丁腈橡胶的生产工艺与技术进展
丁腈橡胶的生产设计

B线项目B线题目:丁腈橡胶的生产设计专业:高聚物生产技术班级:高化 0911学号:学生姓名:指导教师:目录第一章工艺背景1.丁腈橡胶的发展简介 (4)2.丁腈橡胶的性能用途 (4)3.工艺的研究意义 (4)第二章设计思路及要解决的问题1.橡胶的合成设计思路 (5)2.丁腈橡胶需解决的问题 (5)第三章丁腈橡胶的化学组成及结构 (6)第四章丁腈橡胶的合成工艺1. 主原料及其规格 (7)2.消费定额 (7)3.丁腈橡胶的聚合机理和工艺流程 (8)4.丁腈橡胶过程及影响因素 (11)第五章丁腈橡胶的性能1.耐油和耐溶剂性 (12)2.对化学物质的稳定性 (13)3.耐氧化和耐日光作用 (13)4.耐热及耐寒性 (13)5.物理机械性能 (14)6.电性能和透气性 (14)第六章丁腈橡胶的加工工艺及用途1.丁腈橡胶的加工工艺 (15)2.丁腈橡胶的应用 (15)第七章丁腈橡胶的新发展1.新发展 (16)2.新品种 (18)设计总结 (19)参考文献 (20)丁腈橡胶的制备的工艺流程第一章、工艺背景1.丁腈橡胶的发展简介丁腈橡胶初始研究于德国,l931 年首先报导了丁二烯与丙烯腈的共聚物,在并对得到的共聚物做了性能鉴定。
结果发现,它在耐老化、耐日光、耐热、耐油以及气密性等方面均优于天然橡胶。
因而引起人们对这个新问世的高分子材料以极大的注意。
时至1937 年德国出于发动侵略战争的需要,积极支持和鼓励国内合成橡胶的生产,致使丁腈橡胶的工业化生产首先在德国获得成功,并出法本(I.G.Farban)公司投入正式生产。
2.丁腈橡胶的性能与用途丁腈橡胶具有优良的耐油性,其耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶,并且具有的耐磨性和气密性。
丁晴橡胶的缺点是不耐臭氧及芳香族、卤代烃、酮及酯类溶剂,不宜做绝缘材料。
丁腈橡胶主要用于制作耐油制品,如耐油管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等,常用于制作各类耐油模压制品,如O 形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管等,也用于制作胶板和耐磨零件。
国内丁腈橡胶市场分析及技术进展

国内丁腈橡胶市场分析及技术进展丁腈橡胶(NBR)是丁二烯与丙烯腈由乳液聚合合成的无规共聚物,由于聚合物分子结构中含有极性基团腈基和不饱和双键,在较宽温度范围内具有极好的耐油性、卓越的耐磨性、耐溶剂性和耐热性,是目前应用广泛的耐油型胶种之一,被广泛用于汽车、航空航天、石油开采、石化、纺织、电线电缆、印刷和食品包装等领域。
近年来,随着应用领域的不断发展,NBR的消费量也呈逐年增长趋势。
1 我国丁腈橡胶供需分析1.1 生产情况2017年,国内NBR没有新增装置,总产能为24万t/a。
主要生产企业有兰州石化公司、镇江南帝化工公司(台湾南帝独资公司)、宁波顺泽橡胶公司、朗盛-台湾合成橡胶(南通)化工公司、英萨-金浦(南京)合成橡胶公司。
2017年国内NBR生产企业及产能见表1。
2017年,国内NBR全年产量约为13.7万t,比上一年增加了1.1万t,装置平均负荷率约为57%。
其中,兰州石化公司产能为5万t/a的新装置两条线全年生产3305E、3308E,兰化的1.5万t/a的老装置根据市场需求切换生产2907E 和N41E;宁波顺泽橡胶公司排产的牌号主要为3355;英萨-金浦(南京)合成橡胶公司装置正常生产,牌号包括3350、3380、2865、N41、1965、4050等;镇江南帝和朗盛台橡除进行短期停车检修外,装置维持正常开车。
2016—2017年国内NBR各月产量统计如图1所示[1]。
