一種製備聚異戊二烯橡膠膠乳的方法與流程

2023-05-07 17:02:27

本發明涉及橡膠領域，具體地，涉及一種製備聚異戊二烯橡膠膠乳的方法。

背景技術：

天然膠乳製品具有彈性大、蠕變小、拉伸強度大、拉斷伸長率高、成膜性好等，在膠乳製品領域佔主導地位。天然膠乳所製備的膠乳製品雖然性能優異，但由於其中含少量蛋白質，一部分人尤其是經常接觸天然膠乳製品的人容易產生過敏反應或其它不良反應(例如刺激性皮炎)，從而帶來痛苦或難受的症狀。

為了解決天然膠乳導致的過敏問題，同時為了解決天然膠乳的來源及成本方面的問題，開發合成膠乳用以替代天然膠乳已成為生產膠乳製品的一種十分必要的途徑。

在合成膠乳中，性能與天然膠乳最為接近的是聚異戊二烯膠乳，其順式結構含量為92～99％，因其結構與天然膠乳最為接近，故又稱為「合成天然膠乳」。由於合成聚異戊二烯膠乳中不含任何蛋白質，故替代天然膠乳可很好的避免天然膠乳製品導致人體過敏的問題，而且聚異戊二烯膠乳雜質含量少、氣味小、膠乳均勻性好、純度高，非常適合應用於與人體接觸的膠乳製品領域。

製備聚異戊二烯膠乳的方法有兩種：一種是以乳液聚合直接製備聚異戊二烯膠乳；另一種是先合成聚異戊二烯橡膠溶液，再對橡膠溶液進行乳化以製備合成乳液。第一種方法製備的膠乳粒徑小、分布窄、穩定性好，但乳液聚合所使用的助劑種類多，工藝廢水對環境汙染大，尤其是得到的 橡膠乳液雜質及凝膠含量高，無法製備高性能膠乳，而第二種方法製備的膠乳生產工藝簡單、無工業廢水，膠乳綜合性能好、雜質含量少、氣味小、膠乳均勻性好、純度高，非常適合應用於與人體接觸的膠乳製品領域。

聚異戊二烯橡膠按聚合體系可分為三大品種：鈦系聚異戊二烯橡膠、稀土聚異戊二烯橡膠和有機鋰聚異戊二烯橡膠。鈦系聚異戊二烯橡膠基於配位聚合原理，以ticl3為主催化劑通過溶液聚合製得，其優點是分子量高、順式1,4結構含量高達96～98％，缺點是分子量分布寬，易結晶，凝膠含量高，尤其是灰分含量較高；稀土聚異戊二烯橡膠基於配位聚合原理，以有機酸釹鹽如環烷酸釹、異辛酸釹、新癸酸釹為主催化劑通過溶液聚合製得，其優點是聚合工藝簡單，成膠質量穩定、凝膠及灰分含量低，順式1,4含量高達94～99％，缺點是催化劑較為昂貴、稀土催化劑在最終產品中仍有少量殘留；有機鋰聚異戊二烯橡膠，基於陰離子聚合原理，以烷基鋰為引發劑通過溶液聚合製得，有機鋰聚異戊二烯橡膠堪稱是最純淨的聚異戊二烯橡膠，其優點是分子參數及結構可控，無單體殘留(轉化率100％)，製品無色、均勻，無凝膠，純度高、無氣味。在聚異戊二烯橡膠中稀土及鋰系聚異戊二烯橡膠更適合製備聚異戊二烯橡膠乳液，鋰系聚異戊二烯橡膠製備聚異戊二烯橡膠乳液性能更優。

在美國專利us2009281211a1中涉及到一種人造膠乳的製備方法，它是將含有機溶劑的橡膠溶液與水、乳化劑等混合乳化後形成水包油型乳液，去除乳液中的有機溶劑得到粒徑為0.2～2.0μm的橡膠乳液，然後將橡膠乳液濃縮得到最終的橡膠乳液。本發明沒有提到脫除有機溶劑及濃縮膠乳的方法及設備。

中國專利cn102702395a公開了一種聚異戊二烯膠乳及人造膠乳的製備方法，該專利首先製備橡膠溶液，再向橡膠溶液中加入水、乳化劑經過 乳化形成水包油型乳液，然後靜置過濾除去上層漂浮物，然後常壓蒸餾、減壓蒸餾以脫除乳液中的有機溶劑，再將乳液離心提濃後得到濃縮的膠乳。該申請採用常規的方法及設備脫除橡膠乳液中的有機溶劑及部分水，脫除溶劑及水的效率低，膠乳在乾燥設備中的停留時間長，導致設備的生產效率低。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術在製備聚異戊二烯橡膠膠乳時脫除溶劑及水的效率較低的問題，提供一種製備聚異戊二烯橡膠膠乳的方法，該方法能夠大大提高膠乳的製備效率，得到性能穩定的聚異戊二烯橡膠膠乳。

本發明提供了一種製備聚異戊二烯橡膠膠乳的方法，該方法包括以下步驟：

(1)合成含有有機溶劑的聚異戊二烯橡膠溶液；

(2)向所述含有有機溶劑的聚異戊二烯橡膠溶液中加入水、乳化劑和ph值緩衝劑，在機械力的作用下使所得混合液乳化，並在該乳化的過程中將乳液的ph值控制在9-13，得到聚異戊二烯橡膠乳液；以及

