乳液聚合丁苯橡胶配方设计
丁苯乳液聚合法的工艺流程

工艺流程步骤
详细描述
1. 原料准备
- 单体精制:丁二烯和苯乙烯分别用10%~15%的NaOH水溶液在30℃进行淋洗,以除去阻聚剂,使纯度分别达到>99%和>99.6%。- 水溶液配制:将相对分子质量调节剂、乳化剂、电解质、脱氧剂等水溶性物质按规定数量用去离子水配成水溶液。
2. 乳液配制
4. 分离提纯
- 终止后的胶乳液进入缓冲罐,通过闪蒸器和汽提塔分别回收未反应的丁二烯和苯乙烯。- 回收的单体经处理后循环使用,以提高原料利用率。- 脱除理
- 混合好的乳胶用泵送至絮凝槽,加入24%~26%的NaCl溶液进行破乳,形成浆状物。- 浆状物与0.5%的稀硫酸混合后,在剧烈搅拌下生成胶粒,再经过滤、洗涤、脱水等步骤。- 湿胶粒进入粉碎机粉碎成5mm~50mm的胶粒,然后用空气输送带送至干燥机进行干燥,直至含水量<0.1%。- 干燥后的胶粒经输送器送至成型机压块、称重,最终包装入库。
- 将填充油和防老剂等非水溶性物质配成乳液,并与单体及水溶液混合,形成聚合前的乳液体系。
3. 聚合反应
- 乳液进入聚合系统,系统由8~12台聚合釜串联组成,进行低温乳液聚合。- 聚合反应在催化剂的作用下进行,反应温度控制在5℃~7℃,操作压力为0.25MPa,反应时间为7h~10h。- 反应过程中需控制共聚单体的配比和转化率,以确保共聚物组成恒定,通常丁苯橡胶中苯乙烯含量为23.5%时综合性能最佳。- 当达到规定的转化率(通常为60%左右)或门尼粘度达到要求时,加入终止剂终止聚合反应。
丁苯橡胶制备实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解丁苯橡胶的合成原理及制备方法。
2. 掌握乳液聚合反应的基本操作和实验技能。
3. 分析丁苯橡胶的性能及其影响因素。
二、实验原理丁苯橡胶(SBR)是一种合成橡胶,由丁二烯和苯乙烯在引发剂的作用下进行乳液聚合反应而成。
该反应过程为自由基聚合反应,具体原理如下:\[ n\text{C}_4\text{H}_6 + n\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}=CH_2\rightarrow (\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}-\text{CH}_2\text{C}_4\text{H}_6)_n \]其中,C4H6代表丁二烯,C6H5CH=CH2代表苯乙烯,n为聚合度。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:搅拌器、反应釜、温度计、压力计、真空泵、乳液聚合反应装置等。
2. 试剂:丁二烯、苯乙烯、引发剂(过氧化氢、过硫酸铵等)、乳化剂(十二烷基硫酸钠等)、调节剂(十二烷基苯磺酸钠等)、去离子水等。
四、实验步骤1. 准备反应釜,加入适量的去离子水。
2. 加入引发剂,搅拌均匀,待引发剂完全溶解。
3. 加入乳化剂,搅拌均匀。
4. 加入苯乙烯和丁二烯,搅拌均匀。
5. 将反应釜加热至预定温度,维持一段时间。
6. 冷却反应釜,终止聚合反应。
7. 离心分离乳液,得到丁苯橡胶乳液。
8. 将乳液干燥,得到丁苯橡胶粉。
五、实验结果与分析1. 实验结果根据实验条件,我们制备了不同分子量的丁苯橡胶。
实验结果表明,随着聚合温度、聚合时间、单体浓度等条件的改变,丁苯橡胶的分子量、门尼粘度、抗拉强度等性能也会发生变化。
2. 结果分析(1)聚合温度:温度对丁苯橡胶的分子量有显著影响。
温度越高,分子量越小。
这是因为高温有利于自由基的生成和迁移,导致链增长反应加剧,从而降低分子量。
(2)聚合时间:聚合时间对丁苯橡胶的性能也有一定影响。
