关于乳聚丁苯橡胶生产流程优化的若干研究

2023-02-03

我国生产乳聚丁苯橡胶产品时致力于研发不含亚硝胺的环保型乳聚丁苯橡胶, 应精选没有亚硝胺的环保型终止剂与助剂, 确保橡胶质量的同时必须对聚合配方进行合理调整, 增强产品转化率, 注重节能降耗, 提高生产效率。本文主要以乳聚丁苯橡胶的生产工艺流程入手, 通过采用先进高效的工艺促进乳聚丁苯橡胶生产工艺流程的优化。

一、乳聚丁苯橡胶的生产工艺流程

1. 原料准备过程

通过计量泵把规范数量的相对分子质量调节剂和苯乙烯置于管路内进行混合溶解, 然后在管路中与实际已处理的丁二烯有机混合, 再与乳化剂混合液如乳化剂、去离子水等在管路内进行混合并送至冷凝器中进行冷却, 要求冷却温度为10°再和活化剂溶液如还原剂、螯合剂等予以混合, 由第一个釜底部进入到聚合系统中, 氧化剂可直接通过第一个釜底部进入。

2. 聚合过程

系统内共涵盖八到十二台聚合釜, 通过串联操作的方式。如实际聚合至要求的转化率, 那么要在终止釜前掺入一定量的终止剂以产生终止反应。应结合门尼粘度与单体转化率对聚合反应的终点进行有效控制, 结合取样测定固体含量对转化率进行一番准确计算, 通过取样测定明确具体的门尼粘度。尽管乳聚丁苯橡胶生产中的转化率被控制在百分之六十左右, 但如果实际测定的门尼粘度与标准指标要求相一致, 转化率则满足不了规定的要求, 那么, 应及时的掺入合适的终止剂来终止反应, 从而提高门尼粘度的合格率。

3. 分离过程

首先, 丁二烯分离;将由终止釜中流出的已经被终止的胶乳液送至缓冲罐。再采用两个真空度各异的闪蒸器对还未发生反应的丁二烯予以回收。要求第一个闪蒸器应达到22到28°的操作条件, 压力应保持在0.04MPa, 由第一个闪蒸器蒸出多数丁二烯, 然后由第二个闪蒸器 (温度应控制在27°, 压力控制在0.01MPa) 将剩下的丁二烯蒸出。对回收的丁二烯进行适当的压缩液化, 然后经过冷凝除掉惰性气体, 最后投入到实际中使用。其次, 苯乙烯分离;用于脱除丁二烯的乳胶进入到苯乙烯汽提塔顶部, 通过0.1MPa的蒸汽加热塔底, 塔顶压力控制在12.9k Pa, 塔顶温度达到50℃, 苯乙烯和水蒸气通过塔顶流出, 一番冷凝之后, 苯乙烯与水分解, 将苯乙烯投入实际中循环使用。塔底获取到百分之二十的胶乳, 苯乙烯含量为<0.1%。在将苯乙烯的塔底胶乳进行减压脱出后进入混合槽中, 并和规定数量的防老剂乳液混合起来, 必要时应添加适当的充油乳液, 经过一番搅拌均匀, 最后进入到处理工段中。

二、乳聚丁苯橡胶生产工艺流程的优化

1. 现场注塑单体

现场注塑单体主要是由美国固特异公司所研发的乳聚丁苯橡胶产品新工艺。该工艺最大的优势之处就是能够降低百分之三十以上的用皂量, 而且还防止了聚合物内大量皂的存在, 将其应用到轮胎中能够使帘线具有较高的粘结性能。把采用现场注塑单体工艺制备的高相对分子质量丁苯橡胶乳液与低相对分子质量丁苯橡胶乳液混合后同时凝聚, 产生的乳聚丁苯橡胶的滚动阻力和胎面耐磨耗性能等同于溶聚丁苯橡胶的相关性能, 在抓着力等性能上要比溶聚丁苯橡胶更优。

2. 乳化剂

将精制妥尔油皂当做乳聚丁苯橡胶的乳化剂, 进一步缩短了聚合时间。为了将自由基聚合有抑制作用的含氧酸脱除, 应采用具有树脂酸与脂肪酸成分的粗制妥尔油皂在0.2到5.0k Pa与150到300℃的绝对压力条件下再一次进行蒸馏精制。

3. 调节剂

将叔壬基硫醇当做乳聚丁苯橡胶的调节剂, 能够对橡胶的门尼值合理有效控制, 采用先进的微乳化技术, 也就是把十二碳硫醇或者碳数更高的硫醇采用表面活性剂与醇类助活性剂乳化, 增强硫醇调节指数。在乳聚丁苯橡胶聚合中采用微乳化技术, 提高了叔十六碳硫醇的调节指数, 叔十二碳硫醇好石油磺酸盐随着乙醇的作用不断的搅拌混合, 产生超微分散液, 调节指数得到提高。采用此技术而制得的丁苯橡胶相对分子质量与使用相同调节指数的单一调节剂最终获取的效果一致。

4. 终止剂

当乳聚丁苯橡胶发生聚合反应时, 会经常采用二甲基二硫代氨基甲酸钠终止剂, 但其会和亚硝酸盐发生反应产生致癌物质, 严重影响到人体健康, 应摒弃该方法。采用异丙基羟胺作为终止剂, 用量为每百份单体0.05到0.20份, 聚合温度在10℃, 当转化率达到62%应掺入适当的终止剂来终止反应, 采用的掺入方式跟传统使用的掺入方式相同, 有效避免了亚硝胺的挥发。

5. 强化上中下游优化、合作、降低产品成本

通过优化化工轻油的生产、配置、运输、降低操作成本来节约丁二烯、苯乙烯等丁苯橡胶原料成本费。丁苯橡胶生产企业要对自身工艺操作不断优化, 提高产品产能、节能降耗, 保证丁苯橡胶生产成本的经济合理性。

6. 引发体系

由北京燕山石化公司研究院研发出的制备多螯合有机锂引发剂的方法, 能够让RLi (R代表的是C1-C20烷基、环烷基或者芳基) 、二乙烯基苯在极性调节剂与结构调节剂作用下出现30到90℃额的反应。二乙烯基苯可以是1, 3二乙烯基苯或者1, 4二乙烯基苯, 也可以是这两者的混合物。将钙醇盐作为引发体系能够合成反式结构含量大、乙烯基含量小、耐磨性好的溶聚丁苯橡胶。结论

综上所述可知, 采用先进高效的乳聚丁苯橡胶生产工艺对乳聚丁苯橡胶的持续稳定运转提供了重要保障。应不断加强其生产工艺流程的优化力度, 充分挖掘其潜能, 扩宽市场发展空间, 实现效益最大化目标。

摘要：乳聚丁苯橡胶与溶聚丁苯橡胶是丁苯橡胶在工业上常用的两种生产方法。其中, 乳聚丁苯橡胶在我国发展时间较长, 有着成熟的生产工艺、生产规模大, 它的产能在丁苯橡胶总产能中占到了百分之八十以上。本文首先阐述了乳聚丁苯橡胶的生产工艺流程, 其次对乳聚丁苯橡胶生产工艺流程的优化进行了分析。

关键词：乳聚丁苯橡胶,生产流程,优化