乳液聚合和溶液聚合生产丁苯橡胶的两种工艺路线比较分析
资讯类型:助剂信息 加入时间:2015年11月20日12:43
               乳液聚合和溶液聚合生产丁苯橡胶的两种工艺路线比较分析
                侯智强 赵东(独山子石化乙烯厂,新疆独山子833699)
    摘要:丁苯橡胶的性能与天然橡胶接近,其耐热、耐磨、耐老化及硫化速度比天然橡胶更出色,可与多种合成橡胶及天然橡胶混合使用,广泛应用于电线电缆、胶带、轮胎、医疗器具及各种橡胶制品生产等领域。溶液聚合和乳液聚合作为当前丁苯橡胶生产最普遍的两种的工艺方法,各有优势。本文对两种聚合工艺的原理,基本流程,产品性能及发展状况作出对比,探讨哪一种聚合工艺更适合当下及未来的发展需求。
    关键词:丁苯橡胶;溶液聚合;乳液聚合
    1.丁苯橡胶生产工艺
    丁苯橡胶(SBR),是由两种单体(丁二烯和苯乙烯)经共聚合反应而生成的。按照不同的工艺方法,可以将丁苯橡胶分为两类,一是采用自由基聚合,通过乳液聚合反应生成的,被称为乳聚丁苯橡胶(ESBR),另一类是采用阴离子活性聚合,通过溶液聚合法生成的,被称为溶聚丁苯橡胶(SSBR)。
    乳液聚合是以水作溶剂,对环境十分有利,在乳化剂和诱发剂的作用下通过机械搅拌,使聚合单体在水中分散成乳状液,而进行的聚合反应。经乳液法聚合首先生成丁苯胶浆,脱除胶浆中未转化的单体后,再经凝聚、干燥等工序而生产出产品胶即为乳聚丁苯橡胶。
    溶液聚合是采用阴离子型催化剂,使丁二烯与苯乙烯进行溶液聚合的共聚物。以正己烷为溶剂进行无规共聚而成,纯胶含量高。挤出速度快,收缩较小。具有耐寒、耐磨、回弹性好、生热低、收缩性低、硫化速度快、纯度高、灰分少以及色泽好等优点,主要用于生产轮胎、胶鞋及橡胶制品类。
    2.乳聚橡胶和溶聚橡胶工艺性能比较
    2.1溶聚丁苯橡胶和乳聚丁苯橡胶两种生产方法的原料和配置基本相同,主要原料都是丁二烯和苯乙烯,但是乳液聚合过程中需要几十种助剂,而溶聚丁苯橡胶只需烷基锂作催化剂,和少量几样助剂,溶液配置简单操作方便。而且溶聚无规丁苯橡胶的分子量小,可以填充大量的炭黑和油墨。同时不需要塑炼,低温性能良好,永久变形小,不需要使用,增塑剂,比较容易包锟,在添加原料以后,很容易形成带状,胶片十分光滑,收缩度小,加工过程也比较安全,比起乳聚丁苯橡胶的混炼容量大多了。
    2.2溶液聚合转化率理论上可达百分百,反应周期约为乳液聚合周期的一半;乳液聚合转化率一般在70%左右,反应周期约七个小时。
    2.3溶聚需要大量的溶剂,使用的催化剂也是不同的,主要产生的橡胶根据催化剂的不同分为几种。分为醇烯系溶液共聚丁苯橡胶和锂系溶液共聚丁苯像胶。锂系溶聚丁苯橡胶可分为两种类型:嵌段型、无规型。这里一般是指:无规型溶聚丁苯橡胶。在生产装置上,需要增添一些设备,主要用于溶剂精制和回收,对水、电、气的需求加大。
    2.4乳聚丁苯橡胶的生产过程中,排污量远高于溶聚丁苯橡胶,在生产过程中所产生的污染。
    2.5采用溶液聚合法生产丁苯橡胶用到的生产装置应变能力强,适应性强,可迅速转产,改产,可与SBS等共用一套生产装置。
    2.6溶液聚合的生产过程较灵活,可以通过控制分子量、分布情况、支化度、苯乙烯含量及嵌段程度来生产各种产品,橡胶烃含量可高达98%。
    2.7溶聚丁苯橡胶硫化速度快,加工性能好,胶质纯,硫化剂和促进剂的用量减少,溶聚丁苯橡胶的加工省时、省力、省能。
    3.丁苯橡胶发展状况
    乳液聚合生产丁苯橡胶最早是由德国开发,第二次世界大战期间,美国用此技术生产丁苯橡胶,我国第一套丁苯橡胶生产装置于1960年在兰州合成橡胶厂建成,同年投入使用。1976年我国从日本引进一套年产8万吨的丁苯橡胶装置,于1982年试车投入生产。那时候的丁苯橡胶是在高温下进行乳液聚合反应产生的,经过这么多年以来不断进行技术改造和革新,1947年前后出现低温共聚丁苯橡胶,目前我国乳液聚合生成丁苯橡胶主要采用的是低温乳液聚合法。
    我国溶聚丁苯橡胶的开发较晚,1982年开始,燕山石化研究院开始以正丁基锂为引发剂研究溶聚丁苯橡胶的生产过程,其后与大连理工大学化工学院共同合成了丁二烯-苯乙烯二嵌段共聚物,与普通溶聚丁苯橡胶相比,该共聚物具有优良的物理机械性能,低滚动阻力的同时,也具备高抗湿滑性能;兰州石化公司下属石化研究院经过多年努力自行研制出丁苯橡胶粉末的制备技术,并通过200t/a规模的中试验,证明了该项技术的凝聚工艺平稳,生产过程方便控制,橡胶性能稳定,重复性好,属国内首创技术,具有历史性的意义,填补了我国粉末丁苯橡胶改性沥青领域的空白。
    4.结语
    就生产工艺而言,溶聚相对乳聚是要稍微高出一筹,但溶聚丁苯橡胶不能等同于乳聚丁苯橡胶,它也无法完全取代乳聚丁苯橡胶。我国现有的乳聚丁苯生产装置生产能力有限,每年仅能生产十几万吨,即便是加大压力超负荷运行,丁苯橡胶在我国仍处于供不应求的市场环境。因此,增加丁苯橡胶生产装置是可以预见的,但在新技术的带动下必然是溶聚丁苯橡胶生产装置占据主流地位。
参考文献:
[1]君轩. 乳液聚合和溶液聚合[J]. 世界橡胶工业,2011,09:47-48.
[2]金山. 美国丁苯橡胶市场现状[J]. 精细化工原料及中间体,2003,09:36.
[3]赵光贤. 溶液聚合和乳液聚合的生产工艺流程[J]. 中国橡胶,2010,10:40.
文章来自:中国橡胶助剂网
文章作者:网络管理员
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