丁苯橡胶论文
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低温乳液聚合丁苯橡摘要丁苯橡胶是一种广泛使用的橡胶产品,其主要分为乳液丁苯橡胶、溶液丁苯橡胶和热塑性丁苯橡胶。
目前丁苯橡胶的生产主要以乳液聚合工艺为主。
本设计即是对低温乳液聚合丁苯橡胶生产进行的工艺设计,其主要目的是熟悉并了解丁苯橡胶的聚合原理和工艺流程。
本文就对乳液聚合的聚合原理和工艺流程及其需注意事项进行了分析。
关键词:丁苯橡胶乳液聚合聚合原理AbstractThe Styrene-Co-Butadiene Rubber is one kind of the widely used rubber products,which is mainly divided into sucking E-SBR, S-SBR and SBS. At present the sucking E-SBR manufacture technology of low temperature serves as the chief method to produce it. It focuses on the forming principle ,aggregate formula and process flow of emulsion polymerization.引言丁苯橡胶( SBR) 是丁二烯和苯乙烯的无规共聚物, 是合成橡胶中工业化最早、产耗量最大的胶种,被大量用于制造各种汽车轮胎、胶管、运输带及胶鞋制品。
目前, 工业上丁苯橡胶的生产方法主要采用乳液聚合和溶液聚合两种方法。
乳液聚合生产工艺成熟, 生产规模大, 其生产能力约占SBR 总生产能力的80% 以上。
而低温乳液聚合方法又占乳聚丁苯橡胶生产的90% 以上。
20世纪60年代中后期,乳液聚合丁苯橡胶(E-SBR)的生产技术日臻成熟,生产工艺基本定型。
尔后朝着改进工艺、提高自动控制水平和生产装置大型化方向发展,目前已达到相当先进的水平。
本文综述了E-SBR的制备技术及其改性与延伸加工技术。
浅谈丁苯橡胶的合成工艺及发展摘要:橡胶增强剂类型、应用量的选择都会直接影响到增强剂与橡胶材料之间的融合效果。
不同类型的橡胶材料进行调配以及添加不同量的橡胶增强剂,然后对其性能进行状态表征和性能测试,有利于相关的技术人员对增强剂应用效果进行把握。
另外,丁苯橡胶材料应用性能也可基于实验结果进行分析。
在实践应用中,只有经过了前期的实验研究和对比分析,才能够选择适当的增强剂类型,达到对橡胶进行补强,提升橡胶应用质量。
研究人员可对比观察几种不同类型的原材料,并且对实验数据进行分析明确,以便为后续的筛选应用提供参考。
关键词:丁苯橡胶;合成工艺;发展引言橡胶制品承载着现代社会和工业的工作,伴随着人们日常生活的方方面面。
随着中国经济社会的快速发展,对橡胶的需求量不断增加,对其质量和性能的要求也越来越高。
合成橡胶因其合成材料和产品特性的多样性而在市场上和用户中得到广泛认可。
近年来,合成橡胶领域的工艺创新和产品开发取得了丰硕的成果,促进了人类社会健康、安全、环保的发展。
1丁苯橡胶(SBR)2018年,中国SBR产能为179万台。
每年吨,其中146万吨。
与2011年相比,年产量增加了32.1%,是同期全球ESBR产能增速的三倍。
可溶性聚丁二烯(SSBR)的产能为332,000。
每年吨,增长率为37.1%,是同期全球SSBR产能增长的一半。
由于中国对高品质SBR品牌的需求和供应能力的快速增长,SBR产品的自给率自2011年以来逐渐下降到72.8%。
中国SBR主要用于生产汽车轮胎,动力轮胎,橡胶管,胶带,橡胶鞋以及抗震和防水橡胶制品。
近年来,中国轮胎生产占SBR总消费量的70.5%,鞋类行业占9.5%。
2丁苯橡胶按照合成方法的分类在工业生产中常用乳液聚合和溶液聚合,其产品有乳液聚丁基橡胶和溶液聚丁基橡胶(SSBR)。
