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1、低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺1、 丁苯橡胶简介31.1 丁苯橡胶生产方法41.2 丁苯橡胶产品性能41.3 丁苯橡胶用途41.4 丁苯橡胶包装与运输42、丁苯橡胶低温乳液聚合的合成方法52.1主要原料以及其性质52.2合成方程式53、低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺63.1工业典型配方63.2条件确定63.3低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程74、丁苯橡胶的生产工艺流程图84.1流程图介绍95、生产中应该注意的问题106、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、12138、参考文献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
2、。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 C ）聚合的，结合苯乙烯为23.5% 土的 共聚物的性质。 SBR-1500 是通用污染型软丁苯橡胶的最典型品种。聚合时采用 松香酸和脂肪酸的混合酸皂为乳化剂，生胶的粘着性和加工性能均优。硫化胶的 耐磨性能、拉伸
3、强度、撕裂强度和耐老化性能较好。 SBR-1500 是通用非污染型 软丁苯橡胶的最典型品种，聚合时采用松香酸和脂肪酸的混合皂作为乳化剂，其 性能与 SBR-1500 相当，有良好的拉伸强度、耐磨耗和屈挠性能， SBR-1712 是 一种填充高芳香烃油 37.5 份（ 100 份纯胶）的软丁橡胶的污染性品种。它具 有优良的粘着性、耐磨性和可加工性以及价格便宜等优点。丁苯橡胶是产量最大 的通用合成橡胶，有乳聚丁苯橡胶 、溶聚丁苯橡胶。丁苯生胶是浅黄褐色弹性 固体，密度随苯乙烯含量的增加而变大，耐油性差，但介电性能较好；生胶抗拉 强度只有20-35 千克力/平方厘米，加入炭黑补强后，抗拉强度可达25
4、0-280千 克力/平方厘米；其黏合性、弹性和形变发热量均不如天然橡，但耐磨性、耐自 然老化性、耐水性、气密性等却优于天然橡胶，因此是一种综合性能较好的橡 胶。丁苯橡胶是橡胶工业的骨干产品，它是合成橡胶第一大品种，综合性能良好， 价格低，在多数场合可代替天然橡胶使用，主要用于轮胎工业，汽车部件、胶管、 胶带、胶胶鞋、电线电缆以及其它橡胶制品。丁苯橡胶 Emulsion-polymerized styrene butadiene rubber （E-SBR） 生产方法 由 1，3-丁二烯与苯乙烯共聚而得的高聚物，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
5、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。产品性能 常温下为白色固体或透明无悬浮物液体，有微芳香味，是一种性能上 更优于工业直链烷基苯的洗涤剂产品原料。以其为原料衍生的表面活性剂产品， 性能优良，生物降解性能好，耐硬水，皮肤感觉柔和，脱脂力小，更适合低温洗 涤，在低温仍有卓越的去污能力。用途 SBR-1500 广泛用于以炭黑为补强剂和对颜色要求不高的产品，如轮胎胎面、翻胎胎面、输送带、胶管、模制品和压出制品等。SBR-1502广泛用于颜色
6、鲜艳 和浅色的橡胶制品，如轮胎胎侧、透明胶鞋、胶布、医疗制品和其他一般彩色制 品等。SBR-1712广泛用于乘用车轮胎胎面胶，轮胎胎面胶、输送带、胶管和一 般黑色橡胶制品等。包装与储运SBR-1500和SBR-1502,内包装为一层聚乙烯薄膜，外包装为聚丙烯 涂膜编织袋。每袋净重35kg0.5kg。应存放在干燥、通风、清洁和温度不高于 室温的仓库中。贮存时应避免污染、雨淋、水浸和太阳光直射。在运输过程中， 不得曝晒在阳光下，不能混入杂物；不得与易燃品、油污品等堆放在一起。运输 车厢应保持清洁，避免包装破损和杂物混入，敞车运输要盖防雨布。本产品保质 期为两年丁苯橡胶低温乳液聚合的合成方法一、主要
7、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，熔点一108.9C，沸点一4.5C。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。 1， 3-丁二烯主要由丁烷、丁烯脱氢，或碳四馏分分离而得。2、苯乙烯沸点145.2C 冰点-30.628C闪
