年产5万吨-丁苯橡胶生产设计.doc

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1、低温乳液聚合丁苯橡胶，年产5万吨。丁苯橡胶：由1,3-丁二烯与苯乙烯共聚而得的高聚物，简称SBR丁苯橡胶基本性能性能参数密度，g/cm³0.91～0.96比热容，J/(kg℃)1820～1920线膨胀系数，10-4℃-1Tg以下Tg以上0.8～0.92.3～2.5折射率nD201.5345电导率50Hz106Hz2.62.65(60℃)2.352.65（60℃）介电强度，Kv/mm24～36玻璃化温度Tg(DSC法)，℃平均分子量Mn-55(11～26)×104一．生产工艺选择乳聚法的有优点是：①反应易于控制，聚合热容易导出；②可制得分子量较高的合成橡胶；③

2、可调节合成橡胶的性能；④用水为介质，廉价而又安全；⑤中间产品可直接应用。缺点是：由于直接与间接参与反应的组份过多，存留于橡胶中的杂质颇难除尽，便影响橡胶制品的介电性能及其他性能。我国基本采用溶聚工艺，目前国内有4套大型设备，技术较成熟。综合以上，本工艺采用低温乳液聚合工艺，年产5万吨。1.名称及其结构名称：乳聚丁苯橡胶，简称ESBR分子式：其中n为平均聚合度，一般为350-100002．聚合原理：乳液聚合丁苯橡胶属于乳液法链式自由基聚合机理，整个聚合过程分为链引发、链增长、链转移、链终止四个步骤。（1）链引发这是形成单体自由基活性种的反应，首先由氧化还原引发

3、体系在水相中产生，初级自由基。R—COOH+Fe2+→R—CO·+Fe3+第二步是初级自由基与单体加成，形成单体自由基。（2）链增长在链引发阶段形成的单体自由基，活性很高，如无阻聚物质与之作用，就能进攻第二个单体分子的π键，重新杂化结合，形成新的自由基，如此循环下去。该反应过程放热，链增长速率极快（0.01-ns间），其相关的速率方程为：Rp=kp式中Rp——链增长速率，L/(mol·s)[I]——引发剂浓度，mol/lf——引发剂引发速率，%Kd——引发剂分解速率常数，Kt——链终止速率常数（3）链终止乳聚丁苯橡胶聚合过程的终止主要是双基结合终止。此时的聚

4、合体系中，除水相外，主要是表面层为乳化剂覆盖的聚合胶乳粒子。3.原料（1）丁二烯1,3-丁二烯的结构式为：CH2=CH-CH=CH2（2）苯乙烯沸点：145.2℃冰点：-30.628闪点：30℃30℃条件下：nD=1.5414Tc=374.4℃Pc=3.947MPa粘度=0.725（25℃）蒸发潜热：84.69cal/g(25℃)4.配方原料及辅助材料配方Ⅰ配方Ⅱ单体丁二烯7072苯乙烯3028相对分子质量调节剂叔十烷基硫醇0.200.16介质水200195乳化剂歧化松香酸钠4.54.62烷基芳基磺酸钠0.15-引发剂体系过氧化物过氧化氢对孟烷0.080.0

5、6-0.12活化剂还原剂硫酸亚铁0.050.01雕白粉0.150.04-0.10螯合剂EDTA0.0350.01-0.025缓冲剂磷酸钠0.080.24-0.45反应条件聚合温度55转化率，%6060聚合时间，h7-127-105.转化率经典的丁二烯苯乙烯乳液聚合的转化率为60%左右，太低，原料利用率下降，而提高转化率是可以达到的，但所得橡胶的性能变差以及聚合釜挂壁严重。未反应的单体经“脱气”工序回收，与新鲜单体混合再次进入聚合釜。图4-1置换塔出口单体转化率随聚合釜串联个数的变化[8]根据上图，确定使用8釜串联工艺，各釜转化率分布为10.82%、9.65%

6、、8.61%、7.67%、6.85%、6.10%、5.45%、4.85%。6.配料确定图4-2苯乙烯含量与转化率的关系[8]由以上关系图，暂确定苯乙烯22%，丁二烯78%，根据后边的物料衡算，进行检验。二．聚合条件及原料要求（1）分散介质一般以水为分散介质，要求必须用去离子水，以保证乳液的稳定和聚合产物的质量，用量一般为单体的60%～300%。水量的多少对体系的稳定性和传热都有影响，水量少，乳液稳定性差，不利于传热，尤其在低温下聚合这种影响更大。因此，低温乳液聚合生产丁苯橡胶要求乳液的浓度低一些为好，一般控制单体与水的比值为1:1.05～1:1.81（物质的

7、量之比），而高温乳液聚合则为1:2.0～1:2.5.（2）单体纯度丁二烯纯度＞99%。对于由丁烷、丁烯氧化脱氢制得的丁二烯中丁烯含量≤1.5%，硫化物≤0.01%，羟基化合物≤0.006%；对于石油裂解得到的丁二烯中炔烃的含量≤0.002%，以防止交联增加丁苯橡胶的门尼粘度，阻聚剂低于0.001%时对聚合没有明显影响，当高于0.01%时，要用浓度为10%～15%的NaOH溶液于30℃进行洗涤除去，苯乙烯纯度＞99%，并且不含二乙基苯。（3）聚合温度聚合温度与聚合采用的引发剂体系有关。低温乳液聚合生产丁苯橡胶采用氧化-还原引发体系，可以在5℃或更低温度下（－1

8、0℃～－18℃）进行，同时，链转移少，产物中低聚物和