随着聚合时间的延长,分子量逐渐增大,抗拉强度和硬度也随之提高。
丁苯胶乳配方

丁苯胶乳配方【实用版】目录1.丁苯胶乳的概述2.丁苯胶乳的配方组成3.丁苯胶乳的制备方法4.丁苯胶乳的应用领域正文1.丁苯胶乳的概述丁苯胶乳是一种常见的聚合物乳液,主要以丁苯橡胶为基质,通过加入适量的乳化剂、稳定剂等辅助材料,经过特殊工艺制备而成。
丁苯胶乳具有优良的耐油性、耐磨性和耐老化性能,广泛应用于胶鞋、轮胎、输送带等橡胶制品的生产。
2.丁苯胶乳的配方组成丁苯胶乳的主要成分是丁苯橡胶,其次还包括以下辅助材料:(1) 乳化剂:乳化剂的作用是使橡胶颗粒分散于水中,形成稳定的乳液。
常用的乳化剂有石蜡、聚乙烯醇等。
(2) 稳定剂:稳定剂用于保持乳液的稳定性,防止乳液中的橡胶颗粒沉淀或凝聚。
常用的稳定剂有氢氧化钠、硫酸铝等。
(3) 分散剂:分散剂有助于提高橡胶颗粒的分散程度,使乳液更加稳定。
常用的分散剂有聚丙烯酸盐等。
(4) 增稠剂:增稠剂用于调整乳液的粘度,以满足不同生产工艺的要求。
常用的增稠剂有羟乙基纤维素等。
(5) 防腐剂:防腐剂用于保护乳液免受微生物的侵害,延长乳液的储存时间。
常用的防腐剂有苯酚、甲醛等。
3.丁苯胶乳的制备方法丁苯胶乳的制备方法通常分为以下几个步骤:(1) 配料:将乳化剂、稳定剂、分散剂、增稠剂等辅助材料按一定比例混合在一起。
(2) 乳化:将橡胶颗粒加入到辅助材料溶液中,通过高速搅拌使橡胶颗粒分散于水中,形成乳液。
(3) 调质:根据生产需要,对乳液的粘度、稳定性等性能进行调整。
(4) 灭菌:对乳液进行灭菌处理,以去除乳液中的微生物,保证乳液的质量。
(5) 储存:将制备好的丁苯胶乳进行储存,待后续使用。
4.丁苯胶乳的应用领域丁苯胶乳具有优良的性能,广泛应用于以下几个领域:(1) 胶鞋:丁苯胶乳可用于制作胶鞋的鞋底、鞋面等部件,提高胶鞋的耐磨性、耐油性。
(2) 轮胎:丁苯胶乳可用于制作轮胎的胎面、胎侧等部件,提高轮胎的耐磨性、耐老化性能。
(3) 输送带:丁苯胶乳可用于制作输送带的带体、带扣等部件,提高输送带的耐磨性、耐油性。
丁苯橡胶

丁苯橡胶丁苯橡胶是由1,3-丁二烯与苯乙烯共聚而得的高聚物,简称SBR,是一种综合性能较好的产量和消耗量最大的通用橡胶。
其工业生产方法有乳液聚合法和溶液聚合法,其中主要是采用乳液聚合生产的丁苯橡胶。
主要产品有:低温丁苯橡胶、高温丁苯橡胶、低温丁苯橡胶炭黑母炼胶、低温充油丁苯橡胶、高苯乙烯丁苯橡胶、液体丁苯橡胶等。
采用溶液聚合生产的丁苯橡胶有烷基锂引发、醇烯络合物引发、锡偶联、高反式等丁苯橡胶。
下面重点介绍低温丁苯橡胶的生产工艺技术。
一、主要原料1、1,3-丁二烯1,3-丁二烯的结构式为:CH2=CH-CH=CH21,3-丁二烯是最简单的共轭双烯烃。
在常温、常压下为无色气体,有特殊气味,有麻醉性,特别刺激粘膜。
容易液化,易溶于有机溶剂。
相对分子质量为54.09,相对密度0.6211,熔点-108.9℃,沸点-4.5℃。
性质活泼,容易发生自聚反应,因此在贮存、运输过程中要加入叔丁邻苯二酚阻聚剂。
与空气混合形成爆炸性混合物,爆炸极限为2.16%~11.47%(体积)。
是合成橡胶、合成树脂等的原料。
2丁苯橡胶1,3-丁二烯主要由丁烷、丁烯脱氢,或碳四馏分分离而得。
2、苯乙烯二、丁苯橡胶的生产原理与工艺1、聚合原理丁二烯与苯乙烯在乳液中按自由基共聚合反应机理进行聚合反应。
在典型的低温乳液聚合共聚物大分子链中顺式约占9.5%,反式约占55%,乙烯基约占12%。
如果采用高温乳液聚合,则其产物大分子链中顺式约占16.6%,反式约占46.3%,乙烯基约占13.7%。
2.低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺(1)典型配方(2)条件确定分散介质一般以水为分散介质。