从图1可见,2017年8、9月份产量比去年同期增长1倍多,主要原因是在此期间进口减少,市场货源紧张,国内丁腈橡胶价格高位,利润高企,国内生产企业推迟检修,整体提高开工负荷。
随着NBR应用领域的不断发展,近年来NBR市场回暖,装置创效能力提高,加之部分地区及企业为完善合成橡胶的布局,陆续公布了NBR新建装置的规划。
中国石化公司与俄罗斯西布尔公司计划在上海化学工业园区合资建设5万t/a的NBR装置,该装置将采用西布尔公司NBR生产技术,原计划于2017年4季度建成投产,投建计划处于环评阶段,未见最新进展报道。
丁腈橡胶 工艺流程

丁腈橡胶工艺流程丁腈橡胶是一种合成橡胶,其工艺流程包括原料准备、乳化、共聚、烘干、硫化等多个步骤。
原料准备是丁腈橡胶生产的第一步。
丁腈橡胶的主要原料是丙烯腈和丁二烯,还需要添加一些助剂和填料。
这些原料经过严格的筛选和配比,确保质量和成分的稳定性。
接下来是乳化步骤。
原料按照一定的比例加入到搅拌机中,加入适量的水和乳化剂,进行搅拌混合。
乳化剂的主要作用是使原料分散均匀,形成乳液状。
这个过程中,需要控制温度和搅拌时间,以确保乳化效果良好。
然后是共聚步骤。
将乳化后的原料乳液加入反应釜中,加入催化剂和稳定剂,进行共聚反应。
共聚反应是指丙烯腈和丁二烯发生聚合反应,形成聚合物链。
这个过程需要控制温度、时间和搅拌速度,以确保共聚反应的完全进行。
完成共聚反应后,需要进行烘干步骤。
将反应釜中的聚合物放入烘箱中进行烘干,以去除水分和其他杂质。
烘干的温度和时间需要根据具体工艺进行调整,以确保产品的质量和干燥程度。
最后是硫化步骤。
将烘干后的聚合物放入硫化机中,加入硫化剂和促进剂,进行硫化反应。
硫化是指聚合物链之间的交联反应,使橡胶具有优异的弹性和耐久性。
硫化的温度和时间需要根据产品的要求进行调整,以确保硫化效果良好。
以上就是丁腈橡胶的工艺流程。
通过原料准备、乳化、共聚、烘干和硫化等多个步骤,可以制备出质量稳定、性能优异的丁腈橡胶产品。
丁腈橡胶具有耐油、耐溶剂、耐热、耐寒等优良特性,在汽车、机械、建筑等领域有着广泛的应用。
丁腈橡胶的生产工艺不仅需要严格控制各个步骤的条件,还需要进行质量检验和控制,以确保产品的质量和性能达到预期要求。
丁腈胶乳生产工艺

丁腈胶乳生产工艺
丁腈胶乳是一种高性能合成橡胶乳液,具有优异的耐油、耐化学品、耐磨损、耐氧化和耐温性能,广泛应用于汽车制造、机械制造、建筑和电子等行业。
丁腈胶乳的生产工艺主要包括原料配制、乳化、胶乳稳定剂添加、胶乳调整和包装等环节。
首先,根据产品配方的要求,将丁腈橡胶、协连剂、乳化剂、稳定剂、助剂和水等原料进行配制。
其中,丁腈橡胶是主要的原料,协连剂用于提高乳胶粒子的亲水性和稳定性,乳化剂用于将橡胶颗粒分散成乳液状态,稳定剂用于增加乳液的稳定性和黏稠度,助剂可以根据需要选择添加,如抗老化剂、加工助剂等。
然后,将配制好的原料放入乳化罐中进行乳化。
乳化罐通过搅拌将原料充分混合,并通过加热和高切割作用使其形成细小的乳胶粒子。
乳化完成后,需要添加胶乳稳定剂。
胶乳稳定剂可以增加乳胶粒子的稳定性,防止其凝结和析出,并调节胶乳的黏稠度。
接下来,根据产品的要求对胶乳进行调整。
可以通过添加助剂和改变工艺条件来调整胶乳的黏稠度、固含量、pH值等参数。
最后,将调整好的丁腈胶乳进行包装。
一般采用塑料桶或塑料袋来包装胶乳,并进行标识和贮存。
丁腈胶乳生产过程中需要注意的是,控制好工艺参数和原料配比,确保产品的品质稳定。
同时,要注意生产环境的卫生和生产设备的清洁,以防止杂质和细菌的污染。
总结起来,丁腈胶乳生产工艺包括原料配制、乳化、胶乳稳定剂添加、胶乳调整和包装等环节。
通过科学的工艺控制和质量管理,可以生产出高质量的丁腈胶乳产品。
丁腈橡胶成型工艺

丁腈橡胶成型工艺一、引言丁腈橡胶是一种重要的合成橡胶,具有耐油、耐磨、耐寒、耐候性好等优异特性。
