丁苯橡胶的生产工艺及技术进展
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第1篇一、实验目的1. 了解丁苯橡胶的合成原理及制备方法。
2. 掌握乳液聚合反应的基本操作和实验技能。
3. 分析丁苯橡胶的性能及其影响因素。
二、实验原理丁苯橡胶(SBR)是一种合成橡胶,由丁二烯和苯乙烯在引发剂的作用下进行乳液聚合反应而成。
该反应过程为自由基聚合反应,具体原理如下:\[ n\text{C}_4\text{H}_6 + n\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}=CH_2\rightarrow (\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}-\text{CH}_2\text{C}_4\text{H}_6)_n \]其中,C4H6代表丁二烯,C6H5CH=CH2代表苯乙烯,n为聚合度。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:搅拌器、反应釜、温度计、压力计、真空泵、乳液聚合反应装置等。
2. 试剂:丁二烯、苯乙烯、引发剂(过氧化氢、过硫酸铵等)、乳化剂(十二烷基硫酸钠等)、调节剂(十二烷基苯磺酸钠等)、去离子水等。
四、实验步骤1. 准备反应釜,加入适量的去离子水。
2. 加入引发剂,搅拌均匀,待引发剂完全溶解。
3. 加入乳化剂,搅拌均匀。
4. 加入苯乙烯和丁二烯,搅拌均匀。
5. 将反应釜加热至预定温度,维持一段时间。
6. 冷却反应釜,终止聚合反应。
7. 离心分离乳液,得到丁苯橡胶乳液。
8. 将乳液干燥,得到丁苯橡胶粉。
五、实验结果与分析1. 实验结果根据实验条件,我们制备了不同分子量的丁苯橡胶。
实验结果表明,随着聚合温度、聚合时间、单体浓度等条件的改变,丁苯橡胶的分子量、门尼粘度、抗拉强度等性能也会发生变化。
2. 结果分析(1)聚合温度:温度对丁苯橡胶的分子量有显著影响。
温度越高,分子量越小。
这是因为高温有利于自由基的生成和迁移,导致链增长反应加剧,从而降低分子量。
(2)聚合时间:聚合时间对丁苯橡胶的性能也有一定影响。
随着聚合时间的延长,分子量逐渐增大,抗拉强度和硬度也随之提高。
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。
乳聚丁苯橡胶国内外生产技术及进展摘 要: 论述了乳聚丁苯橡胶国内和国外生产技术及进展,分析了国内和国外ESBR 生产工艺技术特点,技术进步主要围绕优化工艺控制,提高聚合转化率,完善凝聚技术,研制高效引发剂和新型乳化剂,开发不含有亚硝酸胺的环保型ESBR 。
关 键 词: 丁苯橡胶; 乳聚聚合; 单体回收; 凝聚丁苯橡胶(SBR) 是1 ,3 - 丁二烯和苯乙烯的共聚物,按聚合方式可分为乳液聚合丁苯橡胶(ESBR) 和溶液聚合丁苯橡胶(SSBR) 两大类,其中乳聚丁苯橡胶占丁苯橡胶总量的80 %以上。
乳聚丁苯橡胶自1937 年实现工业化生产至今已有60 多年历史,目前是世界上生产能力、产量和消费量最大的一种通用合成橡胶。
丁苯橡胶主要用于车辆、飞机及工程机械的轮胎制造,其次是送胶带、胶管、胶鞋以及其他橡胶制品等行业。
ESBR 工业化初期,采用高温(50 ℃) 聚合工艺合成的产品凝胶含量高,相对分子质量分布变宽度可达7. 5 以上,人们称它为硬橡胶。
随着氧化- 还原引发体系的开发,使得低温(5 ℃) ESBR 软胶产品的性能优于高温硬胶,低温聚合工艺逐步取代热法聚合工艺。
目前世界ESBR 生产能力中约85 %使用低温聚合技术,软胶的产量占ES 2BR 总量的90 %以上。
经过几十年的发展, ESBR 生产技术路线已基本定型,技术开发主要围绕提高自动化水平、提高聚合转化率、优化工艺控制、完善凝聚技术、研制高效引发剂和新型乳化剂等。
产品开发主要是生产不含有亚硝酸胺的环保型ESBR 。
1 国内ESBR 生产技术及进展1. 1 国内ESBR 生产现状目前国内乳聚丁苯橡胶单线最大生产能力为5 万t/ a ,生产厂及能力见表1 。