(3)將步驟(2)得到的所述聚異戊二烯橡膠乳液連續通過濃縮器和帶刮板的薄膜蒸發器以除去其中的有機溶劑及部分水，其中，所述濃縮器的內部設置有靜態除沫器和/或動態除沫器，所述帶刮板的薄膜蒸發器的內部同時設置有靜態除沫器和動態除沫器；並且，將所述帶刮板的薄膜蒸發器出口得到的聚異戊二烯橡膠乳液中的至少部分循環至所述帶刮板的薄膜蒸發器的入口，與來自濃縮器的聚異戊二烯橡膠乳液共同進入所述帶刮板的薄膜蒸發器。

本發明的製備聚異戊二烯橡膠膠乳的方法通過採用特殊的包含除沫器的脫溶劑設備，可以有效消除脫溶劑過程中產生的大量泡沫從而避免對膠 乳生產過程的影響。通過採用本發明的製備聚異戊二烯橡膠膠乳的方法，不僅得到的聚異戊二烯橡膠膠乳性能穩定，可以長時間穩定存放，而且還能減少膠乳在脫溶劑乾燥設備中的停留時間，可以大大提高膠乳的製備效率，降低膠乳製備過程的能耗，避免膠乳在高溫下停留時間過長導致性能及外觀的變化。而且本發明的方法所得的聚異戊二烯膠乳由於不含天然膠乳對人體過敏的蛋白質、不含有機溶劑且凝膠含量低，可廣泛應用醫療衛生領域如醫用手套、輸液管、保險套等。

本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是根據本發明一種具體實施方式的濃縮器。

圖2是根據本發明一種具體實施方式的帶刮板的薄膜蒸發器。

附圖標記說明

1降膜蒸發器主體2帶刮板的薄膜蒸發器主體3分布器

4動態除沫器5靜態除沫器6乳液緩衝罐

7冷凝器8冷卻液儲罐9真空系統

10夾套11可旋轉的軸12刮板

13螺旋槳式推進器14膠乳循環泵15膠乳輸送泵

16離心分離機

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

在本發明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如「上、下」通常是指參考附圖所示的上、下。

本發明提供了一種製備聚異戊二烯橡膠膠乳的方法，該方法包括以下步驟：

(1)合成含有有機溶劑的聚異戊二烯橡膠溶液；

(2)向所述含有有機溶劑的聚異戊二烯橡膠溶液中加入水、乳化劑和ph值緩衝劑，在機械力的作用下使所得混合液乳化，並在該乳化的過程中將乳液的ph值控制在9-13，得到聚異戊二烯橡膠乳液；以及

(3)將步驟(2)得到的所述聚異戊二烯橡膠乳液連續通過濃縮器和帶刮板的薄膜蒸發器以除去其中的有機溶劑及部分水，其中，所述濃縮器的內部設置有靜態除沫器和/或動態除沫器，所述帶刮板的薄膜蒸發器的內部同時設置有靜態除沫器和動態除沫器；並且，將所述帶刮板的薄膜蒸發器出口得到的聚異戊二烯橡膠乳液中的至少部分循環至所述帶刮板的薄膜蒸發器的入口，與來自濃縮器的聚異戊二烯橡膠乳液共同進入所述帶刮板的薄膜蒸發器。

在步驟(1)中，所述合成含有有機溶劑的聚異戊二烯橡膠溶液的方法沒有特別的限定，按照本領域常規的方法能夠得到含有有機溶劑的聚異戊二烯橡膠溶液即可。例如可以包括：在催化劑和引發劑的存在下進行異戊二烯的聚合反應並在聚合完成後用極性化合物將活性中心終止。所得到的所述聚異戊二烯橡膠溶液中聚異戊二烯橡膠含量可以為5-30重量％，優選為7-20重量％。

在步驟(1)中，所述聚合反應的條件可以包括：溫度為10-90℃，優選 為40-60℃，壓力(表壓)為0.05-0.5mpa，優選為0.1-0.3mpa，時間為100-300分鐘，優選為150-250分鐘。所述聚合反應過程可以為連續反應過程，例如可以採用多釜串聯，多釜一共的停留時間為2-6小時，例如為3釜串聯，每釜停留時間為0.6-2小時。

在步驟(1)中，所述催化劑可以選自有機鋰催化劑、稀土催化劑或鈦系催化劑中的一種或多種，優選為有機鋰催化劑或稀土催化劑，更優選為有機鋰催化劑。所述有機鋰催化劑可以選自正丁基鋰、仲丁基鋰、異丁基鋰和叔丁基鋰中的一種或多種，優選為正丁基鋰和/或仲丁基鋰。相對於1kg異戊二烯單體的用量，所述催化劑的用量可以為2-5mmol，優選為3-4mmol。

在步驟(1)中，所述引發劑優選為有機鋰化合物，該有機鋰化合物可以選自正丁基鋰、仲丁基鋰、異丁基鋰和叔丁基鋰中的一種或多種，並且可以與上述有機鋰催化劑相同或不同。相對於1kg異戊二烯單體的用量，所述引發劑的用量可以為0.5-2mmol，優選為1-1.5mmol。

在步驟(1)中，用於終止反應的所述極性化合物例如可以為水、醇(例如乙醇和/或異丙醇)或它們中的多種的混合物。該極性化合物的用量優選與有機鋰引發劑的摩爾數大致相同。

在步驟(1)中，優選地，反應終止後加入濃度為10-30重量％的2,6-二叔丁基對甲基苯酚的環己烷溶液，加入量使得其中2,6-二叔丁基對甲基苯酚的用量為所述異戊二烯單體用量的0.5-1.0重量％。

