丁苯橡胶课件2剖析.ppt

1、苯乙烯丁二烯橡胶，团队成员：徐跃红廖婷李茜，1 .概述，苯乙烯丁二烯橡胶(Styrene-Butadiene Rubber，简称SBR )是丁二烯和苯乙烯在乳液中以自由基共聚反应机理进行的聚合反应其反应式和产物结构式，(xy)CH2CHCHCH2zCH2CH、丁苯橡胶(SBR )是最大的通用合成橡胶品种，也是最先实现工业化生产的橡胶之一。 其物理结构性能、加工性能及产品使用性能接近天然橡胶，部分性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度优于天然橡胶，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛应用于轮胎、胶带、软管、电线电缆、医疗器械及各种橡胶产品的生产等领域。丁苯橡胶的分类、2、低温乳液丁苯橡胶的合成、2.

2、1主原料、1、3丁二烯是最简单的共轭二烯。 常温、常压下无色气体、相对分子量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，特别刺激粘膜，易液化，易溶于有机溶剂。 性质活跃，容易发生自聚反应，因此在储存、运输中添加叔丁基邻苯二酚阻聚剂。 无色或微黄色可燃性液体，化学性质非常活跃，可以均匀聚合，并且可以与丁二烯、丙烯腈等其他单体发生共聚反应。 2.2生产原理和工艺，1 )聚合原理-自由基共聚，2 )生产工艺-典型配方，2.3生产工艺-聚合条件，分散介质一般以水为分散介质。 为了确保乳液的稳定和聚合生成物的品质，需要使用去离子水。 使用量一般为单体量的60

3、00%，影响水量的一些体系的稳定性和传热，水量少，乳液的稳定性差，不利于传热，特别是低温下的聚合该影响更大，因此低温乳液聚合生产的苯乙烯丁二烯橡胶最好乳液的浓度稍低，一般单体和水的、2.4低温乳液聚合制备丁苯橡胶的工艺、2.4.1条件确定、单体纯度丁二烯的纯度99%。 由丁烷、丁烯氧化脱氢得到的丁二烯中的丁烯含量1.5%、硫化物0.01%、羰基化合物0.006%； 分解石油得到的丁二烯中乙炔烃的含量为0.002%，防止了交联引起的丁苯橡胶门尼粘度的增加。 阻聚剂低于0.001%时，对聚合没有显着影响，超过0.01%时，用浓度10%的NaOH溶液清洗除去30次。 苯乙烯纯度为99%，不含二乙烯基

4、苯。 聚合温度与聚合中使用的引发剂体系有关。 低温乳液聚合制备丁苯橡胶采用氧化还原引发体系，可在5以下的温度(1018 )下进行，同时链转移少，生成物中的低聚物和支链少，变压器结构达到70%左右。 低温乳液聚合得到的苯乙烯丁二烯橡胶也称为冷苯乙烯丁二烯橡胶。 使用K2S2O8作为引发剂时，反应温度为50，反应转化率为72u%。 低温聚合的比高温聚合的性能好。 为了防止高转化中发生的支链、交联反应，转化率和聚合时间一般控制在60p%，大多控制在60%左右。 未反应的单体回收再利用。 反应时间控制在712h，反应过快则难以传热。 2.4.2工艺，用定量泵将规定数量的相对分子量调节剂叔癸基硫醇和苯乙

5、烯在管道中混合溶解，与管道处理过的丁二烯混合。 之后，与乳化剂的混合液(乳化剂、去离子水、脱氧剂等)等在管路中混合，进入冷却器，冷却至10。 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体系，氧化剂从第一个釜的底部直接进入。 聚合系统由812台聚合釜组成，采用串联操作方式。 聚合达到规定的转化率后，在釜结束前加入终止剂，使反应结束。聚合反应的终点主要由门尼粘度和单体转化率控制，转化率通过采样测定固体成分来修正，门尼粘度根据产品指标的要求由实际采样测定来确定。 生产中的转化率控制在60%左右，但测定的门尼粘度达到规定的指标，转化率未达到要求时也加入停止剂停止反应，确保生成物门尼

6、合格。 从结束釜流出的结束后的橡胶液进入缓冲罐。 然后，经过2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为2228，压力0.04MPa，第一个闪蒸器上蒸镀大部分丁二烯。 进而使残留在第2个闪蒸罐中(温度27、压力0.03MPa )的丁二烯蒸发。 回收的丁二烯压缩液化，再凝结除去惰性气体，循环使用。 去除丁二烯后的乳胶进入苯乙烯扩散塔(高约10m，内有10块塔盘)上部，塔底用0.1MPa的蒸汽直接加热，塔顶压力为12.9kPa，塔顶温度为50，苯乙烯和水蒸气从塔顶出来，凝结后，水和苯乙烯分离，成为浮渣得到塔底含有20%左右橡胶的乳胶，苯乙烯含量减压脱离了0.1%的苯乙烯的塔

7、底乳胶放入混合槽中，在此与规定数量的抗老化剂乳胶混合，根据需要加入充油乳胶，搅拌混合使其均匀后，送至后处理工序。 混合的乳胶用泵送入絮凝槽，加入24&%食盐水破乳形成浆液，与浓度0.5%稀硫酸混合连续流入胶体化槽，在激烈搅拌下生成胶体，溢流到转化槽完成乳化剂转化为游离酸的过程，操作温度均为55 将从转化槽溢出的浆料和清浆用振动筛过滤分离后，湿浆料进入清洗槽，用清浆和清水清洗，操作温度4060。 洗净的胶体粒子用真空旋转过滤器去除水分的一部分，使胶体粒子中的水在20%以下后，加入湿式粉碎机粉碎成550mm的胶体粒子，用空气输送器送入干燥箱进行干燥。 烘箱为双履带式，分为几个烘箱分别控制加热温度，

