粉末丁苯橡胶 制备技术综述
兰州石化公司石油化工研究院 郑聚成 梁 滔 李树毅
粉末丁苯橡胶(PSBR) 可用作橡胶制品、树脂及沥青改性剂、粘合剂和医疗制品等，本文主要介绍PSBR的制备
方法及工业化应用情况。
制 备 方 法
1.粉碎法
物理粉碎 目前，国外有许多厂家仍然采用物理粉碎法生产PSBR，首先将块状丁苯橡胶通过粉碎机粉碎到适
宜粒径，再经筛孔板过筛，粒径不合格的颗粒返回粉碎机再进行粉碎，每循环一次补加一次隔离剂。合格的颗粒通
过筛网，经旋风器气流集于旋风过滤器，然后进行包装，最终形成产品。
冷冻粉碎 将块状橡胶切成片状，而后冷冻至其玻璃化转变温度以下，再相继进入粗粉机和细粉机进行粉碎，
可制得粒径较小的PSBR。该生产技术尽管节省了粉碎过程中的能耗，但将橡胶冷却需要消耗相当多的能量。
化学粉碎 通过添加化学品和特定化学过程达到粉碎块状橡胶的目的。
Holliday法 首先将块状橡胶通过切片机切成片状，然后进入空气研磨机研磨成粉末，先用液态防粘剂涂面，
再用硬脂酸锌隔离制得PSBR。
2.干燥法
喷雾干燥 先将丁苯胶乳和配合剂送人中心传送管，同时以适宜流量向中围环状套管吹入冷风，再向外围环状
套管输入315.5℃、流量为45.4m3/h的热风。由中心传送管送出的胶浆按固定流速、经喷雾嘴中心孔板喷入干燥
室，再与吹入的287.7℃的热干燥气相遇，使胶乳中的水分蒸发，由此制得的PSBR进入分离器冷却，经粉末机研
磨形成产品。
闪蒸干燥 该技术与喷雾干燥的干燥原理相类似，差异在于闪蒸干燥首先是将胶乳凝聚，尔后将湿PSBR水洗，
脱除部分水分，再送入闪蒸干燥器中干燥。
冷冻干燥 该技术首先将丁苯胶乳分散在水中，使其冷却后，再将胶乳-水分散体喷雾进入-30℃的减压冷却室，
使水分汽化后生产出干燥的PSBR。
干胶乳 将高疏水性硅石粉分散于水中，制成硅石粉末含量90%（质量分数，下同）以上的水分散体，尔后再
将胶乳分散于上述分散体中，经干燥形成产品。
3.共凝聚法
隔离剂-胶乳共凝聚 将胶乳、隔离剂和防老剂等按配方依次加入凝聚槽(需要时可加入一定量的表面活性剂)，
搅拌下用电解质絮凝隔离剂-胶乳分散体，制得的PSBR经水洗、振动筛过筛，按粒径大小包装成产品。
淀粉黄原酸酯-胶乳共凝聚 淀粉黄原酸酯在氧化剂的作用下，又可交联为淀粉双黄原酸酯。淀粉双黄原酸酯
及配合剂与胶乳在搅拌下混合，缓慢加入适量的稀硫酸，使其共凝聚，并最终控制乳清的pH值为6.5～7.0。共凝
聚物经洗涤过滤后，进人流化床干燥机干燥制得PSBR。
炭黑-胶乳共凝聚 继德国Hüls公司开发成功炭黑-胶乳共凝聚技术，制得充炭黑粉末母炼胶之后，美国的Karg
和Gros等人对该技术进行改进，制得了PSBR炭黑母炼胶。
该技术采用低温生产工艺，按照典型配方首先合成乳聚丁苯橡胶(ESBR)胶乳，再将脱气后的胶乳、研磨炭黑和
抗氧剂分别加入混合槽，在强力搅拌下混合均匀，送至凝聚槽进行共凝聚。所使用的凝聚剂以无机酸（如稀硫酸）
为宜，凝聚温度为46.1～54.4℃，凝聚液的pH值保持在2.5～3.0。为了保证共凝聚完全，在物料凝聚率为5%时
将其输送至皂转化槽，使有机皂部分转化为有机酸，在此再加添加剂、絮凝剂和酸，确保凝聚过程的乳清清澈，凝
聚完全。凝聚后的PSBR淤浆，经振动筛用水雾喷射，将参与聚合的组分如乳化剂、活化剂和调节剂洗掉后，送至
洗涤槽，洗涤温度为54.4～90.5℃。将湿PSBR洗涤至pH值为中性，离心干燥脱水至含水量为35%～50%，进入旋
转干燥器干燥，将干燥的PSBR送到振动筛上，粒径＜0.5mm粒子返回凝聚槽作为凝聚“种子”，粒径＞1.0mm的去
研磨机研磨。为使符合要求的粉末粒子既含适宜的水分，又不出现过度附聚现象，将其用鼓风机送至分为若干单元