丁腈橡胶广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械等领域。
而丁腈橡胶制品的成型工艺对产品的质量和性能有着重要影响。
本文将重点介绍丁腈橡胶成型工艺的相关内容。
二、丁腈橡胶成型工艺的分类丁腈橡胶成型工艺主要分为压延法、挤出法和模压法三种。
1. 压延法压延法是将丁腈橡胶压制成片状或薄膜状,然后通过切割、冲裁等工艺制成所需形状的零件。
常见的压延法成型工艺有平板压延、卷材压延等。
压延法成型工艺适用于制造密封垫片、胶片等产品。
2. 挤出法挤出法是将丁腈橡胶加热至熔融状态后,通过挤出机将熔融橡胶挤出成型。
挤出法成型工艺适用于制造管材、密封条、异型橡胶制品等。
挤出法成型工艺具有生产效率高、成型精度高等优点。
3. 模压法模压法是将丁腈橡胶加热至熔融状态后,将熔融橡胶注入模具中,经冷却固化后取出成型。
模压法成型工艺适用于制造零件、密封件、O型圈等。
模压法成型工艺具有成型精度高、表面光洁度好等优点。
三、丁腈橡胶成型工艺的步骤无论是压延法、挤出法还是模压法,丁腈橡胶的成型工艺大致可分为以下几个步骤:1. 原料准备:将丁腈橡胶颗粒加入橡胶混炼机中,与填充剂、硫化剂、促进剂等进行混炼,使其成为均匀的橡胶混合料。
2. 加热熔融:将橡胶混合料加入加热机中进行加热,使其熔融成为熔胶。
不同的成型工艺对温度要求不同,需要根据具体工艺调整加热温度。
3. 成型:根据不同的成型工艺选择相应的设备和工艺参数,将熔胶进行压延、挤出或注入模具中,使其成型。
4. 冷却固化:将成型的丁腈橡胶制品进行冷却,使其固化成为具有一定硬度和形状的橡胶制品。
5. 后处理:对成型的丁腈橡胶制品进行修整、检验、包装等工序,使其达到产品质量要求。
四、丁腈橡胶成型工艺的关键因素丁腈橡胶成型工艺的质量和效率受到多个因素的影响,其中包括以下几个关键因素:1. 原料选择和配比:选用合适的丁腈橡胶原料,并合理配比填充剂、硫化剂、促进剂等,以满足产品的性能要求。
丁腈橡胶生产工艺流程ppt

影响因素
1.引发剂
使用偶氮引发剂并配以铁盐,可缩短反应时间,提高生产能力。 使用过氧异丙基环己基苯为引发剂,聚合10~12h,转化率达到70%,凝聚时
1%的氯化钙溶液用量减少到35 kg/t,减轻了环境污染,产品性能优良。 使用新型活性化合物2-芳基二氢茚酮作为还原剂,可使反应速度提高近1倍。
主要流程:
原料配制、聚合、单体回收、胶乳贮存及掺混、胶乳凝聚、干燥及压块 包装等工序。
丁腈橡胶合成工艺
生产工艺流程图
丁二烯 丙烯腈
调
乳
节
化
引
剂
剂
发
剂
油 相 配 置 槽 丁腈橡胶
水
活
混
相 配
化
合
剂
器
置
槽
干燥机
稀硫酸 盐水
震动筛
凝 聚 槽
乳清
聚合釜系列
终 止 剂 终 止 槽
丙 回收丁二烯
烯
腈
回
闪蒸槽
收
2.活化剂
在水溶液过硫酸钾、二丁基萘磺酸盐和歧化松香皂聚合配方中,向乳化剂溶液 加入0.005%~0.15%三乙醇胺活化剂,转化率可达80%~82%,反应器生产能 力由12.6~16.5kg(/m3·h)提高到32.3kg(/m3·h),而且不必提高乳化剂的浓 度,回收丁二烯不必精制即可循环利用。使用0.2%的新型活性化合物2-芳基二 氢茚二酮为活化剂,与三乙酸丙酮相比,可提高生产能力并降低生产过程的毒 性。
丁腈橡胶合成工艺
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12级材料一班
丁腈橡胶合成工艺
流程图说明
①生产时,先将一定比例的丁二烯、丙烯腈混合均匀,制成碳氢相。在乳化剂中加入氢 氧化钠、焦磷酸钠、三乙醇胺、软水等制成水相,并配制引发剂等待用。
丁腈橡胶和丁腈胶乳
丁腈橡胶和丁腈胶乳以丁腈橡胶和丁腈胶乳为标题,介绍丁腈橡胶和丁腈胶乳的定义、特性、应用领域以及生产工艺等相关内容。