要求必须采用去离子水,以保证乳液的稳定和聚合产物的质量。
用量一般为单体量的60%~300%,水量多少体系的稳定性和传热都有影响,水量少,乳液稳定性差,不利于传热;尤其在低温下聚合这种影响更大,因此,低温乳液聚合生产丁苯橡胶要求乳液的浓度低一些为好,一般控制单体与水的比值为1∶1.05~1∶1.8(物质的量的比),而高温乳液聚合则为1∶2.0~1∶2.5。
丁苯橡胶的生产工艺流程和配方

丁苯橡胶的生产工艺流程和配方丁苯橡胶的生产工艺流程和配方丁苯橡胶是由丁二烯与苯乙烯通过乳液法低温聚合而成的弹性体。
随苯乙烯含量的增高丁苯橡胶的硬度相应增高,弹性下降。
丁苯橡胶耐磨、耐老化、耐臭氧、耐水等性能均比天然橡胶好,是一种综合性能较好的通用型品种。
缺点是粘接性能较差,硫化速度较慢,成型较困难。
广泛用于轮船、胶带、胶管等橡胶制品的生产。
丁苯橡胶充油后,可改变加工性能。
充油后的丁苯橡胶称充油丁苯橡胶。
生产丁苯橡胶的一般配方和工艺流程如下:一、聚合配方丁二烯70苯乙烯30松香皂4-6硬脂酸钾0.5-1扩散剂0.1-0.5氯化钾0.7-1.2EDTA 0.05-0.1硫酸亚铁0.02-0.04雕白粉0.1-0.3引发剂0.1-0.52软水250二、工艺流程聚合温度5-8 摄氏度聚合时间6-12小时1、碳氢相、水相、助剂的配置丁二烯和苯乙烯均匀混合,制备成碳氢相。
以松香皂为乳化剂加入雕白粉、EDTA、硫酸亚铁等活化剂,再加扩散剂、氯化钾,然后加软水得水相。
碳氢相和水相按一定比例混合进入乳化槽,在乳化槽中经搅拌后充分乳化送入聚合釜。
2、聚合往聚合釜里面加引发剂、调节剂。
胶浆经过过滤后送脱气流程,在管线加阻聚剂。
3、脱气胶浆进入闪蒸槽脱出未反应的丁二烯,再经真空脱气去除未反应的苯乙烯。
4、后处理加防老剂,加凝聚剂,在食盐与稀硫酸的作用下,橡胶成小颗粒析出,然后经洗涤,挤压脱水,膨胀干燥包装为成品。
单体中的杂货对聚合反应及胶的质量有很大的影响。
低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺

低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺1、丁苯橡胶简介 (3)1.1丁苯橡胶生产方法 (4)1.2丁苯橡胶产品性能 (4)1.3丁苯橡胶用途 (4)1.4丁苯橡胶包装与运输 (4)2、丁苯橡胶低温乳液聚合的合成方法 (5)2.1主要原料以及其性质 (5)2.2合成方程式 (5)3、低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺 (6)3.1工业典型配方 (6)3.2条件确定 (6)3.3低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程 (7)4、丁苯橡胶的生产工艺流程图 (8)4.1流程图介绍 (9)5、生产中应该注意的问题 (10)6、丁苯橡胶的结构性能以及用途························10、117、丁苯橡胶的市场前景及预测··························11、128、参考文献 (13)丁苯橡胶简介丁苯橡胶(SBR) 是最大的通用合成橡胶品种,也是最早实现工业化生产的橡胶之一。
它是丁二烯与苯乙烯的无规共聚物。
其物理机构性能,加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶,有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良,可与天然橡胶及多种合成橡胶并用,广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域。