其中吉林石化1982 年引进J SR(日本合成橡胶) 技术,齐鲁石化1987 年引进ZEON (日本瑞翁) 技术,南通申华1997 年引进台橡股份技术,兰州石化1960 年引进前苏联热法聚合技术后改成冷法聚合工艺。
丁苯橡胶的合成与应用进展摘要:丁苯橡胶顾名思义,是一种橡胶产品,而且在我国的使用是非常广泛的,它是合成而来的,早早就进入了工业化的使用中,所以,它的使用对我国工业的发展非常有利,拥有很重要的地位,它的主要成分是乳液和溶液的丁苯橡胶,本文将对这两种成分的性能和制备的方式做出分析介绍,另外对丁苯橡胶的合成技术以及国内外的运用情况做出了综合的叙述,还对其未来的相关技术的发展和市场做出了展望。
关键词:丁苯橡胶;合成;应用橡胶属于如今世上存在的三种高分子材料之一,而在橡胶工业当中,丁苯橡胶的产耗很大,在合成的过程中,需要丁二烯和苯乙烯这两种重要的物质,两者进行无规共聚,运用这种方式加工出来的物质,更加贴近于天然的橡胶,的一切特点,甚至在一些方面,它比天然橡胶有过之而无不及,它在耐磨和耐热的方面都比天然橡胶表现得更为优秀,因此,丁苯橡胶在各方面的运用情况都是非常可观的,比如各种轮胎的生产,胶管和胶鞋等相关的制品,如今,在工业当中,丁苯橡胶的生产离不开对乳液聚合和溶液聚合这两种方式的依赖。
一、丁苯橡胶的合成(一)GR-S的合成及配方丁苯橡胶的合成不能够缺少丁二烯和苯乙烯的参与,这两者进行聚合反应就能够合成丁苯橡胶,将这两者进行混合,在温度为五十摄氏度的条件之下,对其进行搅拌,能够以每小时百分之五或六的速度进行转化,同时还要在其中加入链终止剂,这样就能够使聚合物在完成一定程度的转换时能够自动停止,再对自由基进行控制,可以避免过度的支化而形成微凝胶,其中,相关的物质反应可能不充分,剩余的丁二烯,可以进行进一步的移除,这一过程需要运用到专业设备闪蒸器,而苯乙烯也要进行萃取工作,将其置于萃取塔中,加入氧化剂完成,此外,还需把稀释过的含有硫酸和硫酸铝的混合液加进去,在这样的条件之下,乳液才会进行凝结,将凝结之后的凝胶进行一系列的操作,包括冲洗和干燥,最后对其进行打包和装运的工作。
(二)乳液聚合丁苯橡胶这种方法是要将丁二烯和苯乙烯置于低温的环境之下,加速自由基乳液使其聚合而产生的,再将美国轮胎和橡胶公司不用溶剂作为第三单体引入,再加上一系列药剂的使用,使得苯乙烯和丁二烯在二十五摄氏度以下的温度条件中,完成乳液共聚,就制作成了含有酰胺基的乳液聚合的丁苯橡胶,这一过程当中,会使用到很多种增塑剂,它具有双重的作用,一方面,它能够实现对官能化的共聚单体进行助溶和分散,又可以充当乳液聚合丁苯橡胶的增塑剂。
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丁苯橡胶工艺流程
《丁苯橡胶工艺流程》
丁苯橡胶是一种合成橡胶,具有优异的物理性能和化学稳定性,被广泛应用于汽车轮胎、密封制品、输液管等领域。
下面将介绍丁苯橡胶的工艺流程。
首先,原料准备。
丁苯橡胶的主要原料包括丁苯橡胶胶乳、填料、增塑剂、硫化剂、促进剂和抗氧剂等。
其中,丁苯橡胶胶乳是制备丁苯橡胶的基础材料,填料用于增强橡胶的强度和耐磨性,增塑剂用于提高橡胶的可加工性和柔韧性,硫化剂和促进剂则用于促进橡胶的交联反应。
其次,混炼制备。
将以上原料按一定配方比例混合,并送入混炼机中进行混炼。
混炼的目的是将各种原料充分混合,使胶料具有良好的加工性能和性能。
接下来,成型制备。
将混炼后的胶料送入压延机、挤出机等成型设备中,进行成型加工。
成型的形式可以根据具体产品要求进行选择,比如轮胎采用模具成型,密封制品采用挤出成型等。
最后,硫化加工。
将成型后的橡胶制品送入硫化炉中进行硫化加工。
硫化是丁苯橡胶最重要的加工工艺之一,通过硫化可使橡胶在温度和压力的作用下发生交联反应,从而提高其强度、耐磨性和耐老化性。
综上所述,丁苯橡胶的工艺流程包括原料准备、混炼制备、成
型制备和硫化加工。
这一系列工艺环节的合理控制和优化可以确保丁苯橡胶制品具有良好的性能和稳定的质量。
丁苯橡胶生产技术研究进展目前,丁苯橡胶(SBR)的生产技术在聚合工艺、改性技术以及新产品的开发等方面都取得很大的进展.1 聚合工艺的改进美国固特异公司开发了一种被称作FIM(现场注入单体,Field Inject Momomer)的乳聚丁苯橡胶(ESBR)新工艺.该工艺可减少用皂量30%以上,降低聚合物中皂残余量,在轮胎应用中可增强帘线的粘结性能。