乳化聚丁基橡胶在生产中占据第一位。
该工艺主要采用5°C低温聚合和50°C高温聚合两种不同的温度聚合反应,其中低温聚合法被广泛采用。
丁苯橡胶基复合发泡材料的制备与性能研究聚氨酯(PU)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是广泛使用的发泡材料基体。
PU 发泡材料性能优异,但其加工过程需以含异氰酸酯的预聚体为原料进行液相发泡,原料毒性大、易挥发,从而造成大气污染,且成本昂贵。
EVA成本低,但其使用性能差,常用于中低端产品。
因此,开发一种性能优异、价格便宜、普适性高的发泡材料具有重要意义。
丁苯橡胶(SBR)力学性能优异,成本低廉,可利用传统工艺发泡,但作为主体制备发泡材料却鲜见报道,这是因为SBR发泡材料存在缺陷,一方面,该发泡材料易收缩,即收缩率和后收缩率大、尺寸稳定性差;另一方面,门尼黏度大,不易于橡胶发泡材料的注射加工。
针对上述科学问题本论文将从以下内容进行研究:(1)对SBR发泡材料的配方进行研究。
采用正交试验设计和单因素设计的方法,分别讨论了发泡剂、交联剂和添加助剂对SBR发泡材料性能的影响规律。
通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、拉曼光谱测试仪等检测手段分析了两种交联剂(S和DCP)的协同作用对降低SBR发泡材料门尼黏度和收缩率的影响机理,首次提出了SBR在S和DCP交联体系中的双交联过程,制备的SBR发泡材料门尼黏度和收缩率分别为23.4和2.25%,同时也使得抗张强度、断裂伸长率和撕裂强度分别增加到3.475 MPa、54.63 N/mm和1.78×103%。
(2)通过机械熔融共混法制备了SBR/EVA共混基体胶,采用SEM、FTIR、DSC 和流变仪分别对共混基体胶的相容性和共硫化特性进行了表征。
结果表明:SBR 与EVA的相容性随着EVA含量的增加而增加,主要是因为SBR分子链上的活泼氢与EVA分子链上的羧基氧形成的氢键作用。
(3)通过模压法制备SBR/EVA复合橡胶发泡材料,研究了EVA含量对SBR/EVA 复合发泡材料的形貌、收缩性和尺寸稳定性的影响规律,分析了在S和DCP都存在的条件下,SBR与EVA分子链之间发生交替交联过程以及EVA在复合体系中起骨架支撑的作用,制备的SBR/EVA复合发泡材料的收缩率、后收缩率和门尼黏度分别达到1%、15%和20.4。
《封闭聚氨酯改进丁苯橡胶金属(钢)热硫化粘合剂性能的研究》一、引言随着现代工业的不断发展,对橡胶与金属(如钢)的粘合技术要求越来越高。
丁苯橡胶因其良好的物理性能和加工性能,在橡胶与金属的粘合领域有着广泛的应用。
然而,丁苯橡胶在高温环境下易出现性能下降的问题,尤其是与金属热硫化粘合时,其粘合强度和耐热性常常达不到使用要求。
因此,研究如何改进丁苯橡胶金属热硫化粘合剂的性能变得尤为重要。
本文针对封闭聚氨酯(CPUR)的改性效果进行了深入探讨,分析其对于改善丁苯橡胶金属热硫化粘合剂性能的作用。
二、封闭聚氨酯(CPUR)简介封闭聚氨酯是一种具有优良弹性和耐热性的高分子材料,广泛应用于各种密封材料和粘合剂中。
封闭聚氨酯在特定条件下可进行解封反应,产生高度交联的聚氨酯网络结构,具有优良的粘附性能和抗老化性能。
三、封闭聚氨酯改性丁苯橡胶金属热硫化粘合剂的研究方法1. 材料准备:选取丁苯橡胶、封闭聚氨酯、硫化剂等原材料。
2. 制备工艺:将丁苯橡胶与封闭聚氨酯按照一定比例混合,加入适量的硫化剂和其他添加剂,通过热硫化工艺制备出改性后的粘合剂。
3. 性能测试:对改性前后的粘合剂进行一系列性能测试,包括拉伸强度、剥离强度、耐热性等。
四、封闭聚氨酯对丁苯橡胶金属热硫化粘合剂性能的影响经过一系列的实验测试,我们发现封闭聚氨酯的引入可以显著提高丁苯橡胶金属热硫化粘合剂的各项性能。