一、丁腈橡胶的定义与特性丁腈橡胶,又称合成橡胶NBR,是一种由丙烯腈和丁二烯共聚而成的合成橡胶。
它具有优异的耐油性、耐燃性和耐腐蚀性,是一种重要的工业橡胶材料。
1. 耐油性:丁腈橡胶具有优异的耐油性,可以在油类介质中长期使用而不变硬、不膨胀、不溶胀。
2. 耐燃性:丁腈橡胶具有良好的耐燃性,不易燃烧,即使在明火下也不会自燃。
3. 耐腐蚀性:丁腈橡胶对一般的酸、碱、溶剂等化学物质具有较好的耐腐蚀性。
4. 拉伸强度高:丁腈橡胶具有较高的拉伸强度和断裂伸长率,是一种强韧耐用的橡胶材料。
二、丁腈橡胶的应用领域由于丁腈橡胶具有良好的耐油性和耐燃性,广泛应用于以下领域:1. 汽车工业:丁腈橡胶常用于汽车油管、油封、油箱等部件,能够有效抵御机油、柴油等油类介质的侵蚀。
2. 轮胎工业:丁腈橡胶可以用作轮胎的内衬层,增加轮胎的耐磨性和耐用性。
3. 石油化工:丁腈橡胶可以制作油井密封件、管道密封圈等耐油耐腐蚀的密封材料。
4. 医疗器械:丁腈橡胶具有良好的生物相容性,可用于制作医疗器械的密封圈、管道等部件。
5. 工业密封:丁腈橡胶可以制作各种密封圈、垫片等密封材料,广泛应用于各个行业。
三、丁腈胶乳的定义与特性丁腈胶乳是以丁腈橡胶为主要成分的乳液状胶体。
它具有良好的胶粘性、粘结性和柔软性,是一种常见的胶黏剂和涂料基材。
1. 胶粘性:丁腈胶乳具有较高的胶粘性,可以在材料表面形成坚固的粘结层,用于粘接各种材料。
2. 粘结性:丁腈胶乳在干燥后可以形成柔软的粘结层,具有良好的粘结力,能够牢固地粘接不同材料。
3. 柔软性:丁腈胶乳干燥后形成的薄膜具有一定的柔软性,能够适应材料的变形和挠曲。
四、丁腈胶乳的应用领域由于丁腈胶乳具有良好的胶粘性和粘结性,广泛应用于以下领域:1. 工业胶黏剂:丁腈胶乳常用于制作各种工业胶黏剂,用于粘接纸张、布料、皮革等材料。
丁腈橡胶的生产现状与预测
丁腈橡胶的生产现状与预测3.1 世界丁腈橡胶生产现状及预测3.1.1 世界丁腈橡胶的生产现状丁腈橡胶(NBR) 于1930年首先由德国Konrad和Thchunkur进行研究,在1931年制成丁二烯与丙烯腈的共聚物,发现其具有优异的耐油、耐老化及耐磨等性能。
在耐老化、耐光、耐臭氧等方面都优于天然橡胶,于1937年由德国I.G.Farben 公司首先实现了工业化生产,商品牌号perbunan,到90年代生产能力达3万吨/年。
美国1941年用德国的专利技术实现了工业化生产,随后,GoodyearTire&Rubber公司、FirestoneTire&Rubber也相继开发出NBR。
1947年苏联开始生产丁腈橡胶,加拿大于1948年也实现了NBR的工业化生产,日本开发的丁腈橡胶使用的是美国B.F.Goodrich的技术。
目前世界上已有多个国家能够生产各种牌号的丁腈橡胶。
近年来,世界丁腈橡胶的生产稳步发展。
2003年,世界丁腈橡胶的生产能力为49.5万吨(固体,不含胶乳,下同)。
2005年全球丁腈橡胶总产能由2004年的54.65万吨/年增到56.65万吨/年,新增产能来自台湾南帝公司的新建2万吨/年装置。
2008年3月初,朗盛(Lanxess A.G.)公司完成其位于法国La Wantzenau生产基地的羧化丁腈橡胶(XNBR)扩能20%的项目,从而满足了世界对XNBR持续增长的需求。
2008年11月,镇江南帝化工有限公司丁腈橡胶装置扩产1万吨。
据世界合成橡胶生产者协会(IISRP)统计,2008年世界丁腈橡胶总生产能力为62.85万吨,装置分布在15个国家和地区,其中美国、俄罗斯和日本等国家的装置总年产能均在10万吨以上。
2009年世界新增产能主要来自中国石油兰州石化公司新建的5万吨/年丁腈橡胶(固体)装置,该装置于2009年10月建成投产,其丁腈橡胶生产能力由原来的1.95万吨/年猛增到6.95万吨/年。