把采用FIM工艺制备的高分子量SBR乳液和低分子量SBR乳液混合后共凝聚,制得的ESBR不仅在滚动阻力和胎面耐磨耗性能方面与溶聚丁苯橡胶(SSBR)相同,且在抓着力等方面均优于SSBR。
日本JSR公司采用两步聚合工艺可生产中等苯乙烯含量的ESBR。
首先使44份丁二烯与51份苯乙烯在乳化剂和0.07份叔十二碳硫醇存在下进行乳液共聚,单体转化率达到63%时加入5份丁二烯和0。
1份叔十二碳硫醇,继续聚合至转化率为80%,可得到结合苯乙烯质量分数为45%、门尼粘度为93.5的ESBR,所得橡胶具有优异的耐磨性和扯断强度。
德国Buna化工厂在由10个聚合釜组成的聚合釜系列合成ESBR过程中,将第一台聚合釜用作预混釜,预混料通过过滤器进入各釜进行聚合,并用C10H7SO3H/HCHO缩合物、丁二烯—苯乙烯—马来酸酐共聚物或马来酸的DielsAlder加合物的稀水溶液洗涤过滤器,将形成的洗涤液回流入聚合系统,减少了釜内的挂胶量。
SSBR传统合成方法的最大缺点在于偶联效率低(50%~70%)。
北京化工大学以多官能团有机锂为引发体系,采用一次性投料工艺,一步聚合制备偶联度高达100%的锡偶联型SSBR(简称S100),试样具有良好的物理机械性能、优异的低滚动阻力及高的湿抓着性。
Phillips公司用带搅拌器的一系列活塞流式反应器进行连续无胶溶液聚合制备共轭二烯烃-单乙烯基芳烃橡胶聚合物,包括连续加入单体和有机锂引发剂、稀释剂、胶体抑制剂及无规剂到搅拌罐式反应器内,将溶液聚合产物(转化率不低于90%)连续转移到活塞式流动区以完成聚合反应,并用偶联剂进行处理。
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年产5万吨丁苯橡胶的工艺设计引言丁苯橡胶是一种重要的合成橡胶,广泛用于汽车轮胎、工业制品等领域。
为满足市场需求,设计了一套年产5万吨丁苯橡胶的工艺。
本文将详细介绍该工艺的设计方案,包括原料准备、反响过程、产品别离和后处理等环节。
原料准备1. 丁苯原料丁苯橡胶的主要原料是丁苯共聚物。
其中,丁二烯和苯是主要的单体。
丁二烯通常从裂解轻油中回收得到,苯那么从石油化工过程中别离获得。
这些原料经过精炼和净化后,可以用于后续反响。
2. 催化剂和溶剂工艺中所需的催化剂是一种特定的有机金属化合物,可以提高丁苯共聚反响的速率和产率。
溶剂那么用于调节反响体系的粘度和温度。
反响过程1. 丁苯共聚反响丁苯橡胶的制备主要通过丁苯共聚反响来实现。
该反响通常在反响釜中进行。
具体的反响条件包括温度、压力、催化剂浓度等。
一般情况下,反响温度在60-100摄氏度之间,压力在1-5兆帕之间。
催化剂浓度的选择需要综合考虑反响速率和产物质量。
2. 直接液相聚合法该工艺采用了直接液相聚合法来制备丁苯橡胶。
主要步骤包括反响物的参加、缓慢升温、反响时间控制等。
在参加完所有原料后,温度逐渐升高至设定的反响温度,然后维持一段时间进行反响。
反响时间的选择依据考虑到反响速率和产物质量。
3. 反响控制和优化为了保证反响的顺利进行和产物质量的稳定性,需要对反响过程进行控制和优化。
具体包括控制反响温度、催化剂浓度和反响时间等参数,以及针对特定问题的解决方案。
例如,当反响体系中出现副反响或不完全反响时,可以适当调整催化剂浓度或添加抑制剂。
产品别离和后处理1. 别离步骤生产过程中会产生大量的副产物和不纯物质,需要通过别离步骤进行提取。
一般别离步骤包括蒸馏、萃取、洗涤等。
这些步骤根据原料的性质和产物的要求进行选择和调整。
2. 后处理产品别离后,需要进行后处理工序以提高产品的纯度和质量。
后处理步骤可能包括再结晶、枯燥、筛选等。
这些步骤的目的是去除余留物质,提高产品的物理性能和化学稳定性。
丁苯橡胶的生产工艺及技术进展丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯两种单体经共聚合反应而生成的弹性体共聚物。
按聚合工艺方法可分为乳聚丁苯橡胶(esbr)和溶聚丁苯橡胶(ssbr)两大类。