具体表现在以下几个方面:1. 拉伸强度:改性后的粘合剂在拉伸过程中表现出更高的拉伸强度,说明封闭聚氨酯的加入增强了粘合剂的抗拉性能。
2. 剥离强度:改性后的粘合剂在剥离过程中表现出更强的剥离强度,说明其与金属表面的粘附力得到了显著提高。
3. 耐热性:改性后的粘合剂在高温环境下表现出更好的耐热性能,其性能下降幅度明显低于未改性的丁苯橡胶金属热硫化粘合剂。
五、结论通过五、结论通过对封闭聚氨酯改性丁苯橡胶金属(钢)热硫化粘合剂的研究,我们得出了以下结论:1. 封闭聚氨酯的引入显著改善了丁苯橡胶金属热硫化粘合剂的各项性能。
SIS充油热塑丁苯橡胶的结构与性能关系研究概述:SIS充油热塑丁苯橡胶是一种特殊的橡胶材料,通过向其添加一定量的石油沥青、沥青油等物质来改善其性能。
本文将重点研究SIS充油热塑丁苯橡胶的结构与性能之间的关系,包括结构对性能的影响以及性能随充油量的变化情况。
引言:SIS充油热塑丁苯橡胶是一种由丁苯橡胶和热塑性弹性体共混而成的材料。
它具有良好的热塑性和弹性,常被用于制作胶粘剂、密封胶和涂层等。
然而,这种材料的性能可以通过向其添加石油沥青等充油物质进行改善,从而使其具有更优异的性能。
因此,研究SIS充油热塑丁苯橡胶的结构与性能关系具有重要的理论和实际意义。
结构对性能的影响:SIS充油热塑丁苯橡胶的性能主要与其结构有关。
首先,在结构上,SIS充油热塑丁苯橡胶具有相对规则的线性结构,这使得它具有较高的拉伸强度和弹性模量。
其次,充油物质的添加使得橡胶分子之间形成了聚集,从而形成了一种三维立体结构,这使得SIS充油热塑丁苯橡胶具有更强的粘附性和耐磨性。
此外,SIS充油热塑丁苯橡胶中的充油物质会填充橡胶分子之间的空隙,使得材料更加致密,从而提高了其抗渗透性和抗热老化性能。
性能随充油量的变化情况:SIS充油热塑丁苯橡胶的性能还受到充油量的影响。
首先,随着充油量的增加,材料的硬度和强度会逐渐增加。
这是因为充油物质的添加增加了材料的密实性,使其分子之间的相互作用增强。
其次,充油量的增加会增加材料的粘附性和拉伸能力。
充油物质填充了橡胶分子之间的空隙,增加了它们之间的接触面积,从而提高了粘附性能。
此外,充油量的增加还会使得材料更加柔软和延展,从而增加了其拉伸能力。
结论:通过对SIS充油热塑丁苯橡胶的结构与性能关系的研究,我们可以得出以下结论:1. SIS充油热塑丁苯橡胶的性能主要与其结构有关,包括线性结构和三维立体结构。
2. 充油物质的添加能够改善SIS充油热塑丁苯橡胶的性能,包括粘附性、耐磨性、抗渗透性和抗热老化性能。
吉林化工学院材料科学与工程学院毕业设计文献综述年产3万吨丁苯橡胶装置聚合及后处理工段工艺设计30,000 tons of styrene polymerization and post-processing device sectionprocess design学生姓名:学生学号:专业班级:指导教师:职称:起止日期:吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology目录绪论 (1)第一章丁苯橡胶的分类 (2)1.1 分类 (2)1.1.1乳液聚合丁苯橡胶 (2)1.1.2溶液聚合丁苯橡胶 (3)第二章丁苯橡胶的成分 (4)第三章丁苯橡胶的结构 (4)3.1 微观结构 (4)3.1.1结合苯乙烯含量 (4)3.1.2 两种单体的序列结构及丁二烯的键合方式 (4)3.2 分子量及聚集态结构 (5)第四章丁苯橡胶的性能 (5)4.1 丁苯橡胶的物理性能 (5)4.1.1具有较好的弹性 (5)4.1.2丁苯橡胶是非自补强橡胶 (5)4.1.3 丁苯橡胶的耐磨性能优于天然橡胶 (5)4.1.4 丁苯橡胶耐龟裂性能 (6)4.1.5 丁苯橡胶的抗湿滑性 (6)4.1.6 丁苯橡胶的电性能及介质性能 (6)4.2 丁苯橡胶的化学性 (6)第五章丁苯橡胶的加工工艺 (7)5.1丁苯橡胶胶料的配合技术 (7)5.1.1硫化体系 (7)5.1.2补强与填充体系 (7)5.1.3 防护体系 (8)5.1.4 增塑剂 (8)5.2 丁苯橡胶胶料的加工 (8)第六章丁苯橡胶的用途 (8)参考文献 (9)绪论丁苯橡胶(SBR)是苯乙烯和丁二苯的共聚物,按聚合方法可分为乳液聚合丁苯橡胶和溶液聚合丁苯橡胶。
