丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝與技術(shù)路線的選擇

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1、www.6chem.cn丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝與技術(shù)路線的選擇丁苯橡膠是丁二烯和苯乙烯兩種單體經(jīng)共聚合反應(yīng)而生成的彈性體共聚物。按聚合工藝方法可分為乳聚丁苯橡膠(ESBR)和溶聚丁苯橡膠(SSBR)兩大類。從聚合機(jī)理來看，ESBR是自由基聚合，而SSBR是采用陰離子活性聚合。ESBR的發(fā)展已過鼎盛時期，而SSBR的發(fā)展目前正處于穩(wěn)步上升階段。2.1丁苯橡膠的分類及品種2.1.1乳聚丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝乳聚丁苯橡膠(ESBR)的生產(chǎn)歷史悠久，乳聚丁苯橡膠是通過自由基聚合得到的，在20世紀(jì)50年代以前，均是高溫丁苯橡膠，1937年由德國

2、Farben公司首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，它是當(dāng)前合成橡膠中生產(chǎn)能力最大的品種。50年代初才出現(xiàn)了性能優(yōu)異的低溫丁苯橡膠。目前所使用的乳聚丁苯橡膠基本上為低溫乳聚丁苯橡膠。羧基丁苯橡膠是在丁苯橡膠聚合過程中加入少量(1～3％)的丙烯酸類單體共聚而制成。其力學(xué)性能和耐老化性能等較丁苯橡膠好。但這種橡膠吸水后容易早期硫化，工藝上不易掌握。高苯乙烯丁苯橡膠是將苯乙烯含量為85～87％的高苯乙烯樹脂膠乳與丁苯橡膠(常用SBR1500)膠乳以一定比例混合后經(jīng)共凝得到的產(chǎn)品?！?、工藝流程簡述原料丁二烯和苯乙烯按一定比例用量配成碳?xì)湎嘁海诙嗯_串

3、聯(lián)聚合釜中于5～8℃，在有氧化還原催化體系的水乳液介質(zhì)存在下，進(jìn)行自由基共聚合反應(yīng)。介質(zhì)中除水、乳化劑外，有引發(fā)劑、活化劑、分子量調(diào)節(jié)、電解質(zhì)等助劑。當(dāng)聚合反應(yīng)6～10小時，聚合轉(zhuǎn)化率達(dá)60～62%時，可加入終止劑使聚合反應(yīng)終止。所得膠乳經(jīng)閃蒸脫氣工序回收未反應(yīng)的丁二烯和苯乙烯單體后，再加入防老劑和高分子凝聚劑，……www.6chem.cn低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠工藝流程如圖2.1所示。圖2.1乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠工藝流程圖……如生產(chǎn)充油膠，則需在膠乳中加入定量的高芳烴油或環(huán)烷烴油，充分混合后，送去凝聚，后續(xù)工序同上。表2.1

4、典型低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠配方表2、聚合配方及聚合工藝條件……3、主要生產(chǎn)設(shè)備乳聚丁苯橡膠生產(chǎn)過程中主要設(shè)備是聚合釜閃蒸槽、脫氣塔和后處理工序通用的“兩機(jī)”(擠壓脫水機(jī)和膨脹干燥機(jī)組)。目前國內(nèi)采用的聚合釜體積有12、20、30、45m3等多種，每條聚合生產(chǎn)線在4.0～4.5萬噸/年，需配備聚合釜16～20臺。釜徑為2500～3100mm、徑/高為1/1.0～1.8、換熱總面積為113～160m3（單位體積換熱為3.56～3.78m2/m3），攪拌漿型為框式或布魯馬金式，釜電機(jī)功率為30～45千瓦，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為73～www.6

5、chem.cn100轉(zhuǎn)/分。閃蒸槽為臥式，材質(zhì)碳鋼，最好用玻璃襯里。脫氣塔為篩板塔，塔內(nèi)裝塔板7～11塊，板上有直徑4～5mm小孔，呈三角形排列。塔體材質(zhì)為碳鋼，塔板和輸送膠乳管線；……2.1.2溶聚丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝20世紀(jì)60年代中期，由于陰離子聚合技術(shù)的發(fā)展，溶聚丁苯橡膠（SSBR）開始問世。它是采用陰離子型(丁基鋰)催化劑，使丁二烯與苯乙烯進(jìn)行溶液聚合的共聚物。根據(jù)聚合條件和所用催化劑的不同，可以分為無規(guī)型和無規(guī)嵌段型兩種。溶聚丁苯橡膠的聚合方法有添加無規(guī)劑法、調(diào)節(jié)單體加入速度法、恒定單體相對濃度法以及高溫共聚法四種，

6、工業(yè)生產(chǎn)通常采用添加無規(guī)劑和高溫共聚兩種方法。1、添加無規(guī)劑法在丁二烯和苯乙烯共聚體系中，當(dāng)醚類、胺類等極性物質(zhì)存在時，苯乙烯相對反應(yīng)活性的提高改變了它的競聚率，可使其在反應(yīng)初期即能與丁二烯共聚，這些極性物質(zhì)即為無規(guī)劑?！?、調(diào)節(jié)單體加入速度法Phillips生產(chǎn)工藝在鋰系引發(fā)劑的共聚體系中，每次只加入少量的丁二烯和苯乙烯，或連續(xù)加入兩種單體，控制進(jìn)料速度低于反應(yīng)速度，使加入的單體在新單體加入前即已反應(yīng)完畢，可使單體相對反應(yīng)活性較低的苯乙烯也全部參與反應(yīng)，且能較均勻地分布于大分子鏈上?！?、恒定單體相對濃度法www.6ch

7、em.cn為防止相對反應(yīng)活性較小的苯乙烯在反應(yīng)體系中不斷積累，以至生成聚苯乙烯嵌段，故采用向反應(yīng)系統(tǒng)中不斷補(bǔ)加丁二烯的方法，以使丁二烯和苯乙烯兩者的相對濃度維持恒定。若將單體中苯乙烯濃度控制在55.5～70.2%，則共聚物中的苯乙烯濃度可相應(yīng)保持在15～25%。Firestone公司的專利報(bào)導(dǎo)，若按4～5次補(bǔ)加丁二烯，可得苯乙烯含量為16～19%的無規(guī)共聚物。……恒定單體相對濃度法要求配置能及時分析反應(yīng)系統(tǒng)中單體濃度的精密儀器，并具有高度自動化手段，以準(zhǔn)確調(diào)節(jié)丁二烯的添加量。一般操作中，只能分幾次補(bǔ)加單體。……4、高溫共聚法在

8、130～160℃下進(jìn)行共聚反應(yīng)時，可使丁二烯和苯乙烯的競聚率相接近，制得僅含1～2%聚苯乙烯嵌段的無規(guī)SSBR。此法既可采用連續(xù)操作，也可采用間歇操作?！?、原料及公用工程消耗以5萬噸/年SSBR生產(chǎn)裝置所需原料及公用工程消耗、主要物料消耗見下表。表2.2SSBR原料及公用