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1、摘要摘 要热塑性丁苯橡胶（SBS）是以丁二烯与苯乙烯在锂系催化剂作用下通过溶液聚合制得的高分子弹性体，SBS是一种热塑性弹性体，在常温下显示橡胶的弹性，高温下又能够塑化成型。本文从技术发展、消费状况、环境角度以及可持续发展的观点进行了建设热塑性丁苯橡胶的生产车间设计。根据对热塑性丁苯橡胶的研究和调查，从不同角度对市场、技术经济进行调查，找出一条最适合工业生产的生产线。对原料、生产方法、产品方案、设备及厂址进行了选定。关键词：热塑性丁苯橡胶 市场分析 设计计算 三废处理IAbstractAbstract Thermoplastic styrene-butadiene rubber (SBS) a
2、nd styrene butadiene based in lithium catalyst was prepared by solution polymerization polymer elastomer, SBS is a thermoplastic elastomer, at room temperature show the flexibility of rubber, high temperature they can be molded plastics. From the technological development, consumption, environment a
3、nd sustainable development point of view to building a thermoplastic styrene-butadiene rubber manufacturing plant design. Thermoplastic styrene butadiene rubber based on the research and investigation, from different angles on the market, technical and economic investigation to find out one of the m
4、ost suitable for industrial production lines. On raw materials, production methods, products, equipment & site were selected.Keyword：Thermoplastic styrene-butadiene rubber (SBS) market analysis design calculation three wastes curing.III目录目 录摘要.Abstract.第1章 绪 论11.1热塑性丁苯橡胶的结构与性能与应用11.1.1热塑性丁苯橡胶的结构与性能1
5、1.1.2热塑性丁苯橡胶SBS应用21.2热塑性丁苯橡胶国外内发展概况和需求31.2.1生产现状31.2.2进口量逐渐减小51.2.3热塑性丁苯橡胶橡胶的消费情况51.2.3.1SBS在全球的消费与需求情况51.3热塑性丁苯橡胶的发展方向61.4本设计的设计任务与内容7第二章 工艺流程的设计82.1热塑性丁苯橡胶生产技术82.2.1聚合反应机理82.1.2 聚合反应工艺92.1.3生产方法的选择92.2原料的选择102.2.1催化剂的选择102.2.2聚合溶剂的选择102.2.3其他助剂的选择112.2.4聚合条件的选择112.3生产工艺的选择122.3.1凝聚122.3.2 回收122.4工
6、艺流程及叙述132.5顺丁橡胶原料路线142.5.1丁二烯142.5.2 苯乙烯15第3章 工艺设计计算173.1设计参数173.1.1全装置工艺数据173.1.2聚合工序173.1.3凝聚工序213.1.4后处理工序213.1.5回收工序213.2计算基准223.3计算223.3.1 物料衡算223.3.2热量衡算28第4章 设备计算选型324.1 反应器体积的计算324.2釜体外形尺寸的设计324.2.1确定封头型式324.2.2确定封头与筒体的连接方式334.2.3选择长径比（H/D）334.2.4计算并选择釜体内径334.2.5计算釜体直边高度334.3其他零部件的选型344.3.1搅
7、拌装置的选型344.3.2计量泵的选型344.3.3凝聚的主要设备344.3.4后处理的主要设备35第5章 厂址选择36第6章 “三废”治理376.1“三废”治理的意义376.2 热塑性丁苯橡胶生产中“三废”的来源、组成及危害376.3 废水处理396.4废气处理406.5废渣处理406.6 热塑性丁苯橡胶生产中有害物质的最高允许含量40参考文献42Error! No text of specified style in document.第1章 绪 论1.1热塑性丁苯橡胶的结构与性能与应用1.1.1热塑性丁苯橡胶的结构与性能 热塑性丁苯橡胶（SBS）是以丁二烯、苯乙烯为单体的聚苯乙烯链段(S
8、)构成硬段和聚丁二烯链段(B)构成软段的三嵌段共聚物。是在催化剂作用下通过溶液聚合制得的高分子弹性体，分子式为：线性：a、线型SBS结构式为：b、星型SBS结构式：(装置上生产均为星型结构)式中：n1、n2、m1、m2均为正整数，x一般等于3或4（生产F502时，为2），M表示硅或锡等；Y为氢原子（0或1，但生产F502时，为(CH3)2）分子链中的聚丁二烯链段的构型：顺式-1，4(约占丁二烯总量的33%)，反式-1，4(约占丁二烯总量55%)和1，2一结构(约占丁二烯总量的12%)。SBS中聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段明显地呈现两相结构，互不相容；其中聚苯乙烯区域起交联点和补强粒子的作用，且具