丁苯橡胶的加工性能和物理性能接近天然橡胶,可与天然橡胶共混,作为制造轮胎和其它橡胶制品的原料。
丁苯橡胶是最早工业化的合成橡胶。
20世纪20年代,德国I.G.Farben公司在致力于改进乳液法聚丁二烯物理性质时用苯乙烯作为第二单体与丁二烯共聚,从而产生了乳聚丁苯橡胶这一新胶种。
充油丁苯橡胶的剥离性能研究摘要:充油丁苯橡胶是一种常见的橡胶材料,在工业生产中广泛应用。
为了探究充油丁苯橡胶在实际应用环境中的剥离性能,本研究通过实验方法对不同条件下的剥离性能进行了详细研究。
实验结果表明,充油丁苯橡胶在受到不同温度、湿度和剥离速度等因素影响时,其剥离性能存在显著差异。
研究结果可为今后改进充油丁苯橡胶的剥离性能提供科学依据。
1. 引言充油丁苯橡胶是一种由丁苯橡胶和油剂混合而成的复合材料。
其优异的物理性能和化学稳定性使其在许多领域得到广泛应用,例如汽车制造、建筑材料和航空航天工业等。
然而,在某些特定情况下,如高温、高湿度环境下,充油丁苯橡胶可能会因为剥离性能不佳而导致失效。
为了了解充油丁苯橡胶的剥离性能和其影响因素,本研究对其进行了详细研究。
2. 实验方法2.1 实验材料本实验选取了常见的充油丁苯橡胶材料作为研究对象,并采用标准样品进行实验。
在实验过程中,保持所有样品的尺寸和形状相同,以消除其他因素对剥离性能的影响。
2.2 实验步骤在实验中,我们首先将样品固定在试验设备上,并通过拉拔试验进行剥离。
实验过程中,我们分别考察了不同温度、湿度和拉拔速度对剥离性能的影响。
通过改变这些实验条件,我们可以获取不同条件下的剥离力和剥离力与剥离速度之间的关系。
3. 实验结果通过对实验数据的整理与分析,我们得到了以下结论:3.1 温度对剥离性能的影响实验结果表明,随着温度的升高,充油丁苯橡胶的剥离力逐渐增加。
这是因为在高温条件下,橡胶材料的柔韧性减弱,分子间的相互吸引力增加,导致剥离力的增加。
3.2 湿度对剥离性能的影响湿度对剥离性能的影响较为复杂。
当湿度较低时,充油丁苯橡胶的剥离力较大,这是因为低湿度会导致橡胶材料表面的水分蒸发,从而增加表面的黏附力。
然而,当湿度过高时,橡胶材料的剥离力会降低,这是因为过高的湿度会导致油剂在橡胶材料中的扩散,从而降低了剥离力。
3.3 拉拔速度对剥离性能的影响实验发现,拉拔速度对剥离性能有显著影响。
丁苯橡胶摘要:丁苯橡胶( SBR) 是以丁二烯和苯乙烯为单体, 是目前世界上产量最高, 消费量最大的通用合成橡胶( SR) 品种。
它采用自由基引发的乳液聚合或阴离子溶液聚合工艺而得的,工业上多采用乳液聚合法。
本文将介绍丁苯橡胶的发展概况、结构、性能各种聚合方法、影响因素及聚合方法的比较等,对其生产工艺和工艺条件控制进行详细探讨,最后对其国内外的供需现状和发展前景做出简单探讨。
借以本文使自己对丁苯橡胶的生产工艺有个全局性的认识和把握。
关键词丁苯橡胶、低温乳液聚合、溶液聚合、生产工艺、工艺条件控制、聚合方法比较发展概况丁苯橡胶最早开发始于1913年,1964年美国Phillips公司用锂引发剂实现了丁苯橡胶的工业化生产,美国Fire Store公司同年开发出以锂为引发剂的异戊二烯聚合技术,于1969年实现了工业化生产。
2000年,世界总产能力已达3800kt/a,总需求量为3400kt/a。
其中溶聚丁苯橡胶在美国、西欧和日本的消费比例分别占丁苯橡胶的27%、30%、33%。
2000年国内总产能力可达430kt/a,需求量为407kt/a,2005年为540kt/a,2010年为730kt/a,需求在快速增加,特别是溶聚丁苯橡胶具有广阔的发展与应用前景。