从聚合机理来看,esbr 是自由基聚合,而ssbr是采用阴离子活性聚合。
esbr的发展已过鼎盛时期,而ssbr的发展目前正处于稳步上升阶段。
2.1丁苯橡胶的分类及品种2.1.1乳聚丁苯橡胶的生产工艺乳聚丁苯橡胶(esbr)的生产历史悠久,乳聚丁苯橡胶是通过自由基聚合得到的,在20世纪50年代以前,均是高温丁苯橡胶,1937年由德国farben公司首先实现工业化,它是当前合成橡胶中生产能力最大的品种。
50年代初才出现了性能优异的低温丁苯橡胶。
目前所使用的乳聚丁苯橡胶基本上为低温乳聚丁苯橡胶。
羧基丁苯橡胶是在丁苯橡胶聚合过程中加入少量(1~3%)的丙烯酸类单体共聚而制成。
其力学性能和耐老化性能等较丁苯橡胶好。
但这种橡胶吸水后容易早期硫化,工艺上不易掌握。
高苯乙烯丁苯橡胶是将苯乙烯含量为85~87%的高苯乙烯树脂胶乳与丁苯橡胶(常用sbr1500)胶乳以一定比例混合后经共凝得到的产品。
乳聚丁苯橡胶的工业生产方法存有高温生成(又称热法)和低温生成(冷法)两种。
高温生成税金产品的分子量较低、文化度很大,分子量原产较宽,在质量上都不如低温生成产品,目前很少使用。
因此,这里只描述低温已连续法乳液聚合生产工艺。
1、工艺流程简述?图2.1乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程图如生产充油胶,则需在胶乳中加入定量的高芳烃油或环烷烃油,充分混合后,1/9送去凝聚,后续工序同上。
表中2.1典型低温乳液聚合生产丁苯橡胶配方表中原料及辅助材料单体冷法(质量分数)丁二烯苯乙烯相对分子质量调节剂反应介质脱氧剂乳化剂引发体系过氧化物还原剂叔-十二碳硫醇水保险粉歧化松香酸钠氢过氧化异丙苯硫酸亚铁雕白粉螯合剂电介质终止剂edta-二钠盐磷酸钠二甲基二硫代氨基甲酸钠亚硝酸钠多硫化钠其它(多乙烯多胺)72280.161050.025-0.044.620.06-0.120.010.04-0.100.01-0.0250.24-0.450.100.02-0.040.02-0.050.022、生成配方及生成工艺条件乳液聚合配方和工艺条件是决定橡胶质量最关键因素。
丁苯橡胶工艺流程丁苯橡胶工艺流程是指将丁苯橡胶原材料经过一系列工艺步骤加工成丁苯橡胶制品的过程。
下面将介绍丁苯橡胶工艺流程的主要步骤。
首先,丁苯橡胶工艺流程的第一步是原料的准备。
丁苯橡胶通常以胶带或颗粒的形式存在,需要根据具体产品的要求进行选择。
同时,还需要准备辅助材料,如填料、添加剂等。
第二步是混炼。
将丁苯橡胶和辅助材料投入到混炼机中,经过高速搅拌和加温加压的过程,使丁苯橡胶与辅助材料充分混合,生成均匀的混炼胶料。
第三步是塑炼。
将混炼胶料投入到塑炼机中,进行塑炼加工。
塑炼的目的是进一步提高胶料的可加工性和性能。
在塑炼过程中,通过加热、剪切和搅拌等力的作用,使混炼胶料发生断裂和再组合,从而改善其流动性和延展性。
第四步是成型。
将塑炼后的丁苯橡胶料料送入压延机或挤出机进行成型。
压延机适用于生产片状或半成品制品,而挤出机适用于生产管状或带状制品。
通过调整机械参数和模具尺寸,将丁苯橡胶料料压延或挤出成各种形状的制品。
第五步是硫化。
将成型的丁苯橡胶制品放入硫化炉中进行硫化处理。
硫化是丁苯橡胶工艺流程中最关键的一步,通过在一定温度下加热制品,并加入硫化剂,使丁苯橡胶分子间发生交联反应,从而使制品硬化,提高其耐热性和耐老化性能。
最后,是后处理和质检。
经过硫化处理的丁苯橡胶制品需要经过后处理工艺,如切割、修整、清洗等,以得到最终的产品形态。
同时,还需要进行严格的质检,对产品的尺寸、外观和性能进行检测,确保产品符合要求。
综上所述,丁苯橡胶工艺流程包括原料准备、混炼、塑炼、成型、硫化和后处理等多个步骤。
每个步骤都需要精确控制工艺参数和操作要求,以确保丁苯橡胶制品的质量和性能。
丁苯橡胶工艺流程的优化和改进,可以提高生产效率,降低成本,并进一步提高制品的质量。
高聚物合成工艺学论文学院:化学工程学院专业:材料化学班级:材料131 姓名:刘东杰学号: 2013121531 2016年 4 月25 日1.丁苯橡胶的分类、结构、性能及用途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表一:表一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。
