高材课程设计.ppt

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1、高分子化学课程设计（2010）——乳液丁苯制备工艺设计乳液丁苯制备工艺设计要求乳液丁苯胶制备工艺（设计过程及要求如前题）通用型乳液丁苯苯乙烯含量23.5%Tg=-57~-52低温乳液丁苯橡胶的合成①组分；②配方；③工艺条件丁苯乳液聚合典型配方及反应条件原料及辅助材料冷法热法单体丁二烯（重量）苯乙烯（重量）72287129分子量调节剂叔-十二碳硫醇0.160.50反应介质水195190脱氧剂保险粉0.025-0.04乳化剂脂肪酸钠—5歧化松香酸钠4.62—引发剂体系过氧化物K2S2O8—0.3对孟烷过氧化氢0.06-0.12—活化剂还原剂硫酸亚铁0.01—刁白块0.04-

2、0.10—螯合剂EDTA0.01-0.025—电解质K3PO40.24-0.45—终止剂二甲基二硫代氨基甲酸钠0.10—NaNO20.02-0.04—Na2Sx0.02-0.05—其他多乙多胺0.02氢醌0.1反应条件聚合温度°C550转化率(%)6072聚合时间(小时)7-1012各组分作用及要求①水去离子软水;水中钙、镁离子与乳化剂生成不溶于水的盐用量超过两种单体的体积②分子量调节剂通过链转移反应调节丁苯胶分子量、分子量分布,防止产生支化和凝胶.叔-十二碳硫醇常用的调节剂③脱氧剂消除带入聚合体系中氧的阻聚(或延迟)作用.连二硫酸钠除氧剂(保险粉)冷法乳聚丁苯④乳化剂

3、作用聚合前:分散乳化单体形成单体液滴,形成胶束和增溶胶束,形成稳定的单体乳化液;聚合后:吸附胶乳离子表面,稳定保护胶乳离子,防止并合和减少终止几率,并有良好的稳定性常采用的乳化剂:C12-C18的脂肪酸钾(或钠)皂;岐化松香酸钾(或钠)皂;以上两种物质的混合;皂的烃基结构、链长、盐的碱金属种类、配比聚合速度、乳胶粒大小乳化剂用量≥CMC⑤引发剂体系氧化-还原引发体系>-20℃低温引发建立和选择有效的氧化-还原引发剂体系是关键核心适宜的氧化剂+还原剂+助还原剂氧化还原循环工业上称作:活化剂氧化剂对孟烷过氧化氢还原剂硫酸亚铁盐氧化-还原引发:上述体系用于丁苯乳聚将产生如下问

4、题:①产生一个可供引发的RO*自由基,要消耗一个Fe2+;要想提高反应速率或高转化率加入很多亚铁盐过多的铁离子残留在橡胶中耐老化性能色泽;反应均匀性②聚合时亚铁盐一次投入反应速度过快无法控制Fe2+过早耗尽聚合早停止转化率低③加入亚铁盐过多Fe2+的氧化,使产生的RO*重新消失导致反应速度降低,分子量增大,分子量分布变宽.⑥电解质作用①降低CMC浓度;②减小乳胶粒表面张力③降低胶乳黏度，提高胶乳流动性常用的电解质强酸与强碱形成的盐;弱酸和弱碱形成的盐电离常数大、价廉如KCl除电解质作用外,还对胶乳pH值有缓冲作用,有利于胶乳后处理过程(回收单体)中的稳定性⑦终止剂当转化

5、率达到一定程度,加入终止剂作用①破坏尚未反应引发剂;②消除存在的自由基,防止产生低分子量、支化、交联苯乙烯/丁二烯自由基共聚合:γB>γs受温度影响不大进料浓度B/S=70:30丁二烯单元为主(>75%)苯乙烯无规分布丁苯橡胶转化率的控制一般转化率控制在75%以下(典型的生产工艺指标60%左右)避免长序列苯乙烯嵌段形成(3)聚合工艺共聚合主要控制条件聚合温度5℃;压力4×102-5×102kPa;聚合转化率60%;8-12聚合釜串联(4)主要影响因素和控制①单体纯度丁二烯/苯乙烯纯度各要求>99%和99.6%②共聚单体的配比丁二烯(M1)/苯乙烯(M2)5℃自由基乳液聚

6、合r1=1.38;r2=0.64丁二烯活性>苯乙烯共聚物组成随转化率提高而不断改变设法控制丁苯橡胶性能表明,苯乙烯含量在23.5%具有最佳综合性能工艺条件共聚进料丁二烯/苯乙烯=72/28～70/30;单体转化率为60%以前苯乙烯含量不受转化率影响(含量23%左右)③聚合终点的确定与控制共聚物组成及门尼黏度聚合反应终点例如,转化率未达到60%,门尼值已达到,必须停止聚合实际生产中:协调分子量调节剂及引发剂用量控制转化率60%产物门尼黏度④聚合温度的控制聚合温度影响聚合速度调节剂硫醇消耗速度产品物性冷法丁苯乳聚聚合温度5±0.5℃