步驟(1)中，所述有機溶劑的種類沒有特別的限定，例如可以選自碳原子數為4-10的直鏈烷烴和碳原子數為4-10的環烷烴中的一種或多種，優選選自正戊烷、正己烷、環戊烷和環己烷中的一種或多種。

在本發明中，優選地，所述聚異戊二烯橡膠的重均分子量為3×105～50×105，優選為4×105～30×105，分子量分布指數為1.1～5，優選為1.4～4。

在本發明中，所述重均分子量和分子量分布指數採用日本島津製作所lc-10avp型凝膠色譜滲透儀(gpc)測定，溫度25℃，四氫呋喃作流動相，流速1.0ml/min。

在步驟(2)中，所述乳化劑可以為陰離子型乳化劑、陽離子型乳化劑或非離子型乳化劑，優選為陰離子型乳化劑。所述陰離子型乳化劑可以選自烷基硫酸鈉、烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉以及長鏈脂肪酸或鹽中的一種或多種，其中所述烷基硫酸鈉例如十二烷基硫酸鈉，所述烷基磺酸鈉例如十二烷基磺酸鈉，所述烷基苯磺酸鈉例如十二烷基苯磺酸鈉，所述長鏈脂肪酸或鹽例如油酸、油酸鈉；所述陽離子型乳化劑例如為n-十二烷基二甲胺；所述非離子型乳化劑例如為壬基酚聚氧乙烯。所述乳化劑的用量沒有特別的限定，例如相對於100重量份的聚異戊二烯橡膠溶液，所述乳化劑的用量可以為0.1-0.5重量份，優選為0.2-0.4重量份。

在步驟(2)中，所述ph值緩衝劑優選為磷酸鹽ph值緩衝劑，例如磷酸二氫鉀。所述ph值緩衝劑的用量沒有特別的限定，例如相對於100重量份的聚異戊二烯橡膠溶液，所述ph值緩衝劑的用量為0.08-0.15重量份。

在步驟(2)中，所述乳化的時間優選為1-4小時；乳液的ph值優選控制在10-12之間。

在本發明中，步驟(2)所得到的所述聚異戊二烯橡膠乳液中水和有機溶劑的含量沒有特別的限定，例如以所述聚異戊二烯橡膠乳液的體積為100體積份計，所包含的水的含量可以為20～80體積份，優選為30～70體積份，聚異戊二烯橡膠溶液的含量可以為80～20體積份，優選為70～30體積份；其中所述聚異戊二烯橡膠溶液中有機溶劑的含量可以為70-95重量％，聚異戊二烯橡膠的含量可以為5-30重量％；優選地，所述聚異戊二烯橡膠溶液中有機溶劑的含量可以為80-95重量％，聚異戊二烯橡膠的含量可以為7-20重量％。

在步驟(3)中，所述濃縮器的操作條件沒有特別的限定，可以在加熱和/或真空的條件下進行，例如，所述濃縮器的操作條件可以包括：溫度為50～130℃，優選為60～90℃，更優選為60～70℃；壓力為0～-101.325kpa，優選為-20～-70kpa，更優選為-40～-60kpa。所述濃縮器的設備類型沒有特別的限定，使用本領域常規的能夠作為濃縮器的設備即可，例如所述濃縮器可以為降膜蒸發器、攪拌釜、升膜蒸發器或薄膜蒸發器。

在步驟(3)中，所述帶刮板的薄膜蒸發器的操作條件沒有特別的限定，可以在加熱和/或真空的條件下進行，例如，所述帶刮板的薄膜蒸發器的操作條件可以包括：溫度為50～170℃，優選為60～130℃，更優選為90～110℃；壓力為0～-101.325kpa，優選為-40～-90kpa，更優選為-60～-90kpa，刮板的旋轉線速度為2-10m/s，優選為3-7m/s。

在步驟(3)中，所述帶刮板的薄膜蒸發器分為上下兩部分，上部分為固定在可旋轉的軸上的所述刮板，下部分為固定在可旋轉的軸上的螺旋槳式推進器。所述上下兩部分的高度比可以為3～10：1，優選為5～8：1。本發明分為上下兩部分的目的在於：一是上部分的所述刮板可以使聚異戊二烯橡膠乳液在薄膜蒸發器的內表面形成很薄的液膜，增大膠乳的表面積，可以提高膠乳中有機溶劑及水的揮發效率；二是下部分的螺旋槳式推進器能夠在保證膠乳有足夠比表面及充分攪拌的的同時使濃縮後的膠乳的順暢輸送，在輸送過程中充分攪拌可以有效防止在膠乳輸送過程中分層，使膠乳性質更穩定。所述刮板的類型沒有特別的限定，可以為本領域常規使用的固定刮板或活動刮板。所述螺旋槳推進器的類型沒有特別的限定，使用常規的螺旋槳狀的具有推進及攪拌作用的裝置即可，所述螺旋槳推進器可以只設置一個，也可以設置從上到下半徑逐漸變小的多個。

在步驟(3)中，所述濃縮器和所述帶刮板的薄膜蒸發器還設置有常規需要配套使用的如圖1和圖2所示的位於內部的用於分布乳液的分布器3、 位於外部的與濃縮器或薄膜蒸發器下部相連的用於收集濃縮膠乳的乳液緩衝罐6、包裹在外部的用於給設備加熱的夾套10，以及位於外部的與濃縮器或薄膜蒸發器頂部相連的用於收集揮發出的有機溶劑和水的冷凝器7、冷卻液儲罐8和真空系統9。