8、点（闭杯）30C30C时 nD =1.5414Tc=374.4CPc =3.947MPa粘度=0.725（25C）蒸发潜热:84.69 cal/g（145C）苯乙烯是无色液体，沸点145C,难溶于水，能溶于甲醇、乙醇及乙醚等溶剂中。 能自聚生成聚苯乙烯（PS）树脂，也很容易与其它含双键的不饱和化合物共聚。 聚合反应：hCH2 = CHCH = CH2 + nCH2 = CHC6H5 1,3-butadienestyrene二、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
9、%，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 ： 1.051 ： 1.8 （物质的量的比），而高温乳液 聚合则为1 ： 2.01 ： 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%
10、15%的NaOH溶液于30C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5C或更低温度下（一10C一18C ）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 K2S2O8 为引发剂，反应温 度为50C，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
11、。反应 时间控制在712h，反应过快会造成传热困难。（ 3）低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程 用计量泵将规定数量的相对分子质节剂叔十烷基硫醇与苯乙烯在管路 中混合溶解，再在管路中与处理好的丁二烯混合。然后与乳化剂混合液（乳 化剂、去离子水、脱氧剂等）等在管路中混合后进入冷却器，冷却至10C。 在与活化剂溶液（还原剂、螯合剂等）混合， 从第一个釜的底部进入聚合系 统，氧化剂直接从第一个釜的底部直接进入。聚合系统由812 台聚合釜组成， 采用串联操作方式。当聚合当到规定转化率后，在终止釜前加入终止剂 终止 反应。聚合反应的终点主要根据门尼粘度和单体转化率来控制，转化率是根据 取样测定 固体含量来计
12、算，门尼粘度是根据产品指标要求实际取样测定来确 定。虽然生产中转化率控 制在60%左右，但当所测定的门尼粘度达到规定指标 要求，而转化率未达到要求时，也就 加终止齐终止反应，以确保产物门尼合 格c DdoLr闪黒cbLrE器|c y水 废d箱t4ff B絮凝槽坦 充-防老剂槽合混流程图介绍 从终止釜流出的终止后的胶液进入缓冲罐。然后经过两个不同真空度的 闪蒸器回收未反应的丁二烯。第一个闪蒸器的操作条件是2228C，压力 0.04MPa,在第一个闪蒸器中蒸出 大部分丁二烯；再在第二个闪蒸器中（温 度27 C，压力0.03MPa）蒸出残存的丁二烯。回收的丁二烯经压缩液化， 再冷凝除去惰性气体后循环
13、使用。脱除丁二烯的乳胶进入苯乙烯 汽提塔（高 约10m,内有十余块塔盘）上部，塔底用O.IMPa的蒸汽直接加热，塔顶压力为 12.9kPa,塔顶温度50C，苯乙烯与水蒸汽由塔顶出来，经冷凝后，水和苯乙 烯分开，苯乙烯循环使用。塔底得到含胶20%左右的胶乳，苯乙烯含量V0.1%。经减压脱出苯乙烯的塔底胶乳进入混合槽，在此与规定数量的防老剂乳液 进行混合，必要时加入充油乳液，经搅拌混合均匀后，送入后处理工段。 混合好的乳胶用 泵送到絮凝器槽中，加入24%26%食盐水进行破乳而形成浆状物， 然后与浓度0.5%的稀硫酸混合后连续流入胶粒化槽，在剧烈搅拌下生成胶粒， 溢流到转化槽以完成乳化剂转化为游离酸
14、的过程，操作温度均为55C左右。从转化槽中溢流出来的胶粒和清浆液经振动筛进行过滤分离后，湿胶粒进 入洗涤槽用清浆液和清水洗涤，操作温度为4060Co洗涤后的胶粒再经真 空旋转过滤器脱 除一部分水分，使胶粒含水低于20%，然后进入湿粉碎机粉碎 成550mm的胶粒，用空 气输送器送到干燥箱中进行干燥。干燥箱为双层履带式，分为若干干燥室分别控制加热 温度，最高为90C，出口处为70C。 履带为多孔的不锈钢板制成，为防止胶粒粘结，可以 在进料端喷淋硅油溶液 胶粒在上层履带的终端被刮刀刮下落入第二层履带继续通过干燥室 干燥。干 燥至含水V 0.1%。然后经称量、压块、检测金属后包装得成品丁苯橡胶。生产中
15、注意的问题聚合釜的传热问题由于低温乳液聚合的温度要求在5C左右，因此，对聚合 釜的冷却 效率要求很高，工业生产中多采用在聚合釜内安装垂直管式氨蒸发 器的方法进行冷却。如图 所示。聚合釜搅拌器转速为105120r/min。单体回收中的问题 在闪蒸过程中，为防止胶乳液沸腾产生大量气泡，需要 加入硅油或 聚乙二醇等消泡剂，并采用卧式闪蒸槽以增大蒸发面积。在脱苯乙 烯塔中容易产生凝集物而 造成堵塞筛板降低蒸馏效率，因此要定期清洗粘附 在器壁上聚合物。为了防止在回收系统产 生爆聚物，而采用药剂处理或加入亚硝酸钠、碘、硝酸等抑制剂丁苯橡胶的结构、性能及用途1 丁苯橡胶的结构却结构卫支化!Mn 1HPps,J低温乳高温乳作蹄门中等釦1000001000004-67.5p23.5+J23.4 p9.5 p16.6 p55 46.3 p12 13.7p大分子宏观结构包括：单体比例、平均