9、有可塑性，即在高温下这些交联点消失，呈现塑性，温度降至常温时，这些交联又恢复，起类似硫化橡胶交联点的作用。SBS有两个玻璃化温度(Tg)，分别接近于聚苯乙烯玻璃化温度(100)和聚丁二烯的玻璃化温度(-90)。（1）结构对性能的影响：SBS的结构结构控制，这种在两个方面，即软段的结构，要尽可能的减少丁二烯1,2加成，其次要尽可能减少SB结构聚合物的发生。当SBS的软段位1,4结构的聚丁二烯时，其性能最佳。其中第一玻璃化温度Tg1约为90，相当于1,4结构的聚丁二烯橡胶的玻璃化温度，第二玻璃化温度Tg2约为100，相当于聚苯乙烯的玻璃化温度。如果软缎1，2-加成结构超过20%，则其共聚物的的橡胶
10、恶化，质量大大下降；如软缎为1,2-结构的聚丁二烯，其Tg1为04，则不能再常温下使用。在SBS热塑性橡胶中，即使SB二嵌段共聚物的含量不多（越2%），产品的抗张性能也会受到严重影响。星型SBS与线型的SBS相比较，忧郁前者的交联密度大，两厢的排列比较规整，因此在同样的条件下，其耐候性和弹性模量较高，从而可以改进抗冷流性能。再通养的分子量和相同的单体比的情况下，其熔融流动性能好，溶液粘度地；在温度升高时，其抗张强度的下降趋势远较线性的为弱。此外，星型SBS还具有较好的充油量.（2）化学性能：产品含有不饱和双键，易氧化和老化，耐氧，臭氧和紫外线辐射性能与SBR相似，遇火能燃烧。(3)物理性能：白
11、色弹性体，在常温下显示橡胶性能，高温下显软塑性，其二相分离结构决定了他有两个玻璃化温度，能在烃类，酯和酮中溶解或溶胀，在与水、醇、弱酸和弱碱接触的场合也能使用，在常温下，具有优良的拉伸度和单行，与素来噢相比，拉伸后永久变形小，屈挠和回弹性好，表面摩擦大，具有和通用硫化胶相近的摩擦系数，温度升高时，拉伸强度和硬度均降低，有优良的电性能，透气性能等。1.1.2热塑性丁苯橡胶SBS应用1.1.2.1应用上的性能优势目前，热塑性弹性体是世界产量最大、与橡胶性能最为相似的一种热塑性弹性体。目前，该系列品种中主要有4种类型，即：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）；苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物
12、（SIS）；苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）；苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物（SEPS）。SEBS和SEPS分别是SBS和SIS的加氢共聚物。 SBS苯乙烯类热塑性弹性体是热塑性弹性体中产量最大（占70%以上）、成本最低、应用较广的一个品种，是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡胶的特性，被称为“第三代合成橡胶”。与丁苯橡胶相似，SBS可以和水、弱酸、碱等接触，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等特性，成为目前消费量最大的热塑性弹性体。SBS在加工应用拥有热固性橡胶无法比拟的优势：（1）可用热塑性塑料加工设备进行加工成型
13、，如挤压、注射、吹塑等，成型速度比传统硫化橡胶工艺快；（2）不需硫化，可省去一般热固性橡胶加工过程中的硫化工序，因而设备投资少，生产能耗低、工艺简单，加工周期短，生产效率高，加工费用低；（3）加角余料可多次回收利用，节省资源，有利于环境保护。目前SBS主要用于橡胶制品、树脂改性剂、粘合剂和沥青改性剂四大应域。在橡胶制品方面，SBS模压制品主要用于制鞋（鞋底）工业，挤出制品主要用于胶管和胶带；作为树脂改性剂，少量SBS分别与聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）共混可明显改善制品的低温性能和冲击强度；SBS作为粘合剂具有高固体物质含量、快干、耐低温的特点；SBS作为建筑沥青和道路沥青的
14、改性剂可明显改进沥青的耐候性和耐负载性能。目前我国SBS的生产能力21万吨/年，而国内市场的需求则已却超过了35万吨，国内市场缺口较大，产品具有良好的市场发展前景。 a、物理机械性能。常温下SBS具有优良的拉伸强度和弹性。与塑料相比，拉伸后永久变形小，屈挠和回弹性好，表面摩擦大，具有和通用硫化胶相近的摩擦系数。温度升高时，则拉伸强度和硬度均降低。 b、热性能。由于SBS两相特征，呈现两个玻璃化温度。即使在很低的温度下仍能保持一定的柔软性，其最高使用温度则可随聚合配方的不同在一定的范围内调节。 c、耐天候和耐化学品性能。SBS的耐臭氧、氧、紫外线辐射性能与丁苯橡胶相似。许多烃类、酯和酮上能致使SBS溶解或膨胀，但SBS能在水、醇、弱酸和弱碱介质接触的场合使用。 d、电性能。SBS的电性能优良。 e、透气性。SBS的透气性优异。 f、粘度和流变性能。胶液浓度为10%的SBS粘度大约为丁苯橡胶相同浓度胶液的10%。SBS的熔融粘度随苯乙烯含量的增加而增加。当苯乙烯含量30%时熔融粘度则下降。在相同分子量时，支化的嵌段共聚物的溶液粘度和熔融粘度均较小。粘度随剪切应力和剪切速率的增加而降低。臂数越多，流动性越好。SBS与其它聚合物、油品、填充剂共混，可改善其流动性能。1.1.2.2用途主要用途有以下方面： a、制鞋业。制得的鞋底柔曲性好，穿着舒适，不易打滑，