在步驟(3)中，將步驟(2)得到的所述聚異戊二烯橡膠乳液連續通過濃縮器和帶刮板的薄膜蒸發器，其中所述濃縮器的內部設置有靜態除沫器和/或動態除沫器，即所述濃縮器可以選自以下情況中的任意一種：只設置靜態除沫器、只設置動態除沫器和同時設置靜態除沫器和動態除沫器。在本發明中，最後通過的設備應當為帶刮板的薄膜蒸發器並且該薄膜蒸發器同時設置有靜態除沫器和動態除沫器；優選地，靜態除沫器位於動態除沫器的上方。

在步驟(3)中，所述靜態除沫器的設備類型沒有特別的限定，例如可以為絲網除沫器。優選地，所述絲網除沫器的直徑與其所在的濃縮器或所述薄膜蒸發器的內徑比可以為0.7～0.98：1，優選為0.8～0.95：1；所述絲網除沫器的高度與其所在的濃縮器或所述薄膜蒸發器的內徑比可以為0.3～3：1，優選為0.5～1.5：1。所述絲網的形狀沒有特別的限定，例如可以為環形以減小除沫器與濃縮器內壁的縫隙。所述絲網的材質沒有特別的限定，例如可以選自不鏽鋼絲網、工程塑料、玻璃纖維、棉、化學纖維、鐵絲和銅絲中的一種或多種。

在步驟(3)中，所述動態除沫器的類型沒有特別的限定，例如為固定在所述可旋轉的軸上的具有n個葉片的n斜葉槳，n選自2-6的整數；優選地，所述動態除沫器為三斜葉槳、四斜葉槳或五斜葉槳，最優選為四斜葉槳。在本發明中，所述葉槳的葉片上可以設置有孔；優選地，帶孔的葉槳的特徵可以包括：葉槳的直徑與其所在的濃縮器或所述薄膜蒸發器的內徑比為0.6-0.99：1，優選為0.75-0.9：1；孔徑為0.5～20.0mm，優選為1.0～ 10.0mm，孔分布密度為500-5000個/m2，優選為1000～3000個/m2；葉片的寬度為與其所在的濃縮器或所述薄膜蒸發器的內徑比為0.1-0.3：1，優選為0.15-0.25：1，傾斜度為20～80度，優選為30～60度。

在步驟(3)中，同時設置有靜態除沫器和動態除沫器的薄膜蒸發器的具體實施方式如圖2所示。將聚異戊二烯橡膠稀乳液從上一級的乳液緩衝罐6中連續進入薄膜蒸發器主體2(包括刮板12和螺旋槳式推進器13)，進料過程中保持乳液緩衝罐6的液位不變。膠乳通過分布器3在刮板12及重力作用下沿薄膜蒸發器的內壁往下流，壁上揮發的溶劑及水經過分布器3、動態除沫器4及靜態除沫器5進入冷凝器7和冷卻液儲罐8，脫除溶劑及部分水後的聚異戊二烯橡膠乳液在重力及螺旋槳式推進器13的共同作用下流出薄膜蒸發器主體2進入乳液緩衝罐6中儲存。薄膜蒸發器帶有夾套10，通過蒸氣給薄膜蒸發器加熱，通過真空系統9給系統抽真空。動態除沫器為連在攪拌軸上帶孔的四斜葉槳，靜態除沫器為不鏽鋼絲絲網。

在步驟(3)中，設置有靜態除沫器的濃縮器的具體實施方式如圖1所示，其中所述濃縮器為降膜蒸發器。將聚異戊二烯橡膠乳液連續進入降膜蒸發器主體1，降膜蒸發器主體1帶有分布器3及靜態除沫器5。降膜蒸發器主體1的管內為蒸汽，乳液通過分布器3沿管外壁靠重力自動下流，通過蒸氣給降膜蒸發器主體1加熱，通過真空系統9給系統抽真空。揮發的溶劑通過靜態除沫器5進入冷凝器7和冷卻液儲罐8；除去大部分溶劑及部分水的聚異戊二烯乳液下行流出降膜蒸發器主體1進入乳液緩衝罐6中儲存。

在步驟(3)中，本發明的方法包括：將所述帶刮板的薄膜蒸發器出口得到的聚異戊二烯橡膠乳液中的至少部分循環至所述帶刮板的薄膜蒸發器的入口，與來自濃縮器的聚異戊二烯橡膠乳液共同進入薄膜蒸發器。本發明的發明人發現，通過循環可以使最終得到的聚異戊二烯橡膠膠乳產品的性質更加穩定、綜合性能更好。在優選的情況下，循環的聚異戊二烯膠乳的量為： 所述循環至帶刮板的薄膜蒸發器的入口的聚異戊二烯橡膠乳液與所述來自濃縮器的聚異戊二烯橡膠乳液的體積比為0.5～15：1，優選為1～10：1，進一步優選為2～5：1。

另外，在本發明中，還可以設置其他的物料循環，例如濃縮器物料循環，即將濃縮器出口得到的聚異戊二烯橡膠乳液中的至少部分循環至該濃縮器的入口，與步驟(2)得到的聚異戊二烯橡膠乳液一同進入濃縮器中；循環物料的量可以為：循環至濃縮器的入口的聚異戊二烯橡膠乳液與步驟(2)得到的聚異戊二烯橡膠乳液的體積比為0.5～15：1，優選為1～10：1，進一步優選為2～5：1。其他的物料循環還例如濃縮器與帶刮板的薄膜蒸發器之間的物料循環，即將所述帶刮板的薄膜蒸發器出口得到的聚異戊二烯橡膠乳液中的至少部分循環至濃縮器的入口，與步驟(2)得到的聚異戊二烯橡膠乳液一同進入濃縮器中；該循環的物料量沒有特別的限定，可以與內部循環量之和滿足上述的體積比要求。本發明在優選的情況下，為了節約能源和節省步驟，在只對帶刮板的薄膜蒸發器進行內部物料循環可以得到質量符合要求的聚異戊二烯橡膠乳液的情況下，優選只進行薄膜蒸發器的內部物料循環。