乳聚丁苯橡胶是性质受其组成(丁二烯与苯乙烯的比例)、聚合温度及乳化剂种类等影响。
其一般性质通常是指以松香酸皂为乳化剂冷法 (5 ℃ ) 聚合的,结合苯乙烯为23.5% ±的共聚物的性质。
低温乳液丁苯橡胶聚合装置设计说明书

年份
1991 1992 1993 1994 1995
表 1.1 我国 SBR 与 BR 的消耗量及相对比例
消耗量/万吨
SBR
BR
SBR/BR
17.0
12.8
1.32
20.0
15.2
1.31
19.0
16.0
1.18
20.0
19.0
1.05
29.5
26.0
1.13
乳液丁苯橡胶综合性能较均衡,具有强度高,耐热老化和抗湿滑性能好等优点。顺丁橡胶具 有高弹性、低生热、耐磨和耐低温等特性。乳液丁苯橡胶和顺丁橡胶在轮胎和各类橡胶制品中均 获得了广泛的应用。但是从橡胶制品用胶的合理结构出发,乳液丁苯橡胶与顺丁橡胶的比例是宏
第四章 工艺计算 …………………………………………………………………24 1.设计任务 ……………………………………………………………………24 2.设计条件 ……………………………………………………………………24 3.物料衡算 ……………………………………………………………………24 3.1 单体进料量 …………………………………………………………25 3.2 软水进料量 …………………………………………………………25 3.3 乳化剂进料量 ………………………………………………………25
第五章 结论 ………………………………………………………………………39
致谢 …………………………………………………………………………………41 参考文献 ……………………………………………………………………………42
附录: 附录 A:表 A.1 丁二烯与苯乙烯物性 表 A.2 以内径为公称直径的椭圆封头尺寸 表 A.3 筒体的容积、面积及质量 表 A.4 搅拌容器的设计压力 图 B.1 功率数 KN 与雷诺数 Re 的关系
丁苯橡胶配方设计

1•你绪论1.1 丁苯橡胶简介丁苯橡胶英文名称Polymerized Styrene Butadiene Rubber (简称SBR),是1,3-丁二烯(CH2=CHCH=CH)与苯乙烯(@H5-CH=CH)共聚物。
其物理机构性能,加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶,有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良,可与天然橡胶及多种合成橡胶并用,广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域,是最大的通用合成橡胶品种,也是最早实现工业化生产的橡胶品种之一。
1.2发展简介1912年,德国Bayer公司发表了世界上第一篇关于丁二烯乳液聚合制取聚丁二烯橡胶的专利文章。
20世纪20年代末,德国为改进乳液聚丁二烯的性能,选用苯乙烯为单体,制得了乳聚丁苯橡胶。
在随后的第二次世界大战的刺激下,丁苯橡胶的得到长足的发展,美国更是抛弃了热法乳液聚合工艺,率先采用冷法乳液聚合工艺,使得乳聚丁苯橡胶的性质又有了突飞猛进的发展。
2.设计及生产2.1配方设计2.2配方设计原理1•主要原料①、1,3 —丁二烯在常温、常压下为无色气体,相对分于质量为54.09,容易发生自聚反应,因此在贮存、运输过程中要加人叔丁邻苯二酚阻聚剂。
②、苯乙烯为无色或微黄色的油状液体,有特殊的气味,熔点为-306 C,密度为900kg/m 3,沸点为145~146 C。
苯乙烯不溶于水,溶于乙醇、乙醚、丙酮、二硫化碳等有机溶剂中。
聚合级苯乙烯的纯度应高于99.5%。