理化性能丁苯橡胶的数均分子量为(1.5-4)X105重均分子量为(2-10)X105,通用丁苯橡胶的玻璃化温度为-55摄氏度。
丁苯橡胶的物理机构性能,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。
正文1.1 丁苯橡胶的分类丁苯橡胶品种繁多,如按聚合方法、聚合温度、辅助单体含量及充填剂等的不同,丁苯橡胶简分为下列几类。
①按聚合方法和条件分类可以分为乳液聚丁苯橡胶和溶液聚丁苯橡胶;乳聚丁苯橡胶开发历史悠久, 生产和加工工艺成熟, 应用广泛, 其生产能力、产量和消耗量在丁苯橡胶中均占首位。
丁苯橡胶摘要:丁苯橡胶( SBR) 是以丁二烯和苯乙烯为单体, 是目前世界上产量最高, 消费量最大的通用合成橡胶( SR) 品种。
它采用自由基引发的乳液聚合或阴离子溶液聚合工艺而得的,工业上多采用乳液聚合法。
本文将介绍丁苯橡胶的发展概况、结构、性能各种聚合方法、影响因素及聚合方法的比较等,对其生产工艺和工艺条件控制进行详细探讨,最后对其国内外的供需现状和发展前景做出简单探讨。
借以本文使自己对丁苯橡胶的生产工艺有个全局性的认识和把握。
关键词丁苯橡胶、低温乳液聚合、溶液聚合、生产工艺、工艺条件控制、聚合方法比较发展概况丁苯橡胶最早开发始于1913年,1964年美国Phillips公司用锂引发剂实现了丁苯橡胶的工业化生产,美国Fire Store公司同年开发出以锂为引发剂的异戊二烯聚合技术,于1969年实现了工业化生产。
2000年,世界总产能力已达3800kt/a,总需求量为3400kt/a。
其中溶聚丁苯橡胶在美国、西欧和日本的消费比例分别占丁苯橡胶的27%、30%、33%。
2000年国内总产能力可达430kt/a,需求量为407kt/a,2005年为540kt/a,2010年为730kt/a,需求在快速增加,特别是溶聚丁苯橡胶具有广阔的发展与应用前景。
理化性能丁苯橡胶的数均分子量为(1.5-4)X105重均分子量为(2-10)X105,通用丁苯橡胶的玻璃化温度为-55摄氏度。
丁苯橡胶的物理机构性能,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。
正文1.1 丁苯橡胶的分类丁苯橡胶品种繁多,如按聚合方法、聚合温度、辅助单体含量及充填剂等的不同,丁苯橡胶简分为下列几类。
①按聚合方法和条件分类可以分为乳液聚丁苯橡胶和溶液聚丁苯橡胶;乳聚丁苯橡胶开发历史悠久, 生产和加工工艺成熟, 应用广泛, 其生产能力、产量和消耗量在丁苯橡胶中均占首位。
溶聚丁苯橡胶是兼具多种综合性能的橡胶品种, 其生产工艺与乳聚丁苯橡胶相比, 具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点, 是今后的发展方向。
乳液聚丁苯橡胶又可以分为高温乳液聚合丁苯橡胶和低温乳液聚合丁苯橡胶,后者应用较广,前者趋于淘汰。
在生产工艺上,乳液聚合丁苯橡胶更加成熟,因此本文主要介绍低温乳液聚合生产丁苯橡胶的生产工艺。
②按填料品种分类可以分为充炭黑丁苯橡胶、充油丁苯橡胶和充炭黑充油丁苯橡胶等。
③按苯乙烯含量分类丁苯橡胶—10、丁苯橡胶—30、丁苯橡胶—50等,其中数字为苯乙烯聚合时的含量(质量),最常用的是丁苯橡胶—301.2丁苯橡胶的结构典型丁苯橡胶的结构特征如下表:典型丁苯橡胶的结构特征①大分子宏观结构包括单体比例、平均相对分子质量及分布、分子结构的线性或非线性,凝胶含量等。
②微观结构主要包括丁二烯链段中顺式—1,4、反式—1,4和1,2—结构(乙烯基)的比例,苯乙烯、丁二烯单元的分布等。
③无定形聚合物因掺杂有苯乙烯链节,所以丁苯橡胶的主体结构不规整,不易结晶。
④丁二烯的微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大在丁苯橡胶硫化时,丁二烯链节中顺式—1,4和反式—1,4两种结构会发生异构而相互转化,最后可达到一个平衡态。