8、最高90，出口70。 履带是多孔质的不锈钢板制，为了防止橡胶粒的粘着，在供给端喷射硅油溶液，橡胶粒在上层履带的终端被刮板刮取，落入第2段的履带，可在干燥室继续干燥。 干燥到含水0.1%。 然后包装经称量、冲压、金属检验完成的丁苯橡胶。 2.4.3生产中需注意的问题是，聚合釜的传热问题由于低温乳液聚合的温度要求为5左右，因此对聚合釜的冷却效率的要求很高，工业生产中多采用在聚合釜内安装垂直管式氨蒸发器的方法进行冷却。 如图所示。 聚合釜搅拌器的转速为105120r/min。 单体回收中的问题在闪蒸中，为了防止橡胶乳液沸腾引起的大量气泡的产生，需要加入硅油和聚乙二醇等消泡剂，采用卧式闪蒸槽，增大蒸发

9、面积。 为了在脱苯乙烯塔中容易产生凝聚物，堵塞筛使蒸馏效率降低，定期清洗附着在器壁上的聚合物。 为了防止回收系统中产生爆炸物，可以加入药剂处理、亚硝酸钠、碘、硝酸等抑制剂。 大分子宏观结构包括单体的比例、平均相对分子量及分布、分子结构的线性或非线性、凝胶含量等，微观结构主要是丁二烯链段中的顺- 1，4、反- 1，4及1，2 -结构(乙烯基)的比例中，乙烯基的含量性能大3、丁苯橡胶的结构、性能和用途、典型的丁苯橡胶的结构特点、丁苯橡胶的玻璃化温度取决于苯乙烯均聚物的含量。 苯乙烯和丁二烯以必要的比例可以从丁二烯100% (顺式、变压器的玻璃化转变温度均为100 )到聚苯乙烯100% (玻璃化转变

10、温度为90 )。 玻璃化温度对硫化橡胶的性质起着重要的作用。大多数乳液聚合苯乙烯丁二烯橡胶含有23.5%的苯乙烯，该含量的苯乙烯丁二烯橡胶的综合物理机械性能优异。 非充油乳液聚合苯乙烯丁二烯橡胶的数量相对于分子质量均为约100000。 低于该值的丁苯橡胶在储藏时容易发生冷流现象，高于该值的加工困难。 相对于充油丁苯橡胶的相对分子量可以相对较高。 乳液聚合丁苯橡胶的相对分子量分布比溶液聚合丁苯橡胶宽。 前者的相对分子量分散系数为46，溶液聚合丁苯橡胶的相对分子量分散系数为1.52.0。 乳液聚合丁苯橡胶支链度高，有利于加工。 从凝胶含量来看，低温乳液聚合的苯乙烯丁二烯橡胶的凝胶含量低于高温乳液聚

11、合的苯乙烯丁二烯橡胶的凝胶含量。 乳液聚合的苯乙烯丁二烯橡胶中，具有共聚物共性的单体单元随机排列，不能结晶化。 并且，橡胶主链上的丁二烯结构大部分为反式-1、4结构，由于还有苯环，体积效应大，分子链的柔软性低，影响硫化橡胶的物理机械性能。 例如，弹性低、发热高等。 1 .由于分子结构不规则，在拉伸和冷冻条件下不能结晶，为非结晶性橡胶。 2 .和天然橡胶一样，也是不饱和碳链橡胶。 但是，与天然橡胶相比，双键的数量少，没有挤出甲基侧基和电子的作用，双键的活性也低。 3 .由于在分子主链中导入了巨大的苯基侧基，存在由丁二烯1，2 -结构构成的乙烯侧基，因此立体障碍大，分子链的柔软性差。 4 .平均分

12、子量低，相对分子量分布狭窄。 低温乳苯乙烯丁二烯橡胶结构的特征：苯乙烯丁二烯橡胶和天然橡胶，苯乙烯丁二烯橡胶包含不饱和的橡胶，即双键，可以进行加成反应。 与天然橡胶相比，双键数量少，存在甲基侧基及其吸电子作用，双键活性也低。 且不饱和程度比天然橡胶低，因此硫化速度慢。 加工安全性提高，不易烧焦，不易过硫，硫化平坦性优异。 和天然橡胶一样，由于是高分子化合物，反应速度慢，反应不完全，不均匀，同时具有氧化分解和结构化反应等化学反应并存的现象等，具有烯系有机化合物的反应特性。 与天然橡胶一样，氧化分解反应是导致橡胶老化的结构化是得到硫化橡胶的理论依据。SBR-1500以炭黑为增强剂，广泛用于轮胎胎面、轮胎胎面、输送带、软管、成型品、挤出成型品等对颜色要求不高的产品。 SBR-1502广泛应用于颜色鲜明的橡胶制品，包括轮胎侧壁、透明橡胶鞋、胶布、医疗制品和其他常用颜色制品。 SBR-1712广泛用于轿车用轮胎胎面橡胶、轮胎胎面橡胶、传送带、软管、一般的黑色