氢化丁腈橡胶开发与生产方案(二)
氢化丁腈橡胶开发与生产方案一、实施背景随着科技的不断发展,高分子材料在各个领域的应用越来越广泛。
氢化丁腈橡胶(HNBR)作为一种高性能的高分子材料,具有优异的耐油、耐热、耐磨、耐臭氧等性能,被广泛应用于汽车、石油、化工、机械、电子、航空航天等领域。
目前,国内HNBR市场主要依赖进口,因此,开展HNBR的开发与生产具有重要的战略意义和经济价值。
二、工作原理HNBR是由丁腈橡胶(NBR)经过氢化处理而得到的一种高分子材料。
氢化处理是指在一定温度和压力下,将NBR 中的双键与氢气发生加成反应,使分子链中的双键饱和度提高,从而改善其性能。
具体来说,氢化处理使得HNBR的分子链结构更加规整,分子间作用力增强,从而提高了其耐热性、耐磨性、耐臭氧性等性能。
三、实施计划步骤1. 原料准备:准备丁腈橡胶(NBR)原料,并根据需求进行配料。
2. 混炼:将NBR原料放入密炼机中,加入适量的助剂,进行混炼。
混炼的目的是使原料充分混合均匀,同时提高橡胶的可塑性。
3. 压片:将混炼好的橡胶放入压片机中,进行压片。
压片的目的是使橡胶具有一定的形状和厚度,便于后续的加工处理。
4. 硫化:将压好的橡胶片放入硫化机中,在一定的温度和压力下进行硫化处理。
硫化的目的是使橡胶分子链之间形成化学键连接,从而提高橡胶的物理性能和化学稳定性。
5. 氢化:将硫化好的橡胶片放入氢化反应釜中,在一定的温度和压力下进行氢化处理。
氢化的目的是使橡胶分子链中的双键与氢气发生加成反应,从而提高橡胶的耐热性、耐磨性、耐臭氧性等性能。
6. 后处理:将氢化好的橡胶片进行切割、打磨、包装等后处理工序,得到最终的HNBR产品。
四、适用范围HNBR因其优异的性能特点,被广泛应用于以下领域:1. 汽车工业:HNBR主要用于汽车密封件、O型圈、油封等部件的生产。
其优异的耐油性和耐高温性能能够满足汽车发动机等高温部件的密封要求。
2. 石油工业:HNBR可用于制作石油开采设备中的密封件、O型圈等部件。
氢化丁腈橡胶工艺流程
氢化丁腈橡胶⼯艺流程篇⼀⼀、引⾔氢化丁腈橡胶(HNBR)是⼀种由丁腈橡胶(NBR)经过特定氢化反应得到的改性橡胶。
其结构中的不饱和双键在经过氢化处理后⼤部分被饱和,赋予了其出⾊的耐热、耐氧化和耐压缩永久变形等性能,被⼴泛应⽤于汽⻋、航空、⽯油和化⼯等⼯业领域。
⼆、⼯艺流程氢化丁腈橡胶的⽣产⼯艺流程主要包括原材料准备、聚合反应、后处理及精制四个主要阶段。
1.原材料准备原材料准备是⽣产氢化丁腈橡胶的第⼀步,主要涉及到单体、引发剂、催化剂和溶剂等的选择和准备。
这些原材料的质量和纯度将直接影响最终产品的性能。
2.聚合反应聚合反应是氢化丁腈橡胶⽣产的核⼼环节。
在这⼀阶段,通过控制反应温度、压⼒、时间和引发剂等条件,使丁腈橡胶单体在溶剂中进⾏⾃由基聚合,⽣成⾼分⼦量的丁腈橡胶。
3.氢化反应氢化反应是氢化丁腈橡胶⽣产⼯艺中的关键步骤。
在这⼀阶段,将聚合得到的丁腈橡胶在⾼温⾼压下与氢⽓进⾏反应,使橡胶分⼦链中的不饱和双键被⼤部分氢化,从⽽提⾼其耐热和耐氧化等性能。
4.后处理及精制后处理及精制阶段主要包括洗涤、⼲燥、破碎和筛分等步骤。
通过这⼀系列处理,可以去除橡胶中的杂质,调整其粒度和⽔分含量,得到符合要求的氢化丁腈橡胶产品。
三、⼯艺优化为了提⾼氢化丁腈橡胶的性能和降低成本,可以对⽣产⼯艺进⾏优化。
例如,通过改进聚合反应条件、优化氢化反应条件和后处理⼯艺,可以提⾼氢化丁腈橡胶的分⼦量和氢化度,从⽽增强其物理性能和耐化学腐蚀性。
此外,采⽤先进的催化剂和溶剂回收技术,可以降低⽣产过程中的能耗和废弃物排放,实现绿⾊⽣产。
四、展望随着⼯业领域的快速发展和对⾼性能材料需求的不断增⻓,氢化丁腈橡胶作为⼀种重要的⾼性能弹性体材料,其市场需求将持续增⻓。