又在低温丁苯和高温丁苯中1.2—丁二烯链节的含量相差不太大.所以丁二烯微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大。
⑤苯乙烯含量与玻璃化转变温度丁苯橡胶的玻璃化温度取决于苯乙烯均聚物的含量。
乙烯基的含量越低,玻璃化温度越低。
可以按需要的比例从100%的丁二烯(顺式、反式的玻璃化温度都是-100℃)调够到100%的聚苯乙烯(玻璃化温度为90℃)。
玻璃化温度对硫化橡胶的性质起重要作用,大部分乳液聚合丁苯橡胶含苯乙烯为23.5%,这种含量的丁苯橡胶具有较好的综合物理机械性能。
⑥低温丁苯橡胶性能优于高温丁苯橡胶高温(50℃)聚合时.支化较严重.凝胶物含量较高;在同等分子量下.分子量分布较宽。
低温聚合下由于它的分子量分布较窄,硫化时不被硫化的低分子量部分较少,可均匀硫化.从而使交联密度较高。
故由低温丁苯橡胶所得硫化胶的物理机械性能(如拉伸强度、弹性及加工性)均较高温丁苯为优。
1.3 丁苯橡胶的性能及应用1.3.1 乳液丁苯橡胶丁苯橡胶(生胶)外观是浅黄褐色的弹性体.分子量为15—20万(渗透压法),它的密度与Tg则随生胶中苯乙烯含量而改变。
①乳液丁苯橡胶与天然橡胶的对比丁苯生胶的介电性能、对氧及热的稳定性均比天然橡胶好。
但是它的粘结性不好,可塑性低,所以不易加工。
若用硫黄硫化时,它的硫化速度比天然橡胶慢,故须加入较多的硫化促进刑。
丁苯橡胶硫化后的硫化胶中,若加有炭黑补强剂,其强度可大大增加。
它的弹性、耐磨性、耐老化性能均可超过天然橡胶;耐酸性、耐碱性、介电性及气密性与天然橡胶相似。
但是大分子结构中含有苯环,滞后损失大,动恋变形时发热量大,由制造的轮胎使用寿命较短。
②乳液丁苯橡胶的应用大多数场合下可代替天然橡胶使用,主要用于汽车轮胎及各种工业橡胶制品。
含苯乙烯较少的丁苯橡胶,可用作耐寒橡胶制品;苯乙烯含量高者,则制作硬质橡胶制品。
1.3.2 溶液丁苯橡胶丁二烯与苯乙烯在有机溶剂中用有机锂化合物作引发剂进行阴离子共聚反应所得的弹性体,称为溶液聚合丁苯橡胶(S—SBR),或溶液丁苯。
溶液丁苯具有多种结构,能制取各种类型的橡胶制品。
按丁二烯苯乙烯两种单体共聚结合的方式,它可分为无规共聚型及嵌段共聚型,前一类为通用型合成橡胶,用于轮胎、鞋类和工业橡胶制品。
后一类为热塑性弹性体,用于鞋类及其他工业制品。
溶液丁苯和乳液丁苯一样,也可充油或充炭黑得到相应的充油或充炭黑的溶液丁苯橡胶。
2.丁苯橡胶的生产原理2.1 主要原料①1,3—丁二烯1,3一丁二烯的结构式为: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,相对分于质量为54.09。
相对密度0.6211,熔点-108.9℃,沸点-4.5℃。
有特殊气味,有麻醉性,特别刺激黏膜。
容易液化,易溶于有机溶剂。
性质活泼,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。
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、合成树脂等的主要原料。
1,3一丁二烯主要由丁烷、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℃,密度为900kg/m3,沸点为145~146℃。
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%。
2.2 丁苯橡胶乳液聚合的配方典型低温乳液聚合生产丁苯橡胶配方2.3 合成原理①乳液聚合丁苯橡胶的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。
