材料合成与工艺设计--顺丁橡胶的合成制备工艺

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1、材料合成工艺设计材料合成工艺设计实验名称：顺丁橡胶的合成制备工艺学院：材料与化工学院专业班级：材料科学与工程（一）班_______姓　　名：侯博_____学　号：2010041331001222材料合成工艺设计目录1引言21.1顺丁橡胶产品概述21.2顺丁橡胶生产工序方法21.2.1合成工序21.2.2合成方法21.3国内顺丁橡胶生产技术差距31.4顺丁橡胶发展方向31.5生成物顺丁橡胶的物理化学性质及技术指标41.5.1顺丁橡胶的结构41.5.2顺丁橡胶的性能41.5.3顺丁橡胶的用途52合成原理及生产工艺52.1合成原理---聚合机理52.2合成工艺（

2、一）——镍系催化剂生产顺丁橡胶62.3合成工艺（二）——充油法制备顺丁橡胶72.4合成后期处理工段72.5合成工艺图83三釜物料衡算94首釜物料衡算115设备选择及计算136热量衡算（首釜）157性能测试与分析167.1填充不同油对性能的影响167.2充油温度对充油胶性能的影响187.3充油时间对充油胶性能的影响188结论19参考文献20顺丁橡胶的合成制备工艺22材料合成工艺设计1引言1.1顺丁橡胶产品概述顺丁烯橡胶，由丁二烯聚合制得的结构规整的合成橡胶。与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好

3、，易与天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。根据顺式1，4含量的不同，顺丁橡胶又可分为低顺式（顺式1，4含量为35％～40％）、中顺式(90％左右)和高顺式（96％～99％）三类。高顺式顺丁橡胶分子间力小，分子量高，因而分子链柔性大,玻璃化温度低（Tg=-110℃），在常温无负荷时呈无定形态，承受外力时有很高的形变能力，是弹性和耐寒性最好的合成橡胶。且由于分子链比较规整，拉伸时可以获得结晶补强，加入炭黑又可获得显著的炭黑补强效果，是一种综合性能较好的通用橡胶。1.2顺丁橡胶生产工序方法1.2.1合成工序顺丁橡胶的生产工序包括：催化剂、终止剂和防老剂的配制计量,

4、丁二烯聚合,胶液凝聚和橡胶的脱水干燥。其聚合几乎都采用连续溶液聚合流程，聚合装置大都用3～5釜串联，单釜容积为12～50m。所用溶剂和所得产物随催化剂不同而异。1.2.2合成方法①用丁基锂为催化剂生产顺丁橡胶,多以环己烷(或己烷)作溶剂。这种聚合体系的催化活性高,工艺简单，反应容易控制；但所得顺丁橡胶的顺式1，4含量低，分子量分布窄，不易加工，硫化后的顺丁橡胶的物理性能较差，一般只与聚苯乙烯树脂混炼作改性树脂。②用钛或钴催化体系生产顺丁橡胶，一般选用苯或甲苯作溶剂，制得顺丁橡胶的顺式1，4含量高，硫化胶的物理性能类似，不同的是钛系顺丁橡胶的分子量分布窄、冷

5、流倾向大，加工性能也不如钴系和镍系顺丁橡胶好。③用镍系催化剂生产顺丁橡胶，芳烃（如苯或甲苯）和脂肪烃（如环己烷、己烷、庚烷或加氢汽油）均可作为聚合溶剂，而且都得到高分子量、高顺式顺丁橡胶，以环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物作催化剂、以抽余油22材料合成工艺设计作溶剂生产顺丁橡胶的技术（我国生产橡胶的主要技术方法），中国自1959年开始研究，于1971年建成万吨级生产装置并投产。④尚有三种新型催化剂即：稀土催化剂（如环烷酸稀土－一氯二乙基铝－三异丁基铝）、π－烯丙基氯化镍催化剂〔如(π-C3H5NiCl)2-四氯苯醌〕和卤化π－烯丙基铀催化剂均可制得

6、高顺式(96％～99％)的顺丁橡胶，而且活性和所得硫化胶的物理性能也好，但由于开发较晚，至80年代中期尚未达到工业化生产的程度。1.3国内顺丁橡胶生产技术差距①品种单一，品牌少，难以适应市场变化需求②生产成本高③生产技术差④质量上有差距因此，我们要采用新的技术改善我们的生产技术开发新型聚合釜反应器、催化剂陈化方式改进、凝聚釜采用热泵回收热能。1.4顺丁橡胶发展方向开发顺丁橡胶新品种和新牌号，以调整现有顺丁橡胶的产品结构，增加装置适应性。继续进行充油顺丁橡胶不同充油份数及不同门尼的产品，稀土顺丁橡胶产量很少、装置规模小产品牌号单一，难以适应多种用途、多种加工

7、配方的需求，缺少低顺橡胶的技术开发和应用研究，并尽早将研究成果投入工业生产，实现在顺丁橡胶装置上的多品种生产。优化顺丁橡胶现有的催化体系和工艺条件，进一步降低物耗能耗，提高技术水平。催化剂陈化方式需改进，以提高总转化率，稳定活性。国内蒸汽与溶剂的消耗略高于国外，增加了产品成本，产品出口量小。需要提高生产自控水平，如在线门尼粘度检测水平低，导致产品门尼粘度波动较大，影响了用户使用。开发新型聚合反应器。目前顺丁橡胶采用，采用双螺带搅拌器，存在返混态、搅拌不均等缺陷。所以主要是搅拌浆型的改动，提高混合效果，强化传热能力，从而能优化聚合工艺指标，提高产品的内在质量

8、。不断开辟顺丁橡胶在非轮胎制品中的应用。增加顺丁橡胶在工程轮胎、2