3.配料主要作用①、叔十二碳硫醇叔十二碳硫醇(简称TDDM)作为分子量调节剂主要用于ABS和SBR生产中,由于其链转移能力特别强,只需少量加入便可明显降低分子量,而且还可通过调节其用量来控制分子量。
②连二亚硫酸钠连二亚硫酸钠,也称为保险粉,是一种白色砂状结晶或淡黄色粉末化学用品。
在本配方中是作为脱氧剂使用,其能与水中的溶解氧反应,2Na2S2O4.2H2O + O2 + 2H2O 宀2 Na2SO4 + 2 H2SO4 + 8 H+水中的溶液氧在低温下是阻聚剂,加入雕白粉能保证聚合反应正常进行。
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设计任务书1.课程设计的目的通过课程设计,旨在使学生了解聚合物配方设计的方法、过程及意义,初步掌握聚合物配方设计的主要程序及方法,锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、收集和查阅文献资料的能力、分析和解决工程实际问题的能力、独立工作和创新能力。
课程设计的任务是学生能综合运用所学理论知识和所掌握的各种技能,通过独立思考和锐意创新,在规定的时间内完成指定的聚合物配方的设计任务,并通过设计说明书正确表述。
2.设计任务及要求2.1设计题目低温乳液聚合丁苯橡胶2.2设计任务通过对低温乳液聚合丁苯橡胶进行合成工艺设计,编制文献综述和设计说明书。
3.设计要求3.1设计说明书的内容与顺序:1、封面(包括题目、学生班级、学生姓名、指导教师姓名等)2、设计任务书3、目录4、正文4.1 绪论:所选课题的简要概述及进展、设计任务的目的及意义、设计结果简述4.2 设计内容4.3 实施方案4.4 预期达到的主要技术指标4.5 预期工作进度4.5 工艺流程图(带控制点的工艺流程图)及其说明4.6 设计结果概要4.7 设计体会及今后的改进意见5、参考文献6、主要符号说明(必须注明意义和单位)说明书必须书写工整、图文清晰。
说明书中所有公式必须写明编号。
3.2工艺流程图设计图纸的要求:要求画“生产装置工艺流程图”一张,图纸大小为A2。
本图应表示出装置、单元设备、辅助设备和机器、管道、物料流向。
以线条和箭头表示物料流向,并以指引线表示物料的流量、温度和组成等。
辅助物料的管线以较细的线条表示。
工艺物料管道用粗实线,辅助物料管道用中粗线,其他用细实线。
横向管道标注在管道上方,竖向管道标注在管道右侧。
辅助物料(如冷却水、加热蒸汽等)的管线以较细的线条表示。
图表和表格中的所有文字写成长仿宋体。
设备以细实线绘制,画出能够显示形状特征的主要轮廓。
设备的高低和楼面高低的相对位置一般也按比例绘制。
设备的位号、名称标注在相应设备图形的上方或下方,或以指引线引出设备编号,在专栏中注明每个设备的位号、名称等。
要求工艺流程图有相应的标题栏,主要包括说明设备名称、图号、比例、设计单位、设计人、审校人等。
本设计标题栏规定如下所示:图纸要求:投影正确、布置合理、线型规范、字迹工整。
3.3参考文献的格式:期刊类:(序号)作者1,作者2,……作者n,文章名,期刊名(版本),出版年,卷次(期次)。
图书类:(序号)作者1,作者2,……作者n,书名,版本,出版地:出版社,出版年。
目录1.绪论 (3)1.1概述 (3)1.2发展史 (3)2.工艺设计 (5)2.1配方 (5)2.1.1配方 (5)2.1.2条件确定 (5)2.2聚合原理 (6)2.2.1原理 (6)2.2.2助剂的作用 (7)2.3影响因素 (8)2.3.1 乳化剂的影响 (8)2.3.2 引发剂的影响 (8)2.3.3 搅拌强度的影响 (9)2.3.4 反应温度的影响 (9)2.4工艺流程 (9)2.4.1工艺流程简述 (9)2.4.2工艺设备流程图 (11)2.5用途 (11)3.结束语 (12)4.参考文献 (13)5.符号说明 (14)1.绪论1.1概述丁苯橡胶是丁二烯(Butadiene,简称B)和苯乙烯(Styrene,简称S)经共聚制得的一类共聚橡胶。
