
11.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述隔離劑用量為2~5份。
12.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述凝聚溫度為20~30°C。
13.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述凝聚劑為高分子凝聚劑或無機酸；濃度為廣5mol/L ;用量為5~10份。
14.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述凝聚溫度為60~80°C;凝聚時間為2~3小時。
【文檔編號】C09C3/12GK103804530SQ201210455615
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月14日 優(yōu)先權日:2012年11月14日
【發(fā)明者】鄭聚成, 魏緒玲, 龔光碧, 梁滔, 徐典宏, 艾純金, 朱晶, 叢日新 申請人:中國石油天然氣股份有限公司