其反应式与产物结构式为:在典型的低温乳液聚合共聚物大分于链中顺式约占9.5%,反式约占55%,乙烯基约占12%。
如果采用高温乳液聚合,则其产物大分于链中顺式约占16.6%,反式约占46.3%,乙烯基约占13.7%。
②详细生产机理——配方中各组分的作用及有关化学反应I:链引发反应如果以RO.代表初级自由基,以M1代表单体丁二烯,M2代表单体苯乙烯,形成单体自由基的反应可表示如下:RO. + M1→ROM1.RO. + M2 →ROM2.由链引发反应可知,随着引发剂氢过氧化异丙苯的分解,体系中OH-含量升高,导致体系的pH值升高。
而OH-与体系中的Fe2+ 的反应又会生成Fe(OH)2沉淀Fe2+ +2 OH-== Fe(OH)2↓(a)螯合剂EDTA的使用为了防止产生的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Fe2+生成水溶液性螯合物EDTA-二钠盐与Fe2+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Fe2+的存在,而又不生成Fe(OH)2沉淀。
(b)雕白粉的使用由链引发反应可知,Fe2+经氧化后变成Fe3+,Fe3+呈棕色,如果其浓度较高将影响丁苯橡胶的色泽。
为了减少Fe3+的浓度,工业上使用雕白粉(甲醛-亚硫酸氢钠二水合CH2O.NaHSO3.2H2O)作为二级还原剂,使Fe3+还原为Fe2+。
4 Fe3+ + 2CH2O.NaHSO3.2H2O → 4 Fe2+ + 2HCOOH + Na2SO4 + H2SO4 + 8H+由于消耗了二级还原剂雕白粉,硫酸亚铁的用量显著减少。
(c)脱氧剂——保险粉的使用保险粉(连二亚硫酸钠二水合物Na2S2O4.2H2O)称为脱氧剂,其能与水中的溶解氧反应2Na2S2O4.2H2O + O2 + 2H2O →2 Na2SO4 + 2 H2SO4 + 8 H+水中的溶液氧在低温下是阻聚剂,加入保险粉能保证聚合反应正常进行。
II:链增长反应ROM1.+ M1→ROM1 M1.ROM1.+ M2→ROM1 M2.ROM2.+ M1→ROM2M1.ROM2.+ M2→ROM2 M2.III:链终止反应当转化率(或门尼粘度)达到要求时,加入终止剂二甲基二硫代氨基甲酸钠,终止剂与链自由基发生下列反应,使链自由基活性消失。
终止剂的相关作用:甲基二硫代氨基甲酸钠为有效的终止剂,但在单体回收过程中仍有聚合现象发生,为此,添加了多硫化物、亚硝酸钠以及多乙烯多胺。
多硫化物有还原作用,可与残存的过氧化物反应,以消除回收过程中残存的过氧化物的引发作用,亚硝酸钠有防止菜化状的爆聚物生成的作用。
3.丁苯橡胶的生产工艺和工艺控制3.1 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程如图3.1所示。
图3.1 乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程丁苯橡胶低温乳液聚合工艺过程1)原料准备过程用计量泵将规定数量的相对分子质量调节剂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、去离子水等)等在管路中混合后进入冷却器,冷却至10℃。
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。
2)聚合聚合过程系统由8~12台聚合釜组成,采用串联操作方式。
当聚合到规定转化率后,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算,门尼粘度由取样测定来确定。
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,以确保产物门粘度尼合格3)分离过程丁二烯分离从终止釜流出的终止后的胶乳液进入缓冲罐。