近年来,高固含量胶乳在涂料、纸张涂层、发泡材料等方面有着重要的应用价值。随着市场需求量增加,相关制备研究也在快速发展,效果显著(如聚丙烯酸酯等胶乳,可使其固含量接近70%)。相较而言,高固含丁苯胶乳的制备存在难点,其本身粒径小、黏度大、稳定性差等因素,给浓缩技术带来挑战。目前,国外研究较为领先,在应用方面:日本钟渊公司申请了高固含量丁苯胶乳的制备专利,德国拜尔公司、韩国锦湖公司也已对高固含量丁苯胶乳制备技术实现了工业化产生;在国内,研究也在进行,主要集中在大粒径丁苯胶乳的制备、一步法聚合高固含量丁苯胶乳等,尚未有相关产品面世。本课题主要采用两步法工艺,首先合成大粒径丁苯胶乳,再对大粒径丁苯胶乳进行浓缩从而制备高固含量丁苯胶乳。通过大粒径胶乳聚合技术、胶乳浓缩过程稳定控制技术研究,研发出各项性能符合要求,固含量在50%以上的丁苯胶乳。首先,在基础胶乳聚合工艺研究中,主要对高温聚合法和低温氧化还原聚合法两种乳液聚合方法合成的基础胶乳进行了比较:高温聚合下胶乳的反应速度明显快于低温聚合,凝胶含量达到低温聚合胶乳凝胶含量的89倍,凝胶含量的提升有助于胶乳体系的稳定;通过旋转流变仪测试,高温聚合胶乳黏度较高,为25.13mPa·s,低温聚合胶乳黏度为12.37m Pa·s。对高温聚合过程中乳化剂用量、温度等工艺条件进行了研究,从胶乳固含量、粒径及区间分布综合考虑,乳化剂用量保持在4.0~4.5份,聚合温度控制在60℃,所得胶乳性能最好。其次,在大粒径胶乳聚合技术研究中,主要研究了附聚法对胶乳粒径及其他性质的影响:研究了不同附聚剂对胶乳粒径和稳定性的影响,分析了附聚后胶乳粒子的分布情况、黏度、表面张力的变化,pH与胶乳稳定性的关系,搅拌速率与温度对胶乳附聚的影响等。结果表明,选择顺丁烯二酸附聚剂,其用量为胶乳质量的0.5%时,通过激光粒度仪测试,胶乳粒径可以增大到225.5nm,机械稳定性强;附聚后胶乳黏度明显下降;胶乳表面张力下降,应控制其值在40mN/m以上,避免胶乳出现絮凝、破乳等现象;附聚后胶乳pH值呈现酸性,胶乳容易絮凝,其值调节至9左右最为理想;附聚时搅拌速率应控制在200r/min;高温总体不利于反应,丁苯胶乳的附聚适合在常温下进行。在此基础上,对附聚后胶乳的浓缩技术进行研究,主要对比了三种浓缩方法对丁苯胶乳的浓缩效果:其中离心浓缩法和膏化浓缩法对胶乳固含量有一定提升,但浓缩程度有限,不适用于丁苯胶乳浓缩;在蒸发浓缩法中,确定浓缩温度可控制在55℃至58℃,油酸钾作为胶乳浓缩稳定剂,用量在0.09%至0.12%时,稳定效果好、起泡量少;最终,浓缩丁苯胶乳固含量在57.2%。实验将自制高固含量丁苯胶乳与同类型国内市场现有高固丁苯胶乳、德国进口高固丁苯胶乳进行物性对比分析,自制胶乳各项性质均优于国产胶乳,但与德国产胶乳相比还存在一定差距。