丁苯橡膠配方設(shè)計(jì)

1、1你緒論1.1 丁苯橡膠簡(jiǎn)介丁苯橡膠英文名稱Polymerized Styrene Butadiene Rubber (簡(jiǎn)稱 SBR)，是 1,3-丁二烯(CH2=CH-CH=CH)與苯乙烯(H5-CH=CH)共聚物。其物理機(jī)構(gòu)性能，加工性能及制品的 使用性能接近于天然橡膠，有些性能如耐磨、耐熱、耐老化及硫化速度較天然橡膠更為優(yōu)良，可與天然橡膠及多種合成橡膠并用，廣泛用于輪胎、膠帶、膠管、電線電纜、醫(yī)療器具及各 種橡膠制品的生產(chǎn)等領(lǐng)域，是最大的通用合成橡膠品種，也是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的橡膠品 種之一。1.2發(fā)展簡(jiǎn)介1912年，德國(guó)Bayer公司發(fā)表了世界上第一篇關(guān)于丁二烯乳液聚合制取聚丁二烯橡

2、膠的專 利文章。20世紀(jì)20年代末，德國(guó)為改進(jìn)乳液聚丁二烯的性能，選用苯乙烯為單體，制得了 乳聚丁苯橡膠。在隨后的第二次世界大戰(zhàn)的刺激下，丁苯橡膠的得到長(zhǎng)足的發(fā)展，美國(guó)更是拋棄了熱法乳液聚合工藝，率先采用冷法乳液聚合工藝，使得乳聚丁苯橡膠的性質(zhì)又有了突 飛猛進(jìn)的發(fā)展。2.設(shè)計(jì)及生產(chǎn)2.1配方設(shè)計(jì)本文采用的是較為成熟高效的低溫乳液聚合法。下表中配方以總量1000g計(jì)原料類別原料名稱生產(chǎn)廠家份數(shù)價(jià)格/噸單體1,3- 丁 二烯獨(dú)山子石化709500苯乙烯億能石化307891分子量調(diào)節(jié)劑叔十二碳硫醇?xì)W樂(lè)化工0.214800脫氧劑連二亞硫酸鈉億達(dá)精細(xì)化工0.02538500乳化劑歧化松香酸鈉鑫鼎化工4.

3、5160烷基芳基磺酸鈉華浩化工0.157000過(guò)氧化物過(guò)氧化氫異丙苯1魯科化工0. 0832000還原劑硫酸亞鐵華浩化工0.05150雕白粉今日化工0.15464螯合劑EDTA憶華化工0.03512000緩沖劑磷酸鈉科締化工0. 083400反應(yīng)介質(zhì)水工業(yè)用水2003.62終止劑二甲基二硫代氨 基甲酸鈉圣茂化工0.109200亞硝酸鈉逸祥化工0.022100多硫化鈉普利斯化工0.023650其它（多乙烯多 胺）/0.02/2.2配方設(shè)計(jì)原理1主要原料 、1,3 丁二烯在常溫、常壓下為無(wú)色氣體，相對(duì)分于質(zhì)量為54.09,容易發(fā)生自聚反應(yīng)， 因此在貯存、運(yùn)輸過(guò)程中要加人叔丁鄰苯二酚阻聚劑。 、苯乙

4、烯為無(wú)色或微黃色的油狀液體，有特殊的氣味，熔點(diǎn)為-306 C,密度為900kg/m 3,沸點(diǎn)為145146 C。苯乙烯不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、二硫化碳等有機(jī)溶劑中。聚合級(jí)苯乙烯的純度應(yīng)高于 99.5%。3.配料主要作用 、叔十二碳硫醇叔十二碳硫醇（簡(jiǎn)稱TDDM）作為分子量調(diào)節(jié)劑主要用于ABS和SBR生產(chǎn)中，由于其鏈轉(zhuǎn)移能力特別強(qiáng)，只需少量加入便可明顯降低分子量，而且還可通過(guò)調(diào)節(jié)其用量來(lái)控制分子量。 連二亞硫酸鈉連二亞硫酸鈉，也稱為保險(xiǎn)粉，是一種白色砂狀結(jié)晶或淡黃色粉末化學(xué)用品。在本配方中是作為脫氧劑使用，其能與水中的溶解氧反應(yīng)，2Na2S2O4.2H2O + O2 + 2H2O 宀 2

5、 Na2SO4 + 2 H2SO4 + 8 H+水中的溶液氧在低溫下是阻聚劑，加入雕白粉能保證聚合反應(yīng)正常進(jìn)行。 歧化松香酸鈉，烷基芳基磺酸鈉歧化松香酸鈉，烷基芳基磺酸鈉是作為乳化劑。作為一種表面活性劑，歧化松香酸鈉和烷基芳基磺酸鈉可以將本與水不相溶的一些單體、配料以一種較為穩(wěn)定的乳液液滴的形式分散到水中，以便后續(xù)反應(yīng)的進(jìn)行。加入歧化松香酸鈉和烷基芳基磺酸鈉后由于表面活性劑的兩親 性質(zhì),使之易于在油水界面上吸附并富集，而降低界面張力界面張力恰恰是是影響乳狀液穩(wěn)定 性的一個(gè)主要因素，因?yàn)槿闋钜旱男纬杀厝皇贵w系界面積大大增加，也就是對(duì)體系要做功， 從而增加了體系的界面能，這就是體系不穩(wěn)定的來(lái)源。因