丁苯橡胶的合成工艺及发展引言丁苯橡胶(SBR是丁二烯(Butadiene,简称B)和苯乙烯(Styrene,简称s)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。
1乳液聚合丁苯橡胶(E-SBR的制备乳液聚合是高分子合成过程中常用的一种合成方法,因为它以水作溶剂,对环境十分有利。
在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌,使单体在水中分散成乳状液,由引发剂引发而进行的聚合反应。
乳液聚合法的优点:(1)聚合热易扩散,聚合反应温度易控制;(2)聚合体系即使在反应后期粘度也很低,因而也适于制备高粘性的聚合物;(3)能获得高分子量的聚合产物;(4)可直接以乳液形式使用。
乳液聚合技术具有聚合速度快,所得聚合物分子量高、散热和控温容易、粘度低、搅拌功率小、分散介质(水)价廉易得等技术经济优点。
20世纪60年代中后期,乳液聚合丁苯橡胶(ESBR的生产技术日臻成熟,生产工艺基本定型。
尔后朝着聚合配方的调整和改进工艺、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。
1.1 调整聚合配方美国Goodyear 轮胎与橡胶公司不用溶剂,通过内含抗降解剂、金属失活剂、光敏剂、颜料、增效剂、催化剂和促进剂的官能化苯乙烯与(氯化)丁二烯在2%- 3% (以有机组分计)离子型表面活性剂和10%- 70(以单体总量计)增塑剂存在下,于0〜25C乳液共聚,可制得含酰氨基的官能化ESBR所用增塑剂有羧酸、磷酸酯、缩甲醛和N-丁基苯基磺酰胺等。
增塑剂在此起双重作用:既是官能化共聚单体的助溶剂和分散剂,又是官能化E-SBR的增塑剂。
由于这种第三单体具有抗氧化性,所以该官能化E-SBR具有优异的抗氧化性能。
丁苯橡胶的生产工艺课程名称:聚合物合成工艺学姓名:柯少云学号:040700081学院:化学化工学院年级专业:2007级化学工程与工艺指导教师:李晓福州大学化学化工学院丁苯橡胶的生产工艺摘要: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结构、性能等,并以低温乳液聚合法生产丁苯橡胶为例,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、生产工艺、工艺条件控制正文:1.丁苯橡胶的分类、结构、性能及用途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表一:表一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。
丁苯橡胶生产工艺
丁苯橡胶是一种重要的合成橡胶,广泛应用于橡胶制品、轮胎、输送带、防腐涂料等领域。
下面将介绍丁苯橡胶的生产工艺。
丁苯橡胶的生产主要包括以下几个步骤:发生、分离、清洗和精炼。
首先是原料发生。
丁苯橡胶的原料主要是丁二烯(BD)和苯(Ar)两种物质。
这两种原料在合成橡胶厂经过一系列反应,形成丁苯橡胶的主链结构。
反应通常在高温高压下进行,常用的催化剂有锌催化剂和锂催化剂。
反应得到的产物是一种白色或黄色的固体。
第二步是分离。
发生反应后,产物中往往还有未反应的原料和副产物等杂质。
为了提取出纯净的丁苯橡胶,需要进行分离。
分离的方法通常包括离心分离和过滤等。
第三步是清洗。
分离后的产物仍然含有一定的杂质,需要经过清洗来除去这些杂质。
清洗工艺通常使用溶剂洗涤和热水洗涤等方法。
通过这些清洗步骤,可以得到相对纯净的丁苯橡胶。
最后一步是精炼。
清洗的丁苯橡胶仍然存在一些杂质和未溶解的组分,需要经过精炼来进一步提纯。
精炼的方法主要包括溶剂抽提、脱溶剂和干燥等。
通过这些工艺步骤,可以得到高纯度的丁苯橡胶。
综上所述,丁苯橡胶的生产工艺主要包括发生、分离、清洗和
精炼等步骤。
通过这些步骤,可以从原料中提取出纯净的丁苯橡胶,以供各种橡胶制品的生产和应用。
