高材課程設(shè)計(jì)第一頁，共十八頁，2022年，8月28日乳液丁苯制備工藝設(shè)計(jì)要求乳液丁苯膠制備工藝（設(shè)計(jì)過程及要求如前題）第二頁，共十八頁，2022年，8月28日通用型乳液丁苯苯乙烯含量23.5%Tg=-57~-52低溫乳液丁苯橡膠的合成①組分；②配方；③工藝條件第三頁，共十八頁，2022年，8月28日第四頁，共十八頁，2022年，8月28日丁苯乳液聚合典型配方及反應(yīng)條件原料及輔助材料冷法熱法單體丁二烯（重量）苯乙烯（重量）72287129分子量調(diào)節(jié)劑叔-十二碳硫醇0.160.50反應(yīng)介質(zhì)水195190脫氧劑保險(xiǎn)粉0.025-0.04乳化劑脂肪酸鈉—5歧化松香酸鈉4.62—引發(fā)劑體系過氧化物K2S2O8—0.3對孟烷過氧化氫0.06-0.12—活化劑還原劑硫酸亞鐵0.01—刁白塊0.04-0.10—螯合劑EDTA0.01-0.025—電解質(zhì)K3PO40.24-0.45—終止劑二甲基二硫代氨基甲酸鈉0.10—NaNO20.02-0.04—Na2Sx0.02-0.05—其他多乙多胺0.02氫醌0.1反應(yīng)條件聚合溫度°C550轉(zhuǎn)化率(%)6072聚合時(shí)間(小時(shí))7-1012第五頁，共十八頁，2022年，8月28日各組分作用及要求①水去離子軟水;水中鈣、鎂離子與乳化劑生成不溶于水的鹽用量超過兩種單體的體積②分子量調(diào)節(jié)劑通過鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)調(diào)節(jié)丁苯膠分子量、分子量分布,防止產(chǎn)生支化和凝膠.叔-十二碳硫醇常用的調(diào)節(jié)劑第六頁，共十八頁，2022年，8月28日③脫氧劑消除帶入聚合體系中氧的阻聚(或延遲)作用.連二硫酸鈉除氧劑(保險(xiǎn)粉)冷法乳聚丁苯④乳化劑作用聚合前:分散乳化單體形成單體液滴,形成膠束和增溶膠束,形成穩(wěn)定的單體乳化液;聚合后:吸附膠乳離子表面,穩(wěn)定保護(hù)膠乳離子,防止并合和減少終止幾率,并有良好的穩(wěn)定性第七頁，共十八頁，2022年，8月28日常采用的乳化劑:C12-C18的脂肪酸鉀(或鈉)皂;岐化松香酸鉀(或鈉)皂;以上兩種物質(zhì)的混合;皂的烴基結(jié)構(gòu)、鏈長、鹽的堿金屬種類、配比聚合速度、乳膠粒大小乳化劑用量≥CMC⑤引發(fā)劑體系氧化-還原引發(fā)體系>-20℃低溫引發(fā)第八頁，共十八頁，2022年，8月28日建立和選擇有效的氧化-還原引發(fā)劑體系是關(guān)鍵核心適宜的氧化劑+還原劑+助還原劑氧化還原循環(huán)工業(yè)上稱作:活化劑氧化劑對孟烷過氧化氫還原劑硫酸亞鐵鹽第九頁，共十八頁，2022年，8月28日氧化-還原引發(fā):上述體系用于丁苯乳聚將產(chǎn)生如下問題:①產(chǎn)生一個(gè)可供引發(fā)的RO*自由基,要消耗一個(gè)Fe2+;要想提高反應(yīng)速率或高轉(zhuǎn)化率加入很多亞鐵鹽過多的鐵離子殘留在橡膠中耐老化性能色澤;反應(yīng)均勻性第十頁，共十八頁，2022年，8月28日②聚合時(shí)亞鐵鹽一次投入反應(yīng)速度過快無法控制Fe2+過早耗盡聚合早停止轉(zhuǎn)化率低③加入亞鐵鹽過多Fe2+的氧化,使產(chǎn)生的RO*重新消失導(dǎo)致反應(yīng)速度降低,分子量增大,分子量分布變寬.第十一頁，共十八頁，2022年，8月28日⑥電解質(zhì)作用①降低CMC濃度;②減小乳膠粒表面張力③降低膠乳黏度，提高膠乳流動(dòng)性第十二頁，共十八頁，2022年，8月28日常用的電解質(zhì)強(qiáng)酸與強(qiáng)堿形成的鹽;弱酸和弱堿形成的鹽電離常數(shù)大、價(jià)廉如KCl除電解質(zhì)作用外,還對膠乳pH值有緩沖作用,有利于膠乳后處理過程(回收單體)中的穩(wěn)定性⑦終止劑當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定程度,加入終止劑作用①破壞尚未反應(yīng)引發(fā)劑;②消除存在的自由基,防止產(chǎn)生低分子量、支化、交聯(lián)第十三頁，共十八頁，2022年，8月28日苯乙烯/丁二烯自由基共聚合:γB>γs受溫度影響不大進(jìn)料濃度B/S=70:30丁二烯單元為主(>75%)苯乙烯無規(guī)分布丁苯橡膠轉(zhuǎn)化率的控制一般轉(zhuǎn)化率控制在75%以下(典型的生產(chǎn)工藝指標(biāo)60%左右)避免長序列苯乙烯嵌段形成(3)聚合工藝共聚合第十四頁，共十八頁，2022年，8月28日第十五頁，共十八頁，2022年，8月28日主要控制條件聚合溫度5℃;壓力4×102-5×102kPa;聚合轉(zhuǎn)化率60%;8-12聚合釜串聯(lián)(4)主要影響因素和控制①單體純度丁二烯/苯乙烯純度各要求>99%和99.6%②共聚單體的配比丁二烯(M1)/苯乙烯(M2)5℃自由基乳液聚合r1=1.38;r2=0.64丁二烯活性>苯乙烯第十六頁，共十八頁，2022年，8月28日共聚物組成隨轉(zhuǎn)化率提高而不斷改變設(shè)法控制丁苯橡膠性能表明,苯乙烯含量在23.5%具有最佳綜合性能工藝條件共聚進(jìn)料丁二烯/苯乙烯=72/28～70/30;單體轉(zhuǎn)化率為60%以前苯乙烯含量不受轉(zhuǎn)化率影響(含量23%左右)③聚合終點(diǎn)的確定與控制共聚物組成及門尼黏度聚合反應(yīng)終點(diǎn)例如,轉(zhuǎn)化率未達(dá)到60%,門尼值已達(dá)到,必須停止聚合第十七頁，共十八頁，2022年，8月28日實(shí)際生產(chǎn)中:協(xié)調(diào)分子量調(diào)節(jié)劑及引發(fā)劑用量