CN103102497B

CN103102497B - 一种橡胶溶液的制备方法

Info

Publication number: CN103102497B
Application number: CN201110352373.1A
Authority: CN
Inventors: 宁爱民; 万淼; 徐青柏; 陈杰; 宣根海; 石君章
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: CN103102497A

Abstract

本发明涉及一种橡胶溶液的制备方法，包括如下过程：（1）将橡胶切成适合于螺杆挤出机进料的尺寸，并将稀释剂加热至80℃-160℃，然后将橡胶块和稀释剂按质量比1：1～1：3向螺杆挤出机进料，得到的挤出物为橡胶和稀释剂的混合物；（2）步骤（1）得到的混合物与稀释剂混合均匀，得到质地均匀的橡胶溶液，其中橡胶的质量含量为8%～25%。即通过螺杆挤出机使橡胶和稀释剂同时挤出来制备橡胶溶液的方法。本发明与原有溶剂法(如苯类汽油等溶剂)制备橡胶溶液相比，本发明过程简洁、实用。而且以本发明方法制备的橡胶溶液生产改性沥青，不需要回收稀释剂（溶剂）、不存在溶剂挥发和溶剂残留于沥青产品中的问题。

Description

一种橡胶溶液的制备方法

技术领域

本发明涉及一种橡胶溶液的制备方法。

背景技术

随着现代公路交通迅猛发展，重载超载、交通量大和车速快等公路特点，对沥青路面提出了越来越高的要求。大量实验表明，在基质沥青中加入少量聚合物改性剂，并经均匀分散后，能够明显改善沥青的性能。沥青改性聚合物主要有热塑性弹性体SBS、橡胶SBR、热塑性树脂PE等。

SBS、PE等材料的颗粒在常温下贮存运输过程中，不发生粘连成坨现象，因此在沥青改性生产过程中使用方便。而SBR类的橡胶在常温下容易粘连成坨，通常其商品形态是20-30公斤的袋装橡胶块，在改性沥青生产过程中的应用十分不便，一定程度地限制了SBR类橡胶改性沥青相关技术的开发。

CN1346867A针对SBR等橡胶固体很难与沥青相溶的问题，将橡胶制备成极小的颗粒或片状，加入到有机溶剂中充分溶解，再与基质沥青充分搅拌，同时回收溶剂，最后制备成改性沥青成品。溶剂法生产SBR改性沥青的工艺需对溶剂进行回收，工艺复杂，回收成本较高；溶剂易挥发，不可避免地会对人体和环境造成危害；另一方面，溶剂很难完全回收，残存的苯、汽油等溶剂会对沥青性能产生不良影响。

CN101012338A将改性剂（如丁苯橡胶）按一定比例掺入到沥青中，通过剪切泵或胶体磨等专用机械的剪切力和研磨强制地将改性剂粉碎，改性剂通常经过融胀、分散磨细、继续发育三个阶段。该过程虽然有效，但流程较长。

CN200310122458.6公开了一种沥青改性母料及其制备方法，沥青改性母料包括65～95重％聚合物改性剂、1～30重％沥青、1～30重％相容剂、0.01～3重％助剂；先将65～95重％聚合物改性剂、1～30重％沥青、1～30重％相容剂、0.01～3重％助剂均匀混合，然后控制混合物的熔体温度在60～200℃之间，在双螺杆挤出机上挤出、造粒得到沥青改性母料；将85～98重％的沥青加热至100～220℃，加入2～15重％的上述沥青改性母料并搅拌20～60分钟得到改性沥青。本发明提供的沥青改性母料有效地改善聚合物改性剂在沥青中的分散性，可最大限度地发挥聚合物改性剂的改性效果，显著提高改性沥青的性能。其不足在于：（1）上述物料在进入挤出机前，需要在拌和锅中充分混合均匀；（2）经挤出机挤出后，需要经切粒机进行造粒。该工艺流程较长，造成设备使用的高费用和高成本。

王仕峰等（橡胶工业,2002,Vol.49:210-214；CN1523050A，2004；）采用橡胶加工的设备，把SBR与大量无机填料、一定量的沥青混炼后用螺杆挤出机造粒，然后直接加入热沥青中搅拌；刘欣等（CN1793235A，2006；CN1837292A，2006）通过高分子加工设备将丁苯橡胶、硅酸盐无机稳定剂等包辊，然后粉碎或造粒，最后将这种母粒采用高剪切混合在沥青中；徐建波等（CN1300801，2001）将橡胶、沥青和填充料等混均，在双螺杆挤出机上造粒，然后把这种高浓度母粒加到热沥青中搅拌。上述方法的不足之处是：（1）生产的高浓度母料中，丁苯橡胶粒度很大且在母粒中分散不均，影响其改性沥青的性能；（2）在混合温度（一般在140-160℃）下母料粘度太高，如果仅采用简单的搅拌设备，改性沥青产品的均匀性和稳定性问题；（3）无机填料与沥青相容性很差，热储存期间容易离析出来。另外，无机填料或稳定剂也影响改性沥青的溶解度。

发明内容

本发明提供了一种橡胶溶液的制备方法，即通过螺杆挤出机使橡胶和稀释剂同时挤出来制备橡胶溶液的方法。与原有溶剂法(如苯类汽油等溶剂)制备橡胶溶液相比，本发明过程简洁、实用。而且以本发明方法制备的橡胶溶液生产改性沥青，不需要回收稀释剂（溶剂）、不存在溶剂挥发和溶剂残留于沥青产品中的问题。

