一种不添加乳化剂制备丁苯胶乳的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及丁苯胶乳生产技术领域，具体地说是一种不添加乳化剂制备丁苯胶乳的方法。
【背景技术】
[0002]丁苯胶乳是由丁二烯和苯乙烯经过乳液聚合得到的一种固含量为30%_50%的水性溶液，由不同比例的苯乙烯和丁二烯经乳液聚合而成。根据苯乙烯含量、乳化剂和聚合温度等的不同，而有多种品种，其性能和用途也不同。
[0003]乳化剂是现有乳液聚合系统中主要组份之一，虽然它并不参加化学反应，但是在乳液聚合过程中起着相当重要的作用，总的来说乳化剂可以降低表面张力和界面张力、乳化、分散、增溶、发泡等多种作用，不同的乳化剂的作用各不相同。乳化剂包括阳离子型、阴离子型和非离子型，根据种类的不同，需要与不同的单体配比，乳化剂在丁苯胶乳的制备过程中的主要作用是形成和稳定初始聚合物的种子，并能保证乳液聚合的顺利进行，乳化剂用量对微乳液聚合稳定性、聚合反应速率、乳液粒子大小、乳液成膜性、耐水性均有较大影响，特别是乳化剂用量在临界束浓度以下，更需要找到一个合适的用量，以保证聚合反应正常进行。总而言之，根据所需丁苯胶乳的品种不同，需要的乳化剂的种类和用量均不相同，因此乳化剂的添加种类和用量不好掌握，容易对丁苯胶乳最终的质量造成影响，乳化剂是丁苯胶乳制备过程中的一个不可控因素，使丁苯胶乳制备工艺复杂，制备难度增大。而且乳化剂容易残留在丁苯胶乳成品中，难以去除，要得到固体聚合物时，后处理较复杂，需经过凝聚、洗涤、脱水、干燥等工序，生产成本高。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种不添加乳化剂制备丁苯胶乳的方法。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种不添加乳化剂制备丁苯胶乳的方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)在反应釜内加入混合单体总重量的40%，升温至78_80°C，同时用占混合单体总重量1.7的有机酸调节PH至3，边搅拌边滴加占混合单体总重量0.2%-0.8%的添加剂和占混合单体总重量0.1%_0.5%的第一段引发剂，滴加完成后，保温反应40-50min，至混合单体转化率为60%;其中所述混合单体各组分重量百分比为:苯乙烯35%-60%，丁二烯35%-60%，羟甲基丙烯酰胺1%-5% ；
2)将剩余的混合单体加入步骤I)所得的混合液中，并升温至81°C_83°C，边搅拌边滴加占混合单体总重量0.6%-0.9%的第二段引发剂和占混合单体总重量0.1%~0.2%的助催化剂，保温反应4-5h，直至单体完全转化；
3)用碱性化合物将PH调至7.5，将温度降至室温，即得成品丁苯胶乳。
[0006]作为优选的技术方案，所述有机酸为丙烯酸和衣康酸中的任意一种或两种组合。
[0007]作为优选的技术方案，所述添加剂为乙二胺四乙酸二钠和叔十二烷基硫醇中的任意一种或两种组合。叔十二烷基硫醇作为分子量调节剂可有效调节分子量，减少支化凝胶。
[0008]作为优选的技术方案，所述第一段引发剂为质量浓度5%_7%的过硫酸铵。
[0009]作为优选的技术方案，所述第二段引发剂为质量浓度7.2%_7.5%的过硫酸铵。
[0010]作为优选的技术方案，所述助催化剂为质量浓度1.5%~1.9%的氢氧化钠。
[0011 ]作为优选的技术方案，碱性化合物为质量浓度18 % -20 %的氢氧化钠。
[0012]由于采用了上述技术方案，本发明具有以下突出的有益效果:
1、本发明不添加乳化剂，工艺操作简单、节约成本，混合单体中的羟甲基丙烯酰胺作为交联剂，具有自交联的作用，使线型的分子之间产生化学键，将线型分子相互连在一起，形成网状结构，提高丁苯胶乳成品的强度和弹性。
[0013]2、第一段聚合中，混合单体总转化率在60%就终止聚合，避免转化率过高，使体系粘度过大，不易散热，由于游离基共聚反应是放热的，如果局部过热则易引起凝胶产生支链结构，影响丁苯胶乳的质量，分两段聚合，所得丁苯胶乳稳定性好，粒径易控。
[0014]3、聚合过程中温度较高，这样使所得丁苯胶乳的粒径均匀。
【具体实施方式】
[0015]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0016]实施例1
一种不添加乳化剂制备丁苯胶乳的方法，包括以下步骤:
1)在反应釜内加入混合单体总重量的40%，升温至78°C，同时用占混合单体总重量1.7%的丙烯酸调节PH至3，边搅拌边滴加占混合单体总重量0.2%的乙二胺四乙酸二钠，占混合单体总重量0.1%,质量浓度为5 %的过硫酸铵，滴加完成后，保温反应40min，至混合单体转化率为60% ;其中所述混合单体各组分重量百分比为:苯乙烯35%，丁二烯60% ;羟甲基丙烯酰胺5%;
2)将剩余的混合单体加入步骤I)所得的混合液中，并升温至81°C，边搅拌边滴加占混合单体总重量0.6%,质量浓度为7.2 %的过硫酸铵，占混合单体总重量0.1%,质量浓度为1.5%的氢氧化钠，保温反应4h，直至单体完全转化；
3)用质量浓度为18%的氢氧化钠将PH调至7，将温度降至室温，即得成品丁苯胶乳。
[0017]所得成品丁苯胶乳的质量指标:固含量47.2%，粘度200mPa.s，机械稳定性0.045%，拉伸强度 29.13Mpa4^585-116nm0
[0018]实施例2
一种不添加乳化剂制备丁苯胶乳的方法，包括以下步骤:
I)在反应釜内加入混合单体总重量的40%，升温至80°C，同时用占混合单体总重量2%的丙烯酸调节PH至3，边搅拌边滴加占混合单体总重量0.8%的乙二胺四乙酸二钠，占混合单体总重量0.5%,质量浓度为7 %的过硫酸铵，滴加完成后，保温反应50min，至混合单体转化率为60%;其中所述混合单体各组分重量百分比为:苯乙烯60%，丁二烯35%;羟甲基丙烯酰胺5%; 2)将剩余的混合单体加入步骤I)所得的混合液中，并升温至83°C，边搅拌边滴加占混合单体总重量0.9%,质量浓度为7.5 %的过硫酸铵，占混合单体总重量0.2%,质量浓度为1.9%的氢氧化钠，保温反应5h，直至单体完全转化；
3)用质量浓度为20%的氢氧化钠将PH调至8，将温度降至室温，即得成品丁苯胶乳。
[0019]所得成品丁苯胶乳的质量指标:固含量50%，粘度238mPa.S，机械稳定性0.052%，拉伸强度 25.52Mpa，粒径88-121nm0
[0020]实施例3
一种不添加乳化剂制备丁苯胶乳的方法，包括以下步骤:
1)在反应釜内加入混合单体总重量的40%，升温至79°C，同时用占混合单体总重量1.75 %的丙烯酸调节PH至3，边搅拌边滴加占混合单体总重量0.5 %的乙二胺四乙酸二钠，占混合单体总重量0.3%,质量浓度为6 %的过硫酸铵，滴加完成后，保温反应45min，至混合单体转化率为60% ;其中所述混合单体各组分重量百分比为:苯乙烯49%，丁二烯50% ;羟甲基丙烯酰胺I<