在步驟(3)中，進一步優選地，本發明的方法還包括：將帶刮板的薄膜蒸發器出口得到的聚異戊二烯橡膠乳液的另一部分進行離心，離心所得的聚異戊二烯膠乳即為本發明的聚異戊二烯膠乳產品。本發明的發明人發現，通過適當地離心，可以使所得聚異戊二烯橡膠膠乳產品的固含量更高、性質更加穩定。所述離心的條件可以包括：離心轉速為3000-40000轉/分鐘，優選為5000-25000轉/分鐘，更優選為8000-20000轉/分鐘，時間為5-90分鐘，優選為8-60分鐘，更優選為10-30分鐘。

由於本發明進入最終薄膜蒸發器的橡膠膠乳經過了預濃縮，使進入薄膜蒸發器中橡膠膠乳的溶劑含量大大減少，這樣大大減少了薄膜蒸發器的 負荷，相比未濃縮橡膠膠乳該發明薄膜蒸發器單位面積可以處理更大量橡膠膠乳，提高了裝置的處理能力。而且由於橡膠膠乳在薄膜蒸發器中形成很薄的液膜，使膠乳的表面積相比在普通的容器中的表面積大大增加，有利於膠乳中有機溶劑及水的蒸發。另外由於本發明所用動態除沫器及靜態除沫器的組合，使膠乳製備過程中的泡沫大大減少，可以使膠乳製備過程平穩運行，不會因形成大量泡沫而無法正常進行。由於本發明特殊的濃縮器及薄膜蒸發器結構及組合，可以大大提高膠乳的生產效率，減小膠乳在脫溶劑設備中的停留時間，本發明膠乳在脫溶劑設備中的總停留時間為幾到幾十分鐘(通常可以控制在40分鐘以下)，這樣可以防止膠乳在高溫停留時間過長而產生交聯，還可減少膠乳中有機溶劑的殘留量，提高膠乳中的固含量。另外由於本發明的帶刮板的薄膜蒸發器採用刮板與推進器相結合的方法，在保證溶劑有效揮發的前提下可以使不同粘度尤其使較大粘度的膠乳順暢輸送，還可以使膠乳在輸送過程中不停攪拌，可以防止膠乳分層。通過使用本發明的方法，所得到的聚異戊二烯橡膠膠乳能夠具有如下性質：乳白色，膠乳中固含量為55～70重量％，優選為60～70重量％；有機溶劑含量小於0.5重量％，優選小於0.1重量％，更優選小於0.05重量％；凝膠含量小於0.5重量％，優選凝膠含量小於0.01重量％；膠乳顆粒粒徑小於等於3μm，優選小於1.5μm，更優選小於1.0μm；膠乳室溫存放一年後凝膠小於0.4重量％，優選小於0.05重量％；100℃放置9小時凝膠含量小於0.3重量％，優選小於0.1重量％；-25℃冷凍放置3小時凝膠含量小於0.5重量％，優選小於0.1重量％；並且由於本發明的處理時間短(在濃縮器和薄膜蒸發器中的停留時間可以小於30分鐘)因此步驟(2)所得聚異戊二烯橡膠乳液在經過濃縮器和薄膜蒸發器的處理之後物理化學性質沒有明顯變化。

以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。實施例以聚異戊二烯橡膠為例，本領域技術人員可以理解的是，各種橡膠均可以使用本發明的方 法，聚異戊二烯橡膠不能局限本發明的範圍。實施例所使用的測試方法如下：

1、聚合物的微觀結構(即，異戊二烯分別以1,4-聚合方式和3,4-聚合方式形成的結構單元的量)採用商購自美國bruker公司的型號為avance400的超導核磁共振波譜儀(1h-nmr)測定，溶劑為氘代氯仿(cdcl3)。以下，將異戊二烯以1,4-聚合方式形成的結構單元稱為1,4-結構，將異戊二烯以3,4-聚合方式形成的結構單元稱為3,4-結構。

2、聚合物的重均分子量和分子量分布指數採用商購自美國waters公司的型號為150c的凝膠滲透色譜儀測定，以thf為流動相，以窄分布聚苯乙烯為標樣，溫度為25℃。

3、採用稱重法來確定異戊二烯的轉化率。具體操作為：計量聚合前加入聚合體系中異戊二烯的重量(記為w1)，聚合完成後，將得到的液體聚異戊二烯在80℃真空烘箱中乾燥至恆重後的重量記為w2，w2與w1的百分比值即為異戊二烯的轉化率。

4、聚異戊二烯橡膠中有機溶劑含量測定採用美國ajilent6890型氣相色譜儀，氣化室溫度220℃，柱溫30℃恆溫5分鐘，5℃/min升至200℃，進料量0.2μl，分流比100/1，恆流方式1ml/秒，檢測器溫度270℃。