未来,随着⽣产⼯艺的不断优化和新材料的开发,氢化丁腈橡胶的性能将得到进⼀步提升,应⽤领域也将进⼀步拓展。
总之,氢化丁腈橡胶的⽣产⼯艺流程是⼀个复杂⽽精细的过程,需要严格控制各个环节的条件和操作。
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丁腈橡胶的生产工艺与技术进展 2.1 丁腈橡胶的生产工艺 2.1.1 丁腈橡胶的生产工艺 工业上生产丁腈橡胶采用连续或间歇式乳液聚合工艺,按聚合温度不同,分为热法聚合与冷法聚合两类。冷法聚合的反应温度一般控制在5~15℃,热法聚合则为30~50℃。冷法聚合通常采用连续聚合工艺,热法聚合通常采用间歇聚合工艺。目前世界上生产厂家,如朗盛公司、美国Lion Copolymer公司、日本瑞翁公司以及日本合成橡胶公司都采用低温乳聚法。产品类型包括固体丁腈橡胶(固体NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、粉末丁腈橡胶(PNBR)、羧基丁腈橡胶(XNBR)以及丁腈橡胶胶乳(NBR胶乳)等。 目前世界各国丁腈橡胶生产工艺流程多采用冷法乳液聚合连续生产,其工艺过程与丁苯橡胶类似。主要包括原料配制、聚合、单体回收、胶乳贮存及掺混、胶乳凝聚、干燥及压块包装等工序。 ①生产时,先将一定比例的丁二烯、丙烯腈混合均匀,制成碳氢相。在乳化剂中加入氢氧化钠、焦磷酸钠、三乙醇胺、软水等制成水相,并配制引发剂等待用。 ②将碳氢相和水相按一定比例混合后送入乳化槽,在搅拌下经充分乳化后送入聚合釜。 ③在聚合釜内直接加入引发剂,进行聚合反应,反应热量由列管内液氨蒸发排出。温度控制在30℃或5℃时,转化率可维持在70%~85%。 ④而后分批加入调节剂,以调节橡胶的分子量。聚合反应进行至规定转化率时,加入终止剂终止反应,并将胶浆卸入中间贮槽。 ⑤经过终止后的胶浆,送至脱气塔,经三级闪蒸脱除未反应的丁二烯,然后再借水蒸汽加热真空脱出游离的丙烯腈。 ⑥丁二烯经压缩升压后循环使用,丙烯腈经回收处理后再使用。 ⑦经脱气后的胶浆加入凝聚剂、防老剂及其它助剂后,过滤除去凝胶,用食 盐水凝聚成颗粒胶,经水洗后挤压除去水分,再用干燥机干燥,然后包装即得成品橡胶。经干燥后的橡胶含水量应低于1%,成品丁腈橡胶一般每包重25千克。 合成丁腈橡胶使用的主要设备有:聚合釜、闪蒸塔、脱气塔、干燥箱、干燥机等。
2.1.2 丁腈橡胶的生产工艺优缺点 冷法(低温)乳液聚合的丁腈橡胶在加工性能上优于高温乳液聚合的丁腈橡胶。冷法乳液聚合工艺优点: 1、以水为分散介质,价廉安全; 2、聚合体系粘度低,易传热,反应温度易控制; 3、尤其适宜于直接使用乳胶的场合。 工艺缺点: 1、产品中留有乳化剂等,影响产品电性能等; 2、要得到固体产品时,乳液需经过凝聚、洗涤、脱水、干燥等工序,成本较高。
2.2 丁腈橡胶工艺技术进展
丁腈橡胶于1930年首先由德国进行研究,在1931年制成丁二烯与丙烯腈的共聚物,发现其具有优异的耐油、耐老化及耐磨等性能。1937年由德国I.G.Faben公司投入工业化生产,以商品名BunaN问世。1941年美国也开始大规模生产。此后不久,一些国家也相继开始生产丁腈橡胶,现在世界上已有很多国家能够生产各种牌号的丁腈橡胶。 丁腈橡胶生产工艺普遍采用乳液聚合法,也有研究溶液聚合法的。 丁腈橡胶由于分子链间作用力较强,硬度较大,故加工较困难,其中以聚合温度为30℃所制得的硬胶最不易加工,需在冷辊上预先塑化后才能操作。工业上常采用更有效地调节分子量的方法,把聚合温度降低至5℃,以减少副反应来改善它的加工性能。另一方面,丁腈橡胶还可通过与多种橡胶如氯丁橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶及合成树脂,如聚氯乙烯、酚醛树脂等共混,使性能得到改进。为了使NBR性能更加符合不同用途制品的要求,各国都相继开发生产了 具有特殊性能的NBR新品种,如氢化丁腈橡胶(HNBR)、粉末丁腈橡胶(PNBR)、羧基丁腈橡胶(XNBR)、液体丁腈橡胶等,使得NBR产品形成了系列化、功能化。 近年来,世界丁腈橡胶工业技术进展主要体现在完善聚合配方、改进聚合工艺、提高自控水平以及新产品的开发等几个方面。