6、此，為了增加體系的穩(wěn)定性，可減少其界面張力，使總的界面能下降。 、過(guò)氧化氫異丙苯作為過(guò)氧化物使用 、硫酸亞鐵、雕白粉由鏈引發(fā)反應(yīng)可知，F(xiàn)e2+經(jīng)氧化后變成 Fe3+, Fe3+呈棕色，如果其濃度較高將影響丁苯橡 膠的色澤。為了減少Fe3+的濃度，工業(yè)上使用雕白粉（甲醛-亞硫酸氫鈉二水合 CH2O.NaHSO3.2H2O作為二級(jí)還原劑，使 Fe3+還原為 Fe2+。4 Fe3+ + 2CH2O.NaHSO3.2H2Of 4 Fe2+ + 2HCOOH + Na2SO4 + H2SO4 + 8H+由于消耗了二級(jí)還原劑雕白粉，硫酸亞鐵的用量顯著減少。 、EDTA為了防止產(chǎn)生的Fe（OH）2沉淀析出，

7、工業(yè)上采用乙二胺四乙酸二鈉鹽 （EDTA二鈉鹽）作為螯合 劑，與Fe2+生成水溶液性螯合物.EDTA二鈉鹽與Fe2+生成的水溶液性螯合物，其離解度小， 在堿性條件和酸性條件下都很穩(wěn)定，可在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持 Fe2+的存在，而又不生成Fe(0H)2 沉淀。 、磷酸鈉磷酸鈉是作為緩沖劑， 是生物化學(xué)研究中使用最為廣泛的一種緩沖液，通常使用的有磷酸鈉緩沖液(NaH2P04&Na2HPO4)和磷酸鉀緩沖液 (K2HPO4&KH2PO4),由于它們有二級(jí)解離， 緩沖的pH值范圍很廣。由弱酸H3PO4及其鹽NaH2PO4所組成的緩沖溶液對(duì)酸的緩沖作用， 是由于溶液中存在足夠量的堿PQ3-的

8、緣故。當(dāng)向這種溶液中加入一定量的強(qiáng)酸時(shí)，H+離子基本上被PO43-離子消耗可以有效地保證聚合反應(yīng)在一個(gè)較為穩(wěn)定的PH值范圍內(nèi)進(jìn)行。 二甲基二硫代氨基甲酸鈉、亞硝酸鈉、多硫化鈉、其它(多乙烯多胺)這些是作為反應(yīng)的終止劑，甲基二硫代氨基甲酸鈉為有效的終止劑，但在單體回收過(guò)程中仍有聚合現(xiàn)象發(fā)生，為此，添加了多硫化物、亞硝酸鈉以及多乙烯多胺。多硫化物有還原作用， 可與殘存的過(guò)氧化物反應(yīng)，以消除回收過(guò)程中殘存的過(guò)氧化物的引發(fā)作用，亞硝酸鈉有防止菜化狀的爆聚物生成的作用。2.3工藝流程 、原料的制備與混合用計(jì)量泵將相對(duì)分子量調(diào)節(jié)劑叔十烷基硫醇與苯乙烯在管路巾混合溶解，再與處理好的丁二烯在管路巾中混合，然后

9、與乳化劑混合液 (乳化劑、去離子水、脫氧劑等 )等在管路中混合后 進(jìn)入冷卻器，冷卻至10C。再與活化劑溶液(還原劑、螯合劑等)混合，從第一個(gè)釜的底部進(jìn) 入聚合系統(tǒng)，氧化劑直接從第一個(gè)釜的底部直接進(jìn)入。 、聚合聚合系統(tǒng)由812臺(tái)聚合釜組成，采用串聯(lián)操作方式。 當(dāng)聚合達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)化率后，在終止釜前加入終止劑終止反應(yīng)。 聚合反應(yīng)的終點(diǎn)主要根據(jù)門尼黏度和單體轉(zhuǎn)化率來(lái)控制。轉(zhuǎn)化率是根據(jù)取樣測(cè)定固體含量來(lái)計(jì)算，門尼黏度是根據(jù)產(chǎn)品指標(biāo)要求實(shí)際取樣測(cè)定來(lái)確定。雖然生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化率控制在 60%左右，但當(dāng)所測(cè)定的門尼黏度達(dá)到規(guī)定指標(biāo)要求，而轉(zhuǎn)化率未達(dá)到要求時(shí)，也就加終止劑終止反應(yīng)，以確保產(chǎn)物門尼黏度合格。 、單體丁二烯、苯乙烯的回收利用閃蒸器回收未反應(yīng)完的丁二烯，用0.1MP的蒸汽加熱脫除丁二烯的乳膠進(jìn)入苯乙烯汽提塔來(lái)回收苯乙烯。 、550mm膠粒的生成混合好的乳膠用泵送到絮凝器槽中，加入24%26%NaCl溶液進(jìn)行破乳而形成漿狀物，與濃度為0.5%的稀硫酸混合后連續(xù)流入膠粒化槽，在劇烈攪拌下生成膠粒，溢流到轉(zhuǎn)化槽從轉(zhuǎn) 化槽中溢流出來(lái)的膠