製備例用於說明聚異戊二烯橡膠溶液和聚異戊二烯橡膠溶液的製備。

製備例1

(1)聚異戊二烯橡膠溶液的製備

向高純氮氣充分置換後的500l帶夾套聚合反應釜中，加入25kg精製異戊二烯和225kg乾燥環己烷混合均勻，攪拌下加熱至40℃，向溶液中加入105.0ml正丁基鋰溶液(0.8mol/l，溶劑為環己烷)破除聚合體系中的雜質，然後向溶液中加入37.0ml正丁基鋰溶液(0.8mol/l，溶劑為環己烷)，溶 液溫度控制在50±5℃的範圍內，將聚合反應釜內的壓力控制為0.2±0.05mpa(表壓)下反應180分鐘。反應結束後加入與活性有機鋰引發劑等摩爾的去離子水繼續攪拌10分鐘以終止聚合反應，接著加入濃度為20重量％的2,6-二叔丁基對甲基苯酚的環己烷溶液(其中，2,6-二叔丁基對甲基苯酚用量為異戊二烯的0.6重量％)攪拌5分鐘，得到濃度為10重量％的聚異戊二烯橡膠溶液。取樣用乙醇凝聚後在60℃的真空烘箱中乾燥8小時，得到聚異戊二烯橡膠，門尼粘度為65，用凝膠滲透色譜法測其重均分子量為125萬，分子量分布指數為1.45，採用核磁共振波譜儀測定聚異戊二烯橡膠的順式1,4-結構含量為84.5％，反式1,4-結構含量為10.5％，3,4-結構含量為5.0％。通過稱重法確定，異戊二烯轉化率為100％。聚合物中凝膠含量為0。

(2)聚異戊二烯橡膠乳液的製備

在500l的攪拌釜安裝循環管線，循環管線上帶有乳化機。向500l攪拌釜中加入上面所得聚異戊二烯橡膠溶液150l、150l無離子水、0.6kg油酸及9.0kg5重量％的油酸鉀水溶液作為乳化劑、3.6kg5％的磷酸二氫鉀作為ph值緩衝劑，打開攪拌，攪拌均勻後啟動循環管線上的乳化機，使混合液在攪拌釜及乳化機中不停流動並乳化2小時，在乳化過程中加氫氧化鉀水溶液使乳液的ph值控制在9-13之間。得到聚異戊二烯橡膠乳液，編號為i，該乳液中聚異戊二烯橡膠溶液的含量為47.9體積％(其中有機溶劑的含量約為90重量％)，水的含量為52.1體積％。

製備例2

按照製備例1製備過程進行，所不同的是，在步驟(1)中聚合反應過程為連續反應過程，採用3釜串聯，每釜停留時間為1.0小時，有機溶劑採為己烷，得到濃度為10重量％的聚異戊二烯橡膠溶液。取樣分析聚異戊二 烯橡膠的門尼粘度為65，重均分子量為176萬，分子量分布指數為2.21，採用核磁共振波譜儀測定聚異戊二烯橡膠的順式1,4-結構含量為84.9％，反式1,4-結構含量為10.3％，3,4-結構含量為4.8％。通過稱重法確定，異戊二烯轉化率為100％。聚合物中凝膠含量為0。

並且，改變步驟(1)中有機溶劑的加入量和步驟(2)中水的加入量，使得所得聚異戊二烯橡膠乳液(編號為ii)中，聚異戊二烯橡膠溶液的含量為70體積％(其中有機溶劑的含量約為90重量％)，水的含量為30體積％。

製備例3

按照製備例1製備過程進行，所不同的是，改變步驟(1)中有機溶劑的加入量和步驟(2)中水的加入量，使得所得聚異戊二烯橡膠乳液(編號為iii)中，聚異戊二烯橡膠溶液的含量為40體積％(其中有機溶劑的含量約為80重量％)，水的含量為60體積％。

製備例4

按照製備例1製備過程進行，所不同的是，將步驟(1)所用催化劑改為稀土催化劑，並調節步驟(1)中有機溶劑的加入量和步驟(2)中水的加入量。所得的聚異戊二烯橡膠的門尼粘度為80，重均分子量為85萬，分子量分布指數為2.91，採用核磁共振波譜儀測定聚異戊二烯橡膠的順式1,4-結構含量為97.5％，反式1,4-結構含量為1.0％，3,4-結構含量為1.5％。聚合物中凝膠含量為1.3％。最終所得的聚異戊二烯橡膠乳液(編號為iv)中，聚異戊二烯橡膠溶液的含量為30體積％(其中有機溶劑的含量約為95重量％)，水的含量為70體積％。

以下實施例用於說明將聚異戊二烯橡膠乳液去除有機溶劑和水得到聚 異戊二烯橡膠膠乳的方法。

實施例1

(1)將製備例1所得聚異戊二烯橡膠乳液i以300l/h的速度進入圖1中的濃縮器主體1，濃縮器主體1為一降膜蒸發器，濃縮器主體1的尺寸為d300×2000mm，濃縮器主體1帶有分布器3及靜態除沫器5，靜態除沫器5為直徑為280mm，高為200mm的不鏽鋼絲網。降膜蒸發器主體1的管內為蒸汽，乳液通過分布器3沿管外壁靠重力自動下流，通過蒸氣給濃縮器主體1加熱，通過真空泵9給系統抽真空，濃縮器主體1中物料的溫度約為65℃，真空度約為-50kpa。揮發的溶劑通過靜態除沫器5進入冷凝器7和冷卻液儲罐8；除去大部分溶劑及部分水的聚異戊二烯乳液下行流出濃縮器主體1進入乳液緩衝罐6中儲存。

