脂类丁苯胶乳喷雾干燥设备
2024.10.25
丁苯胶乳是丁二烯和苯乙烯通过乳液共聚反应生成的一种高分子聚合物乳液。外观通常呈乳白色液体。它是合成胶乳中产量最大、应用最广泛的品种，广泛用于造纸、地毯、纺织、建筑、涂料等行业作为粘结剂、浸渍剂和改性剂。
主要特点：
- 性能可调：通过改变丁二烯和苯乙烯的配比，可以灵活地调整胶乳的软硬度、成膜性、粘结强度等性能。苯乙烯含量高，硬度、强度增加，但弹性下降；丁二烯含量高，则弹性、柔韧性好。
- 机械稳定性好： 具有良好的剪切稳定性，适用于需要高速搅拌的工艺。
- 粘结性好： 对多种材料（如纤维、填料、金属等）有良好的粘结性能。
- 耐老化性： 优于天然胶乳。
- 成本较低： 原料来源广泛，价格相对稳定。
喷雾干燥过程
喷雾干燥是将丁苯胶乳从液态转化为固体粉末的关键工艺。其基本原理是通过雾化器将液态胶乳分散成极细小的雾滴，与热空气（或氮气等惰性气体）充分接触，在极短的时间内完成水分蒸发和颗粒成型。
工艺流程可分为以下几个关键步骤：
- 前处理与配料：
在干燥前，通常需要向丁苯胶乳中添加一定量的隔离剂（如碳酸钙、滑石粉、粘土等）。这是因为丁苯胶乳的玻璃化转变温度（Tg）通常较低，粉末颗粒在受热和储存时容易发生粘连结块。隔离剂包裹在胶粒表面，防止它们融合在一起。
还可能加入防老剂、着色剂等其他助剂。 - 雾化：
处理好的胶乳通过高压泵送至干燥塔顶部的雾化器。常用的雾化器有：离心式雾化器（转盘式）： 通过高速旋转的圆盘将液体撕裂成微小液滴；压力式喷嘴： 液体在高压下通过小孔喷出，形成雾状；
雾化的目的是极大增加液体的表面积，从而加速干燥速率。 - 雾滴与热风接触干燥：
热风发生器产生的高温干净空气（通常进风温度在150-250℃之间）从干燥塔顶部或底部引入。
极细的雾滴与热风在塔内充分混合，水分被瞬间蒸发。由于蒸发吸热，物料的实际温度并不高（通常低于80℃），避免了橡胶的热降解。 - 颗粒成型与干燥：
水分蒸发后，溶解或悬浮在乳液中隔离剂和橡胶颗粒形成干燥的、微小的球形粉末颗粒。 - 气固分离：
干燥后的粉末沉降到干燥塔底部。
含有少量细粉的废气则进入旋风分离器和袋式除尘器，回收绝大部分的粉末产品，确保收集率并符合环保要求。 - 冷却与包装：
从塔底排出的粉末温度仍然较高，需要经过冷却系统（如振动流化床冷却器）冷却至室温，以防止结块。
冷却后的粉末通过筛分装置，去除可能形成的少量大颗粒，最终得到流动性好的均匀粉末产品，进行包装。
喷雾干燥的优点：
- 连续化生产： 效率高，适合大规模生产。
- 产品性能好： 得到的粉末流动性好，颗粒均匀。
- 过程可控： 通过调节进料速度、进风温度等参数，可以精确控制产品的水分含量和粒度分布。
喷雾干燥后丁苯胶乳（丁苯橡胶粉末）的应用范围
经过喷雾干燥得到的丁苯橡胶粉末，其应用范围发生了显著变化，主要优势在于便于运输、储存和精确计量，并特别适用于一些不能或不便使用液体的加工场景。
- 沥青改性：这是粉末丁苯胶最重要的应用之一。将粉末直接混入热沥青中，用于生产高性能的改性沥青防水卷材和道路铺设。它能显著提高沥青的高温稳定性、低温抗裂性、抗老化性和粘结力。
- 塑料改性：作为抗冲击改性剂，添加到聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）等脆性较大的塑料中，提高塑料的韧性和抗冲击强度。它可以与塑料颗粒直接干混，简化了加工流程。
- 胶粘剂和密封剂行业：用作生产溶剂型或热熔型胶粘剂的原料，粉末形式便于与其他固体组分（如树脂、填料）均匀混合。
- 建筑材料：用于生产干粉砂浆、瓷砖胶、防水涂料等，能提高材料的柔韧性、抗渗性和粘结强度。
- 橡胶制品：可以作为母胶粒，与其他固体橡胶配合剂（如炭黑、促进剂等）混合，用于生产各种模压橡胶制品。尤其适用于不希望引入水分的生产体系。
- 其他领域：用作摩擦材料的增韧剂（如刹车片）、运动场地的弹性层辅料等。
喷雾干燥技术成功地将丁苯胶乳从一种主要面向特定工业流程的液体原料，转变为一种多功能、易于使用的固体原料，极大地扩展了其在高分子材料改性领域的应用边界。