本发明橡胶溶液的制备方法包括如下过程：

（1）将橡胶切成适合于螺杆挤出机进料的尺寸，并将稀释剂加热至80℃-160℃，然后将橡胶块和稀释剂按质量比1：1～1：3向螺杆挤出机进料，得到的挤出物为橡胶和稀释剂的混合物；

（2）步骤（1）得到的混合物与稀释剂混合均匀，得到质地均匀的橡胶溶液，其中橡胶的质量含量为8 %～25 %。

本发明方法中，橡胶为丁苯橡胶SBR，橡胶切成5mm～50mm的块状。稀释剂为常压馏分油、减压馏分油、润滑油生产过程中得到的富含芳烃的溶剂精制抽出油、渣油脱沥青油、催化裂化油浆、煤焦油及上述物质的混合物等。步骤（1）与步骤（2）使用的稀释剂可以是上述稀释剂中相同物质，也可以是不同物质。步骤（2）中在与橡胶混合之前，稀释剂应处于液态，温度以80℃~140℃为宜，最好为100℃~120℃。螺杆挤出机可以采用双螺杆挤出机或单螺杆挤出机等设备。

本发明方法中，步骤（2）混合可以采用普通搅拌装置，也可以采用剪切装置，剪切装置如剪切机或胶体磨等。步骤（2）的混合温度一般为130℃~160℃。如采用剪切的方式，混合时间一般为10min~20min；如采用普通搅拌的方式，混合时间一般为30min~40min。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明采用螺杆挤出机作为制备橡胶溶液的重要步骤，将螺杆挤出机的机械混合动力和挤出动力最大限度地作用于橡胶材料，有效地克服了来自橡胶材料自身的高粘度特性，使橡胶得以高效率地分散于稀释剂中，制备过程简洁实用。采用适宜的物料配比，在螺杆挤出机中，可以将橡胶有效初步分散到稀释剂中，结合后续的补充稀释剂，在得到稳定橡胶溶液的前提下，可以大大降低设备投资，降低生产能耗。

2.本发明采用的稀释剂为石油固有馏分或相似物，可改善橡胶与沥青的相溶性，可直接作为改性沥青的有效组分，无需从改性沥青体系中脱除。与溶剂法(如苯类汽油等溶剂)的橡胶溶液相比，用其制备改性沥青时，省去了回收溶剂的过程，避免了溶剂挥发引起的环境污染，避免了因溶剂残留对沥青质量的影响。

3.本发明根据橡胶材料高粘度的特性，采用将挤出机挤出的混合物与稀释剂拌合、制备成橡胶溶液的工艺流程，与现有技术中采用挤出机造粒的工作过程和结果是完全不同的。对于橡胶来说，制备成橡胶溶液更易于与沥青相溶。同时，也避免了造粒制备的粒状橡胶在常温下容易粘连的问题。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明的方案和效果。

实施例1

取块状丁苯橡胶切成10mm左右的块状，稀释剂为富含芳烃的润滑油溶剂精制抽出油，丁苯橡胶与抽出油的质量比为1:3，丁苯橡胶从双螺杆挤出机喂料口加入，加热至120℃±2℃的抽出油采用计量泵注入到双螺杆挤出机中，控制挤出的混合物温度为120℃±5℃，挤出机主机螺杆转速优选100 rpm -300rpm。

将上述得到的混合物（180克）加入到抽出油中，物系中橡胶质量含量为15%，在温度150℃条件下，剪切搅拌10min，即得到均匀分散的丁苯橡胶溶液。

对比例1

取块状丁苯橡胶，切割成长宽高各约200mm*100mm*100mm的条状物，投入到橡胶破碎机（青岛东风橡胶塑料机械厂生产，DFSP-1000型），破碎成平均颗粒大小约为5mm的橡胶颗粒。

将橡胶颗粒（45克）加入到与实施例1相同的抽出油中，橡胶颗粒质量含量为15%，在温度150℃条件下用剪切机剪切搅拌10min，仍然有大量橡胶颗粒存在，继续剪切至50min，由于溶液粘度过大，爬杆现象严重，试验无法继续进行，橡胶溶液中仍有较多颗粒存在。

实施例2

实施例2的实验步骤同实施例1相同，只是将丁苯橡胶与抽出油的质量比改为1:2，最终橡胶溶液中橡胶的质量含量为20%。实验结果表明，可以得到均匀分散的丁苯橡胶溶液。

实施例3

实施例3的实验步骤同实施例1相同，只是将稀释剂改为馏程为440℃-460℃的催化裂化油浆，最终橡胶溶液中橡胶的质量含量为10%。实验结果表明，可以得到均匀分散的丁苯橡胶溶液。

Claims

1.一种橡胶溶液的制备方法，其特征在于橡胶溶液的制备方法包括如下过程：

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：橡胶为丁苯橡胶，橡胶切成5mm～50mm的块状。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：稀释剂为常压馏分油、减压馏分油、润滑油生产过程中得到的富含芳烃的溶剂精制抽出油、渣油脱沥青油、催化裂化油浆、煤焦油或上述物质的混合物。

4.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于：步骤（2）中在与橡胶混合之前，稀释剂的温度为80℃~140℃。

5.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于：步骤（2）中在与橡胶混合之前，稀释剂的温度为100℃-120℃。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：螺杆挤出机采用双螺杆挤出机或单螺杆挤出机。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）混合采用普通搅拌装置，或者采用剪切装置，剪切装置为剪切机或胶体磨。

8.按照权利要求1或7所述的方法，其特征在于：步骤（2）的混合温度为130℃～160℃。

9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：混合采用剪切装置，混合时间为10min~20min。

10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：混合采用普通搅拌装置，混合时间为30min~40min。