丁苯橡胶生产技术进展及国内外市场分析_下_丁苯橡胶(NBR)是一种合成橡胶,具有优异的耐油性、抗磨损性和耐热性。
它广泛应用于汽车、航空航天、化工、医疗器械等行业,是一种重要的橡胶材料。
本文将从丁苯橡胶生产技术进展和国内外市场分析两个方面进行论述。
一、丁苯橡胶生产技术进展1.生产工艺改进:近年来,丁苯橡胶生产工艺发生了较大变化。
传统的生产方法是采用乳液聚合法,但此方法生产过程复杂,工艺控制难度大。
目前,越来越多的企业开始采用溶液聚合法,该方法具有工艺简单、高产率、产品性能稳定等优点。
2.聚合剂改进:聚合剂是影响丁苯橡胶性能的重要因素。
传统的聚合剂多采用过硫酸铵,但其存在着安全隐患和对环境的污染。
近年来,一些新型的聚合剂如过锚聚合剂、过硫酸氨等被广泛应用于丁苯橡胶生产中,有效提高了产品质量。
3.固化剂改进:丁苯橡胶的固化剂是丁苯橡胶生产过程中不可或缺的重要组成部分。
传统的固化剂多采用硫化剂,但硫化剂存在着加工性能差、硫化时间长等问题。
目前,一些新型的固化剂如过氧化物等被广泛研究和应用,可加快固化速度,提高丁苯橡胶的品质。
二、国内外市场分析1.国内市场:丁苯橡胶在中国市场需求较大。
随着国内汽车工业、航空航天等行业的快速发展,对丁苯橡胶的需求不断增加。
此外,一些新兴行业如新能源汽车、高铁等也在推动丁苯橡胶市场的发展。
预计未来几年,中国丁苯橡胶市场仍将保持稳定增长。
2.国际市场:丁苯橡胶市场在国际上也具有广阔的发展空间。
世界上许多发达国家及地区的汽车、化工、医疗器械等行业对丁苯橡胶的需求量巨大。
尤其是欧洲市场,其对高性能的丁苯橡胶产品的需求量居高不下。
此外,一些亚洲新兴国家和地区如印度、东南亚等也在逐渐增加对丁苯橡胶的需求。
总之,丁苯橡胶生产技术不断进步,为提高产品质量和降低生产成本提供了保障。
国内外市场对丁苯橡胶的需求放缓,但仍然保持增长趋势。
随着相关行业的快速发展和新兴市场的崛起,丁苯橡胶市场具有较大的发展潜力。
丁苯橡胶的生产工艺及技术进展丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯两种单体经共聚合反应而生成的弹性体共聚物。
按聚合工艺方法可分为乳聚丁苯橡胶(ESBR)和溶聚丁苯橡胶(SSBR)两大类。
从聚合机理来看,ESBR是自由基聚合,而SSBR是采用阴离子活性聚合。
ESBR的发展已过鼎盛时期,而SSBR的发展目前正处于稳步上升阶段。
2.1 丁苯橡胶的分类及品种2.1.1 乳聚丁苯橡胶的生产工艺乳聚丁苯橡胶(ESBR)的生产历史悠久,乳聚丁苯橡胶是通过自由基聚合得到的,在20世纪50年代以前,均是高温丁苯橡胶,1937年由德国Farben公司首先实现工业化,它是当前合成橡胶中生产能力最大的品种。
50年代初才出现了性能优异的低温丁苯橡胶。
目前所使用的乳聚丁苯橡胶基本上为低温乳聚丁苯橡胶。
羧基丁苯橡胶是在丁苯橡胶聚合过程中加入少量(1~3%)的丙烯酸类单体共聚而制成。
其力学性能和耐老化性能等较丁苯橡胶好。
但这种橡胶吸水后容易早期硫化,工艺上不易掌握。
高苯乙烯丁苯橡胶是将苯乙烯含量为85~87%的高苯乙烯树脂胶乳与丁苯橡胶(常用SBR1500)胶乳以一定比例混合后经共凝得到的产品。
乳聚丁苯橡胶的工业生产方法有高温聚合(又称热法)和低温聚合(冷法)两种。
高温聚合所得产品的分子量较低、文化度较大,分子量分布较宽,在质量上都不如低温聚合产品,目前很少采用。
因此,这里只叙述低温连续法乳液聚合生产工艺。
1、工艺流程简述…图2.1 乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程图如生产充油胶,则需在胶乳中加入定量的高芳烃油或环烷烃油,充分混合后,送去凝聚,后续工序同上。
表2.1 典型低温乳液聚合生产丁苯橡胶配方表原料及辅助材料冷法(质量分数)单体丁二烯72苯乙烯28 相对分子质量调节剂叔-十二碳硫醇0.16 反应介质水105脱氧剂保险粉0.025-0.04乳化剂歧化松香酸钠 4.62 引发体系过氧化物氢过氧化异丙苯0.06-0.12还原剂硫酸亚铁0.01雕白粉0.04-0.10螯合剂EDTA-二钠盐0.01-0.025 电介质磷酸钠0.24-0.45终止剂二甲基二硫代氨基甲酸钠0.10亚硝酸钠0.02-0.04多硫化钠0.02-0.05其它(多乙烯多胺)0.022、聚合配方及聚合工艺条件乳液聚合配方和工艺条件是决定橡胶质量最关键因素。