(2)濃縮後的聚異戊二烯橡膠稀乳液從圖1所示乳液緩衝罐6中連續進入圖2中的薄膜蒸發器主體2(包括上部的刮板12和下部的螺旋槳式推進器13，兩者的高度比為6：1)，進料過程中保持圖1所示乳液緩衝罐6的液位不變。膠乳通過分布器3在刮板12及重力作用下沿薄膜蒸發器主體2的內壁往下流，壁上揮發的溶劑及水經過分布器3、動態除沫器4及靜態除沫器5進入冷凝器7和冷卻液儲罐8，脫除溶劑及部分水後的聚異戊二烯橡膠乳液在重力及螺旋槳式推進器13的共同作用下流出薄膜蒸發器主體2進入乳液緩衝罐6中儲存。薄膜蒸發器帶有夾套10，通過蒸氣給薄膜蒸發器加熱，通過真空系統9給系統抽真空，薄膜蒸發器主體中物料的溫度為約100℃，真空度約為-85kpa。薄膜蒸發器尺寸為d250×2000mm，薄膜蒸發器帶刮板攪拌器11，刮板轉速為5m/s，動態除沫器4為連在攪拌軸上帶孔的四斜葉槳，孔徑為5mm，孔分布密度為2000個/m2，槳的直徑為200mm，槳葉寬為50mm，靜態除沫器5為不鏽鋼絲絲網，其直徑為235mm，高為 150mm。從薄膜蒸發器中出來的聚異戊二烯橡膠乳液進入膠乳緩衝罐6後分成二部分，其中一部分回到薄膜蒸發器的入口與濃縮器出來的聚異戊二烯橡膠乳液以3：1的體積比混合後進入薄膜蒸發器用於循環，另一部分進入離心分離機以15000轉/分鐘的轉速離心分離20分鐘後得到成品聚異戊二烯橡膠膠乳。

所得聚異戊二烯橡膠膠乳為乳白色，膠乳中固含量為65重量％，有機溶劑含量為0.010重量％，凝膠含量為0，膠乳顆粒粒徑0.5μm。膠乳室溫存放一年後凝膠為0.01重量％，100℃放置9小時凝膠含量為0.05重量％，-25℃冷凍放置3小時凝膠含量為0.04重量％。在該方法中，聚異戊二烯橡膠膠乳在濃縮器中的停留時間約為20分鐘，在薄膜蒸發器中的停留時間約為6分鐘。取少量聚異戊二烯橡膠膠乳用乙醇凝聚並用水洗後在60℃的真空烘箱中乾燥至恆重，用凝膠滲透色譜法測聚異戊二烯橡膠的重均分子量為123萬，分子量分布指數為1.47，順、反1,4-結構及3,4-結構未發生變化。

實施例2

按照實施例1的方法進行，所不同的是，所用聚異戊二烯橡膠乳液為製備例2製備的聚異戊二烯橡膠乳液ii，所用濃縮器為攪拌釜，攪拌釜高徑比為10：1，攪拌釜內測頂部帶有動態及靜態除沫器，動態除沫器為帶孔的四斜葉槳，靜態除沫器為聚四氟絲網，所述刮板12與螺旋槳式推進器13的高度比為5：1。其中，從薄膜蒸發器中出來的聚異戊二烯橡膠乳液進入膠乳緩衝罐6後分成二部分，其中一部分回到薄膜蒸發器的入口與濃縮器出來的聚異戊二烯橡膠乳液以5：1的體積比混合後進入薄膜蒸發器用於循環，另一部分進入離心分離機以18000轉/分鐘的轉速離心分離15分鐘後得到成品聚異戊二烯橡膠膠乳。

所得聚異戊二烯橡膠膠乳為乳白色，膠乳中固含量為63重量％，有機 溶劑含量為0.009重量％，凝膠含量為0，膠乳顆粒粒徑0.6μm。膠乳室溫存放一年後凝膠為0.02重量％，100℃放置9小時凝膠含量為0.06重量％，-25℃冷凍放置3小時凝膠含量為0.03重量％。在該方法中，聚異戊二烯橡膠膠乳在濃縮器中的停留時間約為25分鐘，在薄膜蒸發器中的停留時間約為8分鐘。取少量聚異戊二烯橡膠膠乳用乙醇凝聚並用水洗後在60℃的真空烘箱中乾燥至恆重，用凝膠滲透色譜法測聚異戊二烯橡膠的重均分子量為170萬，分子量分布指數為2.25，順、反1,4-結構及3,4-結構未發生變化。

實施例3

按照實施例1的方法進行，所不同的是，所用聚異戊二烯橡膠乳液為製備例3製備的聚異戊二烯橡膠乳液iii，所用濃縮器為升膜蒸發器，膜蒸發器帶有靜態除沫器，靜態除沫器為化學纖維絲網，所述刮板12與螺旋槳式推進器13的高度比為7：1。其中，從薄膜蒸發器中出來的聚異戊二烯橡膠乳液進入膠乳緩衝罐6後分成二部分，其中一部分回到薄膜蒸發器的入口與濃縮器出來的聚異戊二烯橡膠乳液以1：1的體積比混合後進入薄膜蒸發器用於循環，另一部分進入離心分離機以8000轉/分鐘的轉速離心分離30分鐘後得到成品聚異戊二烯橡膠膠乳。

所得聚異戊二烯橡膠膠乳為乳白色，膠乳中固含量為67重量％，有機溶劑含量為0.011重量％，凝膠含量為0，膠乳顆粒粒徑0.7μm。膠乳室溫存放一年後凝膠為0.02重量％，100℃放置9小時凝膠含量為0.04重量％，-25℃冷凍放置3小時凝膠含量為0.04重量％。在該方法中，聚異戊二烯橡膠膠乳在濃縮器中的停留時間為18分鐘，在薄膜蒸發器中的停留時間約為3分鐘。取少量聚異戊二烯橡膠膠乳用乙醇凝聚並用水洗後在60℃的真空烘箱中乾燥至恆重，用凝膠滲透色譜法測聚異戊二烯橡膠的重均分子量為122萬，分子量分布指數為1.46，順、反1,4-結構及3,4-結構未發生變化。

