化学工艺学小组作业-橡胶生产工艺课件.ppt

1、橡 胶 生 产 工 艺11033323 周明光橡 胶含义含义 橡橡 胶胶 Rubber橡 胶 的 类 型天然橡胶天然橡胶树、虫胶、琥珀等合成橡胶由单体合成或天然高聚物改性获得按来源分类按来源分类天然橡胶天然橡胶 是从天然植物中采集出来的一种高弹性材料，经采集、凝聚、洗涤、干燥等过程即得。制造各种轮胎以及工业橡胶制品，如胶管、胶带和工业用橡胶杂品；日常生活用品如胶鞋、雨衣以及医疗卫生用品等。合合 成成 橡橡 胶胶通用合成橡胶丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶等特种合成橡胶丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶等合成橡胶分类合成橡胶分类人们常用的合成橡胶有丁苯橡胶，顺丁橡胶和氯丁橡胶等。合成橡胶与天然橡胶相比，具有高

2、弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。合成橡胶的生产过程合成橡胶的生产过程丁丁 苯苯 橡橡 胶胶丁苯橡胶 Emulsion-polymerized styrene butadiene rubber（E-SBR）：白色疏松柱状固体 丁苯橡胶丁苯橡胶烷基锂溶液聚烷基锂溶液聚 丁苯橡胶丁苯橡胶醇烯溶液聚醇烯溶液聚 丁苯橡胶丁苯橡胶高反式聚高反式聚1 1，4-4-丁苯橡胶丁苯橡胶锡偶联溶液锡偶联溶液聚聚高温丁苯橡高温丁苯橡胶胶低温丁苯橡低温丁苯橡胶胶黑母橡胶黑母橡胶低温丁苯橡胶低温丁苯橡胶炭炭低温充油丁苯橡低温充油丁苯橡胶胶胶炭黑母橡胶胶炭黑母橡胶低温充油丁苯

3、低温充油丁苯橡橡高苯乙烯丁苯橡高苯乙烯丁苯橡胶胶液体丁苯橡液体丁苯橡胶胶羧基丁苯橡羧基丁苯橡胶胶溶液聚合（solution polymerization）：将单体和引发剂溶于适当溶剂中，在溶液状态下进行的聚合反应，溶液聚合是高分子合成过程中一种重要的合成方法。乳液聚合(emulsion polymerization)：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。低温丁苯橡胶的乳液聚合低温丁苯橡胶的乳液聚合1,3-丁二烯CH2CHCHCH21 最简单的共轭双烯烃。在常温、常压下为

4、无色气体，性质活泼，容易发生自聚反应，在贮存、运输过程中要加入叔丁邻苯二酚阻聚剂。苯乙烯 CH2CH2 无色或微黄色易燃液体，化学性质非常活泼，能进行均聚合，也能与其他单体如丁二烯、丙烯腈等发生共聚合反应。聚合原理-自由基共聚合(radical copolymerization)生产工艺-典型配方原料及辅助材料原料及辅助材料配方配方I配方配方II单体单体丁二烯丁二烯7072苯乙烯苯乙烯3028相对分子质量调节剂相对分子质量调节剂叔十烷基硫醇叔十烷基硫醇0.200.16介质介质水水200195乳化剂乳化剂歧化松香酸钢歧化松香酸钢4.54.62烷基芳基磺酸钠烷基芳基磺酸钠0.15引发剂引发剂体系体

5、系过氧化物过氧化物过氧化氢对孟烷过氧化氢对孟烷0.080.06-0.12活化剂活化剂还原剂还原剂硫酸亚铁硫酸亚铁0.050.01雕白粉雕白粉0.150.04-0.10螯合剂螯合剂EDTA0.0350.01-0.025缓冲剂缓冲剂磷酸钠磷酸钠0.080.24-0.45反应条件反应条件聚合温度聚合温度55转化率，转化率，%6060聚合时间，聚合时间，h7-127-10自自由由基基共共聚聚合合以自由基链以自由基链式聚合机理式聚合机理进行的共聚进行的共聚合反应合反应。生产工艺生产工艺-聚合条件聚合条件单体纯度：单体纯度：99%99%引发剂：氧化引发剂：氧化-还原引发体系还原引发体系乳化剂：脂肪酸皂或歧