英文缩写名为SBR(Styrene-Co-Butadiene Rubber)。
是一类用途广泛的高弹性材料。
其按聚合方法和产品特性可分为:乳液丁苯橡胶(E-SBR);溶液丁苯橡胶(S-SBR)和热塑性丁苯橡胶(SBS)。
目前乳液丁苯橡胶有固体丁苯橡胶和丁苯胶乳,溶液丁苯橡胶和热塑性丁苯橡胶只有固体橡胶。
若依照其最终产品状态可分为:固体、粉末和胶乳。
目前乳液丁苯橡胶有固体丁苯橡胶和丁苯胶乳,溶液丁苯橡胶和热塑性丁苯橡胶只有固体橡胶。
乳液聚合是工业上利用自由基型共聚反应生产E-SBR 的唯一方法。
在水乳液中乳化剂形成胶束,胶束能增溶溶解单体。
水溶性自由基进入胶束中引发聚合,链的增长始终在乳化剂包围的乳胶粒中进行,这就减小了增长链相互碰撞而终止的几率,即降低了链终止速率;同时借助于乳胶粒内的自动加速效应,使制备分子量足够高的SBR 成为可能。
而且在乳液聚合中还可利用硫醇类调节剂来抑制主链上烯丙基的链转移,减少侧乙烯基与自由基的加成,从而避免支化、凝胶等弊端。
另外硫醇还可以把带电荷的自由基转变为中性自由基:SO4-· + RSH HSO4- + RS·RS·易于进入带强负电荷的胶束进行引发。
这样既提高了聚合速度,又抑制了凝胶的形成。
此外,乳液聚合还有聚合速度快,所得聚合物分子量高、散热和控温容易、粘度低、搅拌功率小、分散介质(水)价廉易得等技术经济优点。
1.2发展史1912年,德国Bayer公司发表了丁二烯乳液聚合制取聚丁二烯橡胶的第一篇专利。
20世纪20年代,该国为改进乳聚丁二烯的性能,选用苯乙烯为单体,制得了乳聚丁苯橡胶,并将其命名为Buua-S。
1937年德国IG Farben建设成世界第一个乳聚丁苯橡胶生产装置并投产。
1943年,德国Buua-S的产量为112kt。
20世纪30年代,美国因获得价格低廉的天然橡胶满足通用制品的要求,故为重视Buua-S橡胶,而是致力于特种橡胶的开发。
直到第二次世界大战爆发,一是作为战略物资的橡胶需求量急增;二是天然橡胶的来源被切断。
因而通用合成橡胶逐渐受到美国政府的高度重视和扶持。
在美国Rubber Reserve公司统筹下,迅速开展了乳聚丁苯橡胶的生产。
开始阶段,主要利用德国的Buua-S技术进行生产,以后改进了聚合配方,开发了称为GR-S 乳聚丁苯橡胶的新技术。
1942年,美国乳聚丁苯橡胶的生产能力为37kt,1943年增长到182.3kt,到1944年已达673kt。
第二次世界大战结束前,德国和美国都采用热法(50℃)乳液聚合工艺生产丁苯橡胶。
第二次世界大战后,由于氧化还原体系聚合配方的出现,美国首先采用冷法(5℃)乳液聚合工艺,使乳聚丁苯橡胶的性能得到显著改善。
因而大部分用途已逐渐为冷法乳聚丁苯橡胶所取代。
但是由于热法乳聚丁苯橡胶也具有独特的性能和一定的应用领域,所以至今仍有少量生产。
1948年,前苏联在沃龙尼什建立了乳聚丁苯橡胶生产装置,采用热法间歇聚合生产丁苯橡胶,后来又开发了冷法连续聚合的生产技术。
其他国家的乳聚丁苯橡胶则发展较晚,包括西欧国家和日本,都是在20世纪50年代以后才实现工业生产的,而且多数是引进美国的生产技术。
其中日本发展速度很快。
目前,聚合工艺和聚合配方基本定型,单体转化率已从60%提高至70%,甚至更高。
为加速聚合反应,减少冷剂消耗,聚合温度也有所提高。
聚合设备趋向大型化,连续聚合使用30~45m3的聚合釜。
在凝聚和后处理方面,以高分子絮凝剂代替氯化钠,大大减少了氯化钠的消耗量。
聚合工艺自动化水平的提高,改善了产品质量。
充油母炼胶、充炭黑母炼胶、充油充炭黑母炼胶的出现也使乳聚丁苯橡胶品种大大增加。