實施例4

按照實施例1的方法進行，所不同的是，所用濃縮器用薄膜蒸發器替代，該薄膜蒸發器帶有動態及靜態除沫器，其薄膜蒸發器主體2隻包括刮板12而不包括螺旋槳式推進器1。其中，從帶刮板的薄膜蒸發器中出來的聚異戊二烯橡膠乳液進入膠乳緩衝罐6後分成二部分，其中一部分回到薄膜蒸發器的入口與濃縮器出來的聚異戊二烯橡膠乳液以10：1的體積比混合後進入薄膜蒸發器用於循環，另一部分進入離心分離機以20000轉/分鐘的轉速離心分離10分鐘後得到成品聚異戊二烯橡膠膠乳。

得到的聚異戊二烯橡膠膠乳為乳白色，膠乳中固含量為67重量％，有機溶劑含量為0.005重量％，凝膠含量為0，膠乳顆粒粒徑0.6μm。膠乳室溫存放一年後凝膠為0.03重量％，100℃放置9小時凝膠含量為0.04重量％，-25℃冷凍放置3小時凝膠含量為0.06重量％。在該方法中，聚異戊二烯橡膠膠乳在濃縮器中的停留時間約為15分鐘，在薄膜蒸發器中的停留時間約為4分鐘。取少量聚異戊二烯橡膠膠乳用乙醇凝聚並用水洗後在60℃的真空烘箱中乾燥至恆重，用凝膠滲透色譜法測聚異戊二烯橡膠的重均分子量為121萬，分子量分布指數為1.44，順、反1,4-結構及3,4-結構未發生變化。

實施例5

按照實施例1的方法進行，所不同的是，所用聚異戊二烯橡膠乳液為製備例4製備的聚異戊二烯橡膠乳液iv。

得到的聚異戊二烯橡膠膠乳為乳白色，膠乳中固含量為62重量％，有機溶劑含量為0.015重量％，凝膠含量為0.25重量％，膠乳顆粒粒徑1.0μm。膠乳室溫存放一年後凝膠為0.03重量％，100℃放置9小時凝膠含量為0.06重量％，-25℃冷凍放置3小時凝膠含量為0.05重量％。在該方法中，聚異戊二烯橡膠膠乳在濃縮器中的停留時間約為26分鐘，在薄膜蒸發器中 的停留時間約為6分鐘。取少量聚異戊二烯橡膠膠乳用乙醇凝聚並用水洗後在60℃的真空烘箱中乾燥至恆重，用凝膠滲透色譜法測聚異戊二烯橡膠的重均分子量為83萬，分子量分布指數為3.01，順、反1,4-結構及3,4-結構未發生變化。

對比例1

按照實施例1的方法進行，所不同的是，乳化後的含溶劑的聚異戊二烯橡膠乳液在一攪拌釜內脫除溶劑及部分水，攪拌釜帶有抽真空系統。在脫乳液中溶劑及水的過程中系統溫度為約55℃，壓力為約25kpa。結果發現在脫溶劑及水的過程中會產生大量泡沫，含大量泡沫的蒸發液會夾帶部分膠乳一起流出，導致部分膠乳損失，而且對比例方法的生產效率低，脫膠乳中溶劑及部分水就需要8小時左右。脫除溶劑及部分水的膠乳用離心分離機在15000轉/分鐘下離心分離20分鐘。由於該方法膠乳在高溫下停留時間長，不僅耗能，而且使膠乳的性能惡化，得到的聚異戊二烯橡膠膠乳為淡黃色，膠乳中固含量為58重量％，有機溶劑含量為1.5重量％，凝膠含量為0.8重量％，膠乳顆粒粒徑3.5μm。膠乳室溫存放一年後凝膠為1.5重量％，100℃放置9小時凝膠含量為1.2重量％，-25℃冷凍放置3小時凝膠含量為1.3重量％。取少量聚異戊二烯橡膠膠乳用乙醇凝聚並用水洗後在60℃的真空烘箱中乾燥至恆重，用凝膠滲透色譜法測聚異戊二烯橡膠的重均分子量為90萬，分子量分布指數為1.95，順、反1,4-結構及3,4-結構未發生變化。

對比例2

按照實施例1的方法進行，所不同的是，從薄膜蒸發器後的膠乳緩衝罐中出來的膠乳不循環到薄膜蒸發器的入口，得到聚異戊二烯膠乳為乳白色，膠乳中固含量為50重量％，有機溶劑含量為1.2重量％，凝膠含量為0，膠 乳顆粒粒徑1.5μm。膠乳室溫存放一年後凝膠為0.5重量％，100℃放置9小時凝膠含量為0.4重量％，-25℃冷凍放置3小時凝膠含量為0.8重量％。

通過實施例與對比例的結果對比，可以看出採用本發明的聚異戊二烯橡膠膠乳製備過程，可以得到性能穩定聚異戊二烯橡膠膠乳，膠乳外觀好、固含量高、幾乎無有機溶劑、無凝膠，膠乳顆粒劑粒徑小，得到的膠乳長期放置或者高低溫放置穩定性均較好，膠乳製備過程中聚異戊二烯橡膠分子量及結構變化明顯減小。而且利用該發明方法，膠乳製備過程較傳統方法更加平穩，生產效率大大提高，可以達到節能降耗的目的。

以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。