经过几十年的工业生产实践,乳聚丁苯橡胶的生产技术、工艺过程、聚合配方和品种牌号都具有相当程度的国际规范化。
当前的改进都侧重在节能、环保及自控方面,或是调整开发一些急需专用性品种,以满足市场需求。
3、主要生产设备…2.1.2 溶聚丁苯橡胶的生产工艺20世纪60年代中期,由于阴离子聚合技术的发展,溶聚丁苯橡胶(SSBR)开始问世。
它是采用阴离子型(丁基锂)催化剂,使丁二烯与苯乙烯进行溶液聚合的共聚物。
根据聚合条件和所用催化剂的不同,可以分为无规型和无规嵌段型两种。
溶聚丁苯橡胶的聚合方法有添加无规剂法、调节单体加入速度法、恒定单体相对浓度法以及高温共聚法四种,工业生产通常采用添加无规剂和高温共聚两种方法。
1、添加无规剂法…2、调节单体加入速度法…3、恒定单体相对浓度法为防止相对反应活性较小的苯乙烯在反应体系中不断积累,以至生成聚苯乙烯嵌段,故采用向反应系统中不断补加丁二烯的方法,以使丁二烯和苯乙烯两者的相对浓度维持恒定。
若将单体中苯乙烯浓度控制在55.5~70.2%,则共聚物中的苯乙烯浓度可相应保持在15~25%。
Firestone公司的专利报导,若按4~5次补加丁二烯,可得苯乙烯含量为16~19%的无规共聚物。
但在最后一次补加丁二烯后,如果单体全部聚合,则最终将生成聚苯乙烯嵌段,故应在苯乙烯浓度低于70.2%时停止反应。
该法所得共聚物中丁二烯的1,2-结构含量可维持在较低水平。
恒定单体相对浓度法要求配置能及时分析反应系统中单体浓度的精密仪器,并具有高度自动化手段,以准确调节丁二烯的添加量。
一般操作中,只能分几次补加单体。
共聚得到的是一种其组成分布依单体补加次数呈锯齿状变化的丁苯共聚物。
4、高温共聚法在130~160℃下进行共聚反应时,可使丁二烯和苯乙烯的竞聚率相接近,制得仅含1~2%聚苯乙烯嵌段的无规SSBR。
此法既可采用连续操作,也可采用间歇操作。
高温共聚法反应速度快,单体转化率100%。
无规共聚物中丁二烯单元微观结构:顺式-1,4含量36~37%,反式-1,4含量53~55%,1,2结构8~10%。
由于在高温下聚合,故聚合物分子量分布变宽,可改善橡胶的冷流性和加工性,但易引起支化过度而生成凝胶。
5、原料及公用工程消耗以5万吨/年SSBR生产装置所需原料及公用工程消耗、主要物料消耗见下表。
表2.2 SSBR原料及公用工程消耗表物料名称单位单耗年耗量(万吨) 备注表2.3 SSBR主要物料消耗表表物料名称单位单耗年耗量(万吨) 备注2.2 丁苯橡胶的生产技术进展2.2.1 乳聚丁苯橡胶的生产技术进展乳聚丁苯橡胶(ESBR)的生产技术在20世纪20年代后期逐渐成熟,此后对工艺又进行了不断的改进,并朝着装置大型化的方向发展,自动控制水平有了明显的提高,并且已达到相当先进的水平。
ESBR在提高聚合反应的单体转化率、节能降耗等方面取得了很大的进展,在解决ESBR滚动阻力与抗湿滑性能矛盾问题、优化产品性能、适应市场需求等方面也得到了突破性进展。
美国Goodyear轮胎与橡胶公司不使用溶剂,用含有抗降解剂、金属失活剂、光敏剂、增效剂、颜料、催化剂和/或促进剂的官能化苯乙烯与含有2~3%离子型表面活性剂和10~70%增塑剂的丁二烯在0~25℃下进行乳液共聚,制得含有酰氨基的官能化ESBR。
日本Zeon公司通过引入第三单体,开发出一种生热低且耐磨、可填充SiO2或炭黑、门尼粘度为10~200的ESBR。
日本JSR公司发明了一种用两步法聚合工艺生产中苯乙烯含量的ESBR新方法。
美国Xerox公司通过将单体加入聚合釜,引发聚合,反应放热后用惰性气体净化反应器,并将聚合温度升到规定值的方法,制取了残余单体含量低的ESBR。
日本三菱化成公司用自由基引发剂和常规乳液聚合助剂,用两步聚合工艺制成了结合苯乙烯含量分布范围宽、耐磨性和抗湿滑性比常规的ESBR好的新型ESBR。
日本Lion公司用二元酸双酯作ESBR的软化剂,以改善胶料的低温抓着性。
日本住友橡胶工业公司将接枝有硅烷偶联剂的SBR胶乳与一种化合物(如四乙氧基硅烷)混合,通过溶胶凝胶化反应而制成一种高强度、高回弹率、低能耗的原位增强ESBR。
