Page 241 - 精细化工2019年第9期
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第 9 期 王永明,等: 改性沥青用丁苯胶乳的粉末化制备及应用 ·1969·
技术路线复杂,成本较高。SBR 因产量丰富、性价 天津博迪化工股份有限公司;油酸钠,阿拉丁试剂
比高且改性沥青性能与 SBS 接近而备受欢迎。将 有限公司;聚乙烯醇(相对分子质量为 1750±50),
SBR 应用于改性沥青主要有胶乳和胶粉两种形式, 国药化学试剂有限公司;滑石粉,大石桥市华亿轻
但 SBR 胶乳在改性沥青应用时存在着易破乳、稳定 烧镁厂;氯化钠(AR),天津市鼎盛鑫化工有限公
性差和仅用于改性乳化沥青等问题一直限制 着其 司;MQK 型维实伟克乳化剂(胺基聚合物),美德
[2]
应用 ,因此高性能的 SBR 胶粉将是更佳的 选择。 维实伟克公司;去离子水,实验室自制。
以丁苯胶乳为原料,利用凝聚法制备粉末丁苯 FM-300 型高剪切分散乳化机,美国 FLUKE 公
橡胶是目前橡胶粉末化工艺开发和研究的主要方 司;BIC90plus 粒度仪,美国 Brookhaven 仪器公司;
向 [3-4] 。凝聚法的关键技术是原料胶乳、凝聚工艺和 徕卡 DM4500P 显微镜,德国 Leica 公司;LYY-9A
隔离技术的开发,但这些关键技术主要被美国 调温调速沥青延度试验仪,无锡市石油仪器设备有
B.F.Goodyear 和 Dupont 公司,德国 Huls 公司和日 限公司;SYD-2806G 软化点试验仪,上海昌吉地质
本 Bridgestone 公司 [5-9] 等所掌握。国内虽然也对 SBR 仪器有限公司;Thermo Scientific Nicolet is5 红外光
胶乳的生产及其凝聚工艺进行了大量探究 [10] ,但仍 谱仪,美国 Nicolet 公司;动态黏弹谱仪,美国 TA 公
然存在以下问题。首先,国内自主开发的 SBR 胶乳 司;DR-130 型胶体磨,莱州鼎润机械设备有限公司。
多以低固含量(固含量<50%)为主,由于单体转化 1.2 PSBR 及胶乳改性乳化沥青的制备
率较低,对沥青的高温稳定性和低温延展性改性效 1.2.1 PSBR 制备
果不佳,很少应用于改性沥青;其次,现有的关于 参考文献[12]方法制备固含量为 60%的丁苯胶
改性沥青用 PSBR 的制备工艺中,掺杂的隔离剂、 乳,用去离子水稀释为固含量 22%的胶液。取 156 g
絮凝剂和凝聚剂等填充剂添加量超过胶乳固含量质 稀释后的胶液和 0.34 g 抗氧剂(2,6-二叔丁基对甲
量的 20% [11] ,导致沥青的低温延度严重下降。为改 酚)加入三口瓶中室温搅拌,控制搅拌速度为
善改性沥青用 PSBR 的这一现状,本课题组前期通 350~400 r/min。向其中缓慢滴加 6.87 g 质量分数
过高低温复合工艺开发了改性沥青用高固含量 SBR 15%的硬脂酸钠水溶液,室温搅拌 1 h。将 4.61 g 质
胶乳 [12] ,然后以此为基础,本文开发出填充剂较少 量分数 15%的油酸钠和二甲基硅油水溶液〔m(油酸
的最佳凝聚工艺路线。 钠)∶m(硅油)=2∶0.01〕缓慢滴加到上述胶液中,室
由于胶乳在凝聚过程中容易出现结块、成团等 温搅拌 1 h 后,升温至 55 ℃。再缓慢加入 2.97 g
现象,这会导致 PSBR 改性沥青时因相容性较差而 质量分数 15%的絮凝剂氯化钠水溶液,保温搅拌
出现分层,降低改性效果,而隔离技术对粉末化粒 30 min。最后,缓慢滴加 5.72 g 质量分数 15%的凝
径控制和改性沥青的高低温性能影响很大 [13-14] 。因 聚剂硫酸镁水溶液,55 ℃搅拌 30 min 完成凝聚过
此,本文对隔离技术进行了探究。以高低温复合工
程。将凝聚后的物料升温至 80 ℃老化 30 min,然
艺制备的高固含量丁苯胶乳为原料,优化了丁苯胶 后降温、离心脱水,洗涤 3 次并在 100 ℃下干燥 4~
乳的隔离-絮凝-粉末化工艺,考察了复配隔离剂硬 6 h 至含水量低于 1%,得到平均粒径小于 1 mm 的
脂酸钠、油酸钠和硅油,絮凝剂氯化钠,以及凝聚 白色粉末状 PSBR。
剂硫酸镁对 PSBR 微观形态与性能的影响。通过胶
1.2.2 SBR 胶乳改性乳化沥青制备
粉制备过程的橡胶粒径变化,分析了粉末化工艺中 将烘箱调至 140 ℃,恒温加热基质沥青 1~2 h
各剂型对成粉效果和改性沥青高低温性能的影响, 至基质沥青融化。称取 45 g 丁苯胶乳乳液(乳液固
考察了 PSBR 改性沥青延度和软化点的变化,探究
含量质量占基质沥青质量的 3%)加入到容器中,然
了不同类型的隔离剂对 PSBR 成粉效果和对改性沥
后向容器中加入 22.5 g 维实伟克乳化剂(乳化剂用
青性能的影响。
量为乳化沥青质量的 1.5%),加水至 600 g(乳化剂
体系占乳化沥青质量的 40%),搅拌均匀后加盐酸调
1 实验部分
节 pH 至 2~3,加热至 60~70 ℃。然后将配制好的
1.1 试剂与仪器 乳化剂和胶乳溶液(60~70 ℃)加入到清洗干净的
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丁苯胶乳(固含量 60%)、70 沥青,黄河三角 胶体磨中,调节转速至 42~43 Hz(电机频率),称
洲京博化工研究院;抗氧剂(主要成分 2,6-二叔丁 取 900 g 融化的基质沥青,边搅拌边缓慢加入胶体
基对甲酚),吉林石化分公司;硬脂酸钠(AR)、二 磨中(加沥青过程中需多次称量,以免过量)。胶体
甲基硅油(简称硅油,AR)、无水硫酸镁(AR), 磨运转 2~3 min,制得 SBR 胶乳改性乳化沥青。