6、化松香酸皂乳化剂：脂肪酸皂或歧化松香酸皂分子量调节剂：分子量调节剂：十二烷基硫醇十二烷基硫醇聚合温度聚合温度:5:5或更低或更低防老剂：对苯二酚防老剂：对苯二酚橡胶油：液态烃（芳烃、环烷烃橡胶油：液态烃（芳烃、环烷烃）转化率：转化率：60%60%70%70%，聚合时间：控制在聚合时间：控制在7 712h12h十二烷基硫醇十二烷基硫醇（dodecyl mercaptan）有正十二碳硫醇和叔十二碳硫醇之分，简称NDM(或TDM)，分子量202.40。无色或灰黄色黏性液体，有特殊臭味，相对密度0.8450。沸点165166C(5.2kPa)。凝固点一7。工业品常是几种同分异构体的混合物，馏程2002

7、35。折射率1.451.47。闪点87C。溶于乙醇、丙酮、甲苯、溶剂汽油、醋酸乙酯等有机溶剂，不溶于水。工艺流程工艺流程-原料准备、聚合过程、单体回收、分离、后处理等。原料准备、聚合过程、单体回收、分离、后处理等。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2228，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，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0.1MP

8、a 的蒸汽直接加热，塔顶压力为12.9kPa，塔顶温度50，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0.1%。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的过程，操作温度均为55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

9、和清水洗涤，操作温度为4060。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90，出口处为70。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0.1%。然后经称量、压块、检测金属后包装得成品丁苯橡胶流程说明流程说明聚合系统：812台聚合釜串联反应终点：根据门尼粘度和单体转化率来控制 转化率：根据取样测定固体含量来计算。门尼粘度：根据产品指标要求

10、实际取样测定来确定搅拌形式：框式传热：在聚合釜内安装垂直管式氨蒸发器干燥：双层履带式氨气液氨聚合釜TRCA蓄集器管道单体回收注意问题单体回收注意问题 加入硅油或聚乙二醇等消泡剂产生凝集物产生凝集物 定期清洗定期清洗粘附在器壁粘附在器壁上聚合物；上聚合物；设置两个脱设置两个脱苯乙烯塔切苯乙烯塔切换使用换使用 采用药剂采用药剂处理或加入处理或加入亚硝酸钠、亚硝酸钠、碘、硝酸等碘、硝酸等抑制剂抑制剂丁苯橡胶类型丁苯橡胶类型宏观结构宏观结构微观结构微观结构支化支化凝胶凝胶MnMnHIHIPSPS，%顺式顺式反式反式乙烯基乙烯基低温乳液聚合丁苯橡胶低温乳液聚合丁苯橡胶高温乳液聚合丁苯橡胶高温乳液聚合丁苯

11、橡胶中等中等大量大量少量少量多多1000001000001000001000004-64-67.57.523.523.523.423.49.59.516.616.6555546.346.3121213.713.7 是一种不饱和烯烃高聚物，其玻璃化温度取是一种不饱和烯烃高聚物，其玻璃化温度取决于苯乙烯均聚物的含量。决于苯乙烯均聚物的含量。优点优点 胶料不易烧焦胶料不易烧焦和过硫；高温耐磨和过硫；高温耐磨性好，适用于乘用性好，适用于乘用胎；加工过程中不胎；加工过程中不易过炼，可塑度均易过炼，可塑度均匀，硫化橡胶硬度匀，硫化橡胶硬度变化小；充油橡胶变化小；充油橡胶的加工性能好；容的加工性能好；容易与其他橡胶并易与其他橡胶并。性 能 强度低，需加高活性补强剂；加配合剂难度大；滞后损失大，生热高，弹性低，耐寒性也稍差，但充油后可以降低生热；热撕裂性能差。汽车零件电线和电缆包皮电线和电缆包皮胶管和胶鞋胶管和胶鞋 橡胶的用途橡胶的用途