2.工艺设计2.1配方2.1.1配方典型低温乳液聚合生产丁苯橡胶配方2.1.2条件确定分散介质一般以水为分散介质。
要求必须采用去离子水,以保证乳液的稳定和聚合产物的质量。
用量一般为单体量的 60%~300%,水量多少体系的稳定性和传热都有影响,水量少,乳液稳定性差,不利于传热;尤其在低温下聚合这种影响更大,因此,低温乳液聚合生产丁苯橡胶要求乳液的浓度低一些为好,一般控制单体与水的比值为1∶1.05~1∶1.8(物质的量的比),而高温乳液聚合则为 1∶2.0~1∶2.5。
单体纯度 丁二烯的纯度>99%。
对于由丁烷、丁烯氧化脱氢制得的丁二烯中丁烯含 量≯1.5%,硫化物≯0.01%,羰基化合物≯0.006%;对于石油裂解得到的丁二烯中炔烃的含量≯0.002%,以防止交联增加丁苯橡胶的门尼粘度。
阻聚剂低于 0.001%时对聚合 没有明显影响,当高于 0.01%时,要用浓度为 10%~15%的 NaOH 溶液于 30℃进行洗 涤除去。
苯乙烯的纯度>99%,并且不含二乙烯基苯。
聚合温度 与聚合采用的引发剂体系有关。
低温乳液聚合生产丁苯橡胶采用氧化-还原 引发体系,可以在 5℃或更低温度下(-10℃~-18℃)进行,同时,链转移少,产物中 低聚物和支链少,反式结构可达 70%左右。
低温乳液聚合所得到的丁苯橡胶又称为冷丁苯 橡胶。
如果采用 K 2S 2O 8 为引发剂,反应温度为 50℃,反应转化率为 72%~75%。
低温下聚合的产物比高温下聚合的产物的性能好。
转化率与聚合时间为了防止高转化下发生的支化、交联反应,一般控制转化率为 60%~70%,多控制在 60%左右。
未反应的单体回收循环使用。
反应时间控制在 7~12h ,反应过快会造成传热困难。
2.2聚合原理2.2.1原理乳聚丁苯橡胶属于乳液法链式自由基聚合机理。
整个过程分为链引发、链增长、链转移和链终止四个步骤。
2.2.1.1链引发这是形成单体自由基活性种的反应,首先由氧化还原引发体系在水相中产生初级自由基。
23R COOH Fe R CO Fe ++-+→-+第二步是初级自由基与单体加成,形成单体自由基。
22CH C H R CO CH C H X X=+-→--︱︱ 2.2.1.2 链增长在链引发阶段形成的单体自由基,活性很高,如无阻聚物质与之作用,就能进攻第二个单体分子的键,重新杂化结合,形成新的自由基,如此循环下去。
2222222KP n R CH C H nCH C H X XR CH C H CH C H X XR CH C H CH C H CH C H X X X --+=−−→----→⎡⎤⎢⎥--------⎢⎥⎢⎥⎣⎦︱︱︱︱︱︱︱该反应过程放热,链增长速度极快(0.01--ns ),其相关的速率方程为:[][]1122()d p p tfk R k I M k = 式中 Rp —链增长速率,L/(mol·s)[I]—引发剂浓度,mol/lf —引发剂引发效率,%kd —引发剂分解速率常数kp —链增长速率常数kt —链终止速率常数2.2.1.3链终止乳聚丁苯橡胶聚合过程的终止主要是双基结合终止2222CH C H C H CH CH C H C H CH X X X X--+--→-----︱︱︱︱ 此时的聚合体系中,除水相外,主要是表面层为乳化剂覆盖的聚合胶乳粒子。
2.2.2助剂的作用2.2.2.1螯合剂EDTA 的作用为了防止产生的Fe(OH)2沉淀析出,工业上采用乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-二钠盐)作为螯合剂,与Fe 2+生成水溶液性螯合物。
EDTA-二钠盐与Fe 2+生成的水溶液性螯合物,其离解度小,在碱性条件和酸性条件下都很稳定,可在较长的时间内保持Fe 2+的存在,而又不生成Fe(OH)2沉淀。