Page 243 - 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 ·1971·
胶乳粒子互相粘结易生成次级粒子，若用于改性沥
青，次级粒子在沥青中的溶解十分困难，往往是制
约橡胶性能的主要因素。图 2 中丁苯胶乳的粒径由
凝聚前有效粒径 119.8 nm 变为凝聚后有效粒径为
356.6 nm，且在 635.8 nm 处出现最高峰值，粒径呈
双峰分布。说明凝聚剂加入导致胶乳粒径变大。在
老化和烘干阶段，由于胶粉表面稳定保护层的形成，
胶粉形貌已基本稳定，呈现毫米级均匀颗粒（图 1e）。
从上述结果可以看出，添加隔离剂后，絮凝阶段和
凝聚过程如何控制粒径扩大，防止次级粒子互相粘
结是丁苯胶乳粉化工艺的关键问题。经过实验优
化，凝聚剂硫酸镁的用量确定为胶乳固含量（22%）
的 2.5%，使用时用去离子水配制为质量分数 15%
溶液。
为了更深入地研究凝聚过程对 PSBR 性能的影
响，本文对凝聚前、后丁苯胶乳进行了凝胶处理：
取部分胶乳用乙醇洗涤数次，室温晾干，60 ℃真空
烘箱中干燥至恒重。然后对样品进行了红外和动态
图 2 丁苯胶乳凝聚剂加入前（a）、后（b）乳液粒径分 黏弹性测试，结果如图 3 所示。
布图
Fig. 2 Particle size distribution of SBR latex before (a)
and after (b) adding coagulant
从图 1 可以看出，高固含量丁苯胶乳被稀释后
（图 1a），再加入隔离剂，胶乳形貌变化不是很大，
仍然以细小的胶乳颗粒为主（图 1b）。这是由于隔
离剂吸附在胶乳粒子表面，形成隔离剂吸附层，该
吸附层没有黏结性，阻止了胶乳粒子的粘连。隔离
剂起包裹和阻隔作用，可以稳定胶乳体系 [17] 。加入
絮凝剂后，胶乳粒径变大，并且出现一定程度的粘
连（图 1c）。胶乳乳液表面定向排列的歧化松香酸
钾阴离子乳化剂中亲水基团羧酸盐（—COOK）与
钾离子的双电层，以及 ξ 电离和分子热运动，可使
此阶段胶乳粒子保持相对稳定，防止进一步粘连 [18] 。
加入絮凝剂的目的是进一步提高双电层的离子浓
度，提高后续凝聚阶段的胶粉稳定性。但氯化钠中
的钠离子不同程度地压缩了双电层，降低了胶乳表
面的稳定性，胶乳粒径扩大，所以需对其加入量进
行综合考量及优化。由于絮凝后体系中胶乳粒子减
少，粒子表面乳化剂浓度增加，絮凝会逐渐减弱， 图 3 丁苯胶乳加入凝聚剂前、后橡胶的红外（a）与黏
重新达到平衡状态 [16] ，在乳液体系，隔离剂稳定胶 弹性性能（b）
乳体系作用明显。凝聚剂加入的目的是在胶乳的表 Fig. 3 FTIR spectra (a) and elastic properties (b) of rubber
from styrene-butadiene latex before and after adding
面形成稳定保护层，从而使得胶乳粒子转换为有稳
coagulant
定保护层的胶粒，但凝聚剂多为含镁离子、钙离子
等+2 价金属离子的金属盐，相较于絮凝剂的+1 价钠 由图 3a 可知，丁苯胶乳加入凝聚剂后，其红外
离子，+2 价金属离子易与胶乳表面的歧化松香酸钾 特征峰位置变化不大，表明凝聚剂的加入没有对丁
形成不溶性钙盐，使体系的稳定性降低（图 1d）。 苯橡胶结构产生较大影响。黏弹性分析结果如图 3b