的流化床干燥器，进一步脱出水分，以保持其流动性。该干燥器各单元的最佳干燥温度均保持在60～71.1℃，冷
却单元冷却温度＜44.8℃，以使最终PSBR含水量为0.90%。冷却的物料由风力输送机送到旋风分离器分离，再送
到螺杆传送器中与隔离剂混合，从而使橡胶粒子表面涂上一层隔离剂，形成自由流动粉末。符合粒径要求的粉末经
包装形成产品，较大粒径的粉末再送到研磨机研磨，直至合乎要求。
高分子膜-胶乳包覆共凝聚 该法是目前PSBR制备研究中最为活跃的一种方法，它是用水溶性或非水溶性的聚
合物或聚合物电解质在胶乳粒子表面形成一层胶体保护膜，从而将乳胶粒子隔离成粉末。水溶性的聚合物或聚合物
电解质可以直接混入胶乳中，搅拌成膜；而非水溶性的聚合物必须辅以相应的乳化剂，使其分散到胶乳中。需要说
明的是，作为高分子膜包覆剂必须具备3个基本条件：一是流动性好，易于成膜；二是自粘性小，包覆后能起到隔
离作用；三是应与橡胶粒子结构类型相匹配。
隔 离 技 术
1.隔离剂的种类
目前，可用作PSBR的隔离剂种类繁多，如滑石粉、硅酸钙、二氧化硅、硬脂酸锌、硬脂酸钙、碳酸钙和炭黑
等无机物为代表的第一代隔离剂，以聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯等相容性树脂及淀粉衍生物等有机物为代表的
第二代隔离剂。第一代隔离剂大多对水敏感，不适于制造与金属接触橡胶密封件或电绝缘材料的PSBR，炭黑不适
合于浅色制品，无机隔离剂用量过多还影响制品的性能，并有污染问题。第二代隔离剂与PSBR相容性较好，通过
使包覆在胶粒外面的树脂膜快速熟化，从而起隔离作用，但这种粉末橡胶通用性不强。20世纪80年代中期，美国
Budd等研究成功了一种涂面树脂，成为第三代PSBR隔离剂的代表，它是乙烯基芳香族单体和二烯烃单体的共聚物，
乙烯基含量为70%～97%，二烯含量为3%～30%，常用的单体为苯乙烯和丁二烯。第三代隔离剂在结构上与丁苯橡胶
相似，在性能上对丁苯橡胶具有增强作用，并且具有隔离效果好、用量少等特点，可用于制备性能要求高、通用性
强、耐水性好的PSBR制品。
2.隔离剂的用量
就PSBR其用量、种类，要视胶乳浓度、使用性能和加工成型方式等而定，用量通常为胶乳质量份的3～15。H
ülls公司用炭黑作为隔离剂生产填充PSBR时，用量为25～100份；炭黑与少量二氧化硅并用时，生产PSBR的效
果更好，其用量一般为干胶质量分数的10%左右。
粉 末 橡 胶 粒 径
PSBR粒径大小的选择主要取决于它的预定用途以及储存时间的长短等。目前，PSBR的最佳粒径范围为0.5～
1.0mm。但是，作为改性剂使用时，粉末粒径一般要求＜0.5mm。PSBR粒径通常可通过生产工序中的易变量(如共凝
聚工序中的凝聚液pH值、凝聚温度、搅拌速度、凝聚时间、凝聚剂用量，以及炭黑用量和胶乳的固含量等)来调节
控制。
工 业 化 应 用
中国石油兰州石化公司石油化工研究院就高等级道路沥青改性用PSBR进行中试开发研究，并和甘肃三星石化
(股份)公司、深圳路安特沥青改性专业公司等单位合作，对我国不同的石油沥青进行改性研究。目前，兰州石化公
司研究院已经具备了利用热法和冷法聚合工艺、进行3个品种、8个牌号道路沥青改性用PSBR的生产能力，合作
单位也已就不同牌号改性剂对不同厂家的石油沥青进行了改性研究，取得了很好的应用效果。生产的PSBR改性石
油沥青，已用于西藏、北京、青海、新疆、甘肃、宁夏等地的高等级公路建设。预计到2010年，我国对道路沥青
改性剂的需求量将达到10万～11万t，其中PSBR约占30%。因而，应尽快进行PSBR工业技术开发并建设工业装
置，以满足未来的迫切需求。