由中国石油吉林石化公司研究院与有机合成厂合作开发的环保型丁苯橡胶1502E项目通过验收,这是该院继环保型丁苯橡胶1500E工业化取得成功后,取得的又一成果。
2.2.2 溶聚丁苯橡胶的生产技术进展20世纪50年代末期,美国Phillips公司采用锂引发阴离子聚合成功地开发了溶聚丁苯橡胶(SSBR),并于1964年实现了工业化生产。
早年工业化生产的SSBR,通常使用烷基锂,主要是以丁基锂作为引发剂,使用烷烃或环烷烃为溶剂,醇类为终止剂,四氢呋喃为无规剂。
其分子链呈线型结构,相对分子质量分布窄且呈单峰型,玻璃化温度低(-70℃),1,2-结构含量较低(10~13%)。
这种胶的耐磨性和耐寒性虽比ESBR好,但粘着性、抓着(抗湿滑性)和加工性能差,其应用并没有得到较快的发展。
70年代末期,对轮胎的要求越来越高,对橡胶的结构和性能也提出了更高的要求,加之聚合技术的进步,使SSBR得到较快的发展。
传统的观点是:滚动阻力(即滞后损失)与抗湿滑性呈二律背反关系。
但通过大量的研究,人们突破了玻璃化温度与动力学特性间的经典关系,从结构(含链结构、序列结构、交联、网络结构、凝聚态结构以及相结构等)与性能的关系出发,找出了较佳的综合性能平衡点,制备出新一代的SSBR。
80年代以来,人们提出了一系列的相关理论,为SSBR新产品的诞生奠定了理论基础:如Nordsiek提出的理想胎面胶模型,即“集成橡胶”;Bond等提出的新的抗湿滑性/滚动阻力理论;Saito等对轮胎滚动中胎面运动频率及温度分布与滚动阻力/抗湿滑性的相互关系提出的关系式;Yoshimura等提出的以LCEC(单位体积硫化胶内聚合物长链末端浓度标准化值)参数来调控tanδ值,并与玻璃化温度相结合设计兼具低滚动阻力和高抗湿滑性的胎面用胶等。
随着汽车工业的发展.溶聚丁苯橡胶正日益受到重视,产量处在稳步增长阶段。
20世纪80年代初期,英国的Duniop公司和荷兰的Shell公司通过高分子设计技术共同开发了新的低滚动阻力型SSBR产品。
荷兰Shell公司和登录普轮胎公司共同开发了新型SSBR产品,日本合成橡胶公司与普利斯通公司共同开发了新型锡偶联SSBR等第二代SSBR产品,这标志着SSBR的生产技术已进入了新的阶段。
我国SSBR的开发较晚,1982年北京燕山石化公司研究院对正丁基锂-四氢呋喃-环己烷体系的苯乙烯和丁二烯共聚进行了小试研究,1984年进行了放大试验,1989年研制了一种新型节能SSBR,1000吨级的工业装置开发成功,1996年北京燕山石化公司开发成功了10000吨级的SSBR生产线,并与有关单位合作,在汽车轮胎、自行车胎、胶鞋、杂品和改性沥青等方面相继进行了应用研究。
北京橡胶工业研究设计院对SSBR的基本物性、加工性能评价和轮胎胎面配方等方面进行了研究。
巴陵石化合成橡胶事业部橡塑技术中心自主研发了溶聚丁苯橡胶,2011年7月25日,该事业部在中试装置上试生产出4.32吨溶聚丁苯橡胶(SSBR)新产品,各项指标均达到国外同类产品的质量标准。
产品经下游用户试用,受到充分肯定。
目前,溶聚丁苯橡胶的代表性生产技术主要有:日本合成橡胶公司的锡偶联技术、荷兰壳牌化学公司的技术、日本瑞翁公司的末端化学改性技术、日本旭化成公司与德国Bayer公司的连续聚合技术等。
燕山石化公司3万吨/年的溶聚丁苯橡胶装置采用的技术由我国自行开发,茂名石化公司3万吨/年装置技术从比利时Fina公司引进。
2.2.2.1 引发剂研究进展1、锡锂引发剂固特异公司采用官能化三丁基锡锂合成SSBR或SIBR,使分子链的两端均以锡封端。
引发剂是将二异丙烯基苯与叔烷基锂在0℃到100℃下反应,再将双锂化合物与卤化锡反应,使锡原子结合到引发剂上,改性剂为TMEDA,官能化SSBR 的玻璃化温度(Tg)为-45℃,门尼粘度(ML-4 100℃)为45。
改善了SSBR与二氧化硅和/或碳黑填充物的兼容性,提高了引发剂在脂肪族溶剂中的可溶性。
普利司通公司采用三苯基锡锂或三丁基锡锂引发剂,使聚合物中绝大多数分子链都以锡和/或锂封端,降低了聚合物的滞后损失,呈现出理想的回弹性、滚动阻力和生热性,相对于丁基锂,锡锂引发剂对于SSBR滞后损失有所改善。