2.2.1 聚合配方的完善 (1)引发剂 通常NBR高温聚合采用过硫酸盐为引发剂,低温聚合采用有机过氧化物为引发剂。使用偶氮引发剂并配以铁盐,可缩短反应时间,提高生产能力。使用过氧异丙基环己基苯为引发剂,聚合10~12h,转化率达到70%,凝聚时1%的氯化钙溶液用量减少到35 kg/t,减轻了环境污染,产品性能优良。使用新型活性化合物2-芳基二氢茚酮作为还原剂,可使反应速度提高近l倍。 (2)活化剂 在水溶液过硫酸钾、二丁基萘磺酸盐和歧化松香皂聚合配方中,向乳化剂溶液加入(按单体计)0.005%~0.15%(质最分数,下同)三乙醇胺活化剂,转化率可达80%~82%,反应器生产能力由12.6~16.5kg(/m3·h)提高到32.3kg(/m3·h),而且不必提高乳化剂的浓度,回收丁二烯不必精制即可循环利用,其原因是该活化剂对氧不敏感。使用0.2%的新型活性化合物2-芳基二氢茚二酮为活化剂,与三乙酸丙酮相比,可提高生产能力并降低生产过程的毒性。 (3)乳化剂 …… (4)调节剂 ……
2.2.2 聚合工艺的改进 荷兰Stamicarbon B.V.公司发明了一种结合丙烯腈含量高达50%的NBR连续乳液聚合工艺,聚合釜至少为2台,最好为5台,将全部丙烯腈、部分丁二烯、水、乳化剂、引发剂等助剂一起连续加入到第1台反应釜中,10℃下进行反应,将首釜聚合转化率控制在24%,分别于40%、56%、72%和82%转化率下向第2~5聚合 釜中分别连续补加丁二烯,终止、脱气、凝聚、洗涤和干燥后可获得结合丙烯腈含量为47.2%,门尼粘度为48,拉伸强度为15.6 MPa,伸长率为385%,300%定伸应力为12.1MPa以及耐环境性良好的高丙烯腈含量NBR产品。 日本…
2.2.3 新品种开发 为了使NBR性能更加符合不同用途制品的要求,世界各国都相继开发生产了具有特殊性能的NBR新产品,主要有氢化NBR(HNBR)、粉末NBR(PNBR)、羧基NBR(XNBR)、预交联NBR、极超耐寒性NBR、液体NBR、聚稳NBR以及丁腈酯橡胶等。 (1)氢化丁腈橡胶(HNBR) 氢化丁腈橡胶也称高饱和丁腈橡胶,是将乳聚丁腈橡胶粉碎溶于适当溶剂中,在贵重金属催化剂如钯的存在下,高压氢化还原而得。选择加氢反应的关键是控制氰基不氢化,仅使丁二烯单体单元产生部分氢化。氢化丁腈橡胶首先由日本Zeon公司于1975年开始研制并投入批量生产。氢化丁腈橡胶由于主链趋于饱和状态,因此除保持其优异的耐油性能外,橡胶的弹性、耐热性、耐酸性、耐老化性和物理性能均有很大的提高。如使用温度可以高达170~180℃,耐寒温度为-50至-380℃。少量C=C键的存在,使氢化丁腈橡胶仍可用硫磺硫化。丁腈橡胶为非结晶橡胶,但氢化后成为拉伸结晶性橡胶,与传统的NBR相比,不仅具有NBR的耐油、耐磨性能,而且具有优异的耐热、耐氧化和耐化学药品性能,在许多方面取代了氟橡胶或其他特种橡胶,被广泛用于汽车、油田开采、航空航天等工业领域,成为备受关注的新型材料。…… (2)羧基丁腈橡胶(XNBR) 羧基丁腈橡胶是由含羧基的单体(丙烯酸或甲基丙烯酸)和丁二烯、丙烯腈三元共聚制得的。丙烯腈单体结构单元质量分数一般在31%~40%,羧基质量分数约为2%~3%,在分子链中约100~200个碳原子中含有一个羧基。在羧基丁腈橡胶的3种结构单元中,丁二烯链段赋予分子链柔性,使聚合物具有弹性和耐寒性;丙烯腈链段主要赋予聚合物优异的耐油性能;羧基的引入可以改进其拉伸强度、撕裂强度、硬度、耐磨性、粘着性和抗臭氧老化性,特别是可以改善拉伸强 度,同时可以增加NBR极性,进一步提高其耐油性,增大与PVC、酚醛树脂等相容性。 …… (3)氯化聚醚丁腈橡胶 氯化聚醚丁腈橡胶(PNBR)又名粉末丁腈橡胶,是在一定件下,CPS与NBR在高温炼胶设备上或螺杆挤出机中加工而成的特种橡胶,其化学结构由氯化聚醚亚甲基链、少量碳碳双键和丙烯腈3部分组成,是宏观均匀体系和微观分相、界面润湿的相容体系,有着CPS链段和NBR中—CN基迭加的综合效果,它具有比普通NBR橡胶更好的耐热老化性能、耐臭氧性、耐油性、耐腐蚀性、耐磨损和高温条件下的低压缩永久变形等较好的综合性能,主要产品有密封件、封隔器、喷浆机结合板、管道衬里、电缆护套以及同步带等的耐磨件,可广泛应用于航空、航天、汽车、造船等行业。 …… (4)液体丁腈橡胶… (5)丁腈酯橡胶… (6)聚稳丁腈橡胶 聚稳丁腈橡胶是由聚合型防老剂和丁二烯、丙烯腈通过乳液共聚制得的。聚合型防老化剂是兼有防老化和聚合双功能的化合物,在聚合过程中进入二烯烃的主链成为聚合物的一部分。该胶制品在使用条件下是稳定的,防老剂不会因油溶剂和热的作用而损失,从而延长了使用寿命,并能用于条件更为苛刻的环境中。 聚稳丁腈橡胶与普通橡胶一样,具有多种硫化适应性和良好的物理机械性能,还由于防老剂的不抽出性使之表现出优异的耐老化性能。由于聚稳丁腈橡胶具有突出的耐连续老化性,在某些情况下可取代氯醚橡胶和丙烯酸酯橡胶,现在已经有商品生产。 (7)含增塑剂丁腈橡胶… (8)部分交联型丁腈橡胶 部分交联型丁腈橡胶是丙烯腈、丁二烯和第三单体如二乙烯基苯的三元共聚物。由于引第三单体产生部分交联,故加工性较好,但物理性能较差,只宜作加工助剂使用。当这种橡胶以20%~30%的比例并用于通用型丁腈橡胶中时,可大 大改善胶料压延、压出性能,而且包辊性好,胶片表面光滑,收缩小,半成品尺寸稳定,压出速度快;当以50%并用时,则压出速度可提高1倍,口型膨胀减少75%,压延收缩率也降低50%,但拉伸强度却下降30%,因此最高用量不得超过50%。根据丙烯腈含量和门尼粘度的不同,部分交联丁腈橡胶也有不同的品种,一般以高门尼者居多。 (9)耐热丁腈橡胶… (10)交替丁腈橡胶 交替丁腈橡胶是是由丁二烯单体结构单元和丙烯腈单体结构单元交替排列而成的NBR。将丙烯腈与丁二烯按1∶1比例以ALXR3和VOCl3(或TiCl4)作定向催化剂,于0℃下经悬浮聚合而成。一般丙烯腈单元质量分数为48%~49%,单体结构单元的交替度达96%~98%,几乎全部丁二烯单体结构单元(97%~100%)均呈反式-1,4结构键接,是一种分子链序列结构规整的有规立构高聚物。由于丁腈交替共聚橡胶的丙烯腈单体结构单元均匀分布在分子链内,减弱了分子链间的相互作用,提高了分子链的柔性。 研究发现,交替丁腈橡胶的玻璃化温度Tg为-15℃,玻璃化温度随交替度升高而降低,与相同丙烯腈含量的无规NBR相比,交替丁腈橡胶具有较大的拉伸强度、伸长率和回弹性,抗裂口增长性接近天然橡胶。与乳聚丁腈橡胶相比,交替丁腈橡胶链节列规整,微观结构均一,平均组成恒定,无丙烯腈微嵌段,无凝胶,可完全溶解于甲乙酮和二甲基甲酰胺。 交替丁腈橡胶能拉伸结晶,耐油性优异,机械强度好,包括蠕变、强伸和耐油性能在内的综合性能优于乳聚超高丙烯腈丁腈橡胶。交替丁腈橡胶由于结构规整,拉伸结晶,其拉伸强度和扯断伸长率大大高于超高丙烯腈丁腈橡胶。 交替丁腈橡胶是一种优异的耐油橡胶。因此,其用途与丁腈橡胶,特别是与高丙烯腈或超高丙烯腈丁腈橡胶大致相同,在某些方面还可取代丙烯酸酯橡胶。主要用途是耐油胶管、耐油衬里和垫圈、耐油膜片、耐油胶辊,耐油吸震器表盖及各种耐油杂件等。 (11)丁腈橡胶胶乳(NBRL) NBR以胶乳(NBRL)形式也被广泛应用,也是NBR重点研发的领域。NBRL主要用于耐污染、耐油脂的纸张湿边添加剂。产品包括屏敝纸带、高强度建筑用纸、