高材课程设计优秀PPT.ppt
乳液丁苯制备工艺设计l要求要求乳液丁苯胶制备工艺（设计过程及要求如前题）乳液丁苯胶制备工艺（设计过程及要求如前题）通用型乳液丁苯通用型乳液丁苯苯乙烯含量苯乙烯含量23.5%Tg=-57-52低温乳液丁苯橡胶的合成低温乳液丁苯橡胶的合成 组分；组分；配方；配方；工艺条件工艺条件丁苯乳液聚合典型配方及反丁苯乳液聚合典型配方及反应应条件条件各组分作用及要求各组分作用及要求去离子软水去离子软水;水中钙、镁离子与乳化剂生成不溶于水的盐水中钙、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用量超过两种单体的体积 分子量调整剂分子量调整剂 通过链转移反应调整丁苯胶分子量、分子量分布通过链转移反应调整丁苯胶分子量、分子量分布,防止产生支化和凝胶防止产生支化和凝胶.叔叔-十二碳硫醇十二碳硫醇 常用的调整剂常用的调整剂 脱氧剂脱氧剂消退带入聚合体系中氧的阻聚消退带入聚合体系中氧的阻聚(或延迟或延迟)作用作用.连二硫酸钠连二硫酸钠 除氧剂除氧剂(保险粉保险粉)冷法乳聚丁苯冷法乳聚丁苯 乳化剂乳化剂作用作用聚合前聚合前:分散乳化单体形成单体液滴分散乳化单体形成单体液滴,形成胶束形成胶束和增溶胶束和增溶胶束,形成稳定的单体乳化液形成稳定的单体乳化液;聚合后聚合后:吸附胶乳离子表面吸附胶乳离子表面,稳定爱护胶乳离子稳定爱护胶乳离子,防止并合和削减终止几率防止并合和削减终止几率,并有良好的稳定性并有良好的稳定性常接受的乳化剂常接受的乳化剂:C12-C18:C12-C18的脂肪酸钾的脂肪酸钾(或钠或钠)皂皂;岐化松香酸钾岐化松香酸钾(或钠或钠)皂皂;以上两种物质的混合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、乳胶粒大小聚合速度、乳胶粒大小乳化剂用量乳化剂用量CMCCMC 引发剂体系引发剂体系氧化氧化-还原引发体系还原引发体系-20-20低温引发低温引发建立建立和和选择选择有效的氧化有效的氧化-还原引发剂体系是关键核心还原引发剂体系是关键核心适宜的氧化剂适宜的氧化剂+还原剂还原剂+助还原剂助还原剂 氧化还原循环氧化还原循环工业上称作工业上称作:活化剂活化剂氧氧化化剂剂对对孟孟烷烷过过氧氧化化氢氢还原剂还原剂硫酸亚铁盐硫酸亚铁盐氧化氧化-还原引发还原引发:上述体系用于丁苯乳聚将产生如下问题上述体系用于丁苯乳聚将产生如下问题:产生一个可供引发的产生一个可供引发的RO*RO*自由基自由基,要消耗一个要消耗一个Fe2+;Fe2+;要想提高反应速率或高转化率要想提高反应速率或高转化率 加入很多亚铁盐加入很多亚铁盐过多的铁离子残留在橡胶中过多的铁离子残留在橡胶中 耐老化性能耐老化性能 色泽色泽;反应匀整性反应匀整性 聚合时亚铁盐一次投入聚合时亚铁盐一次投入 反应速度过快反应速度过快 无法限制无法限制 Fe2+Fe2+过早耗尽过早耗尽 聚合早停止聚合早停止 转化率低转化率低 加入亚铁盐过多加入亚铁盐过多 Fe2+Fe2+的氧化的氧化,使产生的使产生的RO*RO*重新消重新消逝逝导致反应速度降低导致反应速度降低,分子量增大分子量增大,分子量分布变宽分子量分布变宽.电解质电解质作用作用 降低降低CMCCMC浓度浓度;减小乳胶粒表面张力减小乳胶粒表面张力 降低胶乳黏度，提高胶乳流淌性降低胶乳黏度，提高胶乳流淌性常用的电解质常用的电解质强酸与强碱形成的盐强酸与强碱形成的盐;弱酸和弱碱形成的盐弱酸和弱碱形成的盐电离常数大、价廉电离常数大、价廉如如KClKCl除电解质作用外除电解质作用外,还对胶乳还对胶乳pHpH值有值有缓冲作用缓冲作用,有利于胶乳后处理过程有利于胶乳后处理过程(回收单体回收单体)中的稳定性中的稳定性 终止剂终止剂当转化率达到确定程度当转化率达到确定程度,加入终止剂加入终止剂作用作用 破坏尚未反应引发剂破坏尚未反应引发剂;消退存在的自由基消退存在的自由基,防止产生低分子量、支化、交联防止产生低分子量、支化、交联苯乙烯苯乙烯/丁二烯自由基共聚合丁二烯自由基共聚合:B B s s 受温度影响不大受温度影响不大进料浓度进料浓度B/S=70:30 B/S=70:30 丁二烯单元为主丁二烯单元为主(75%)(75%)苯乙烯无规分布苯乙烯无规分布丁丁苯苯橡橡胶胶转化率的限制转化率的限制一般转化率限制在一般转化率限制在75%75%以下以下(典型的生产工艺指标典型的生产工艺指标60%60%左右左右)避开长序列苯乙烯嵌段形成避开长序列苯乙烯嵌段形成(3)(3)聚合工艺聚合工艺主要限制条件主要限制条件聚合温度聚合温度5;5;压力压力4104102 2-510-5102 2 kPa;kPa;聚合转化率聚合转化率60%;60%;8-128-12聚合釜串联聚合釜串联(4)(4)主要影响因素和限制主要影响因素和限制 单体纯度单体纯度 丁二烯丁二烯/苯乙烯纯度各要求苯乙烯纯度各要求99%99%和和99.6%99.6%共聚单体的配比共聚单体的配比 丁二烯丁二烯(M1)/(M1)/苯乙烯苯乙烯(M2)5(M2)5自由基乳液聚合自由基乳液聚合 r1=1.38;r2=0.64 r1=1.38;r2=0.64 丁二烯活性丁二烯活性 苯乙烯苯乙烯共聚物组成随转化率提高而不断变更共聚物组成随转化率提高而不断变更 设法限制设法限制丁苯橡胶性能表明丁苯橡胶性能表明,苯乙烯含量在苯乙烯含量在23.5%23.5%具有最佳综合性能具有最佳综合性能工艺条件工艺条件共聚进料丁二烯共聚进料丁二烯/苯乙烯苯乙烯=72/28=72/2870/30;70/30;单体转化率为单体转化率为60%60%以前以前苯乙烯含量不受转化率影响苯乙烯含量不受转化率影响(含量含量23%23%左右左右)聚合终点的确定与限制聚合终点的确定与限制 共聚物组成及门尼黏度共聚物组成及门尼黏度 聚合反应终点聚合反应终点 例如例如,转化率未达到转化率未达到60%,60%,门尼值已达到门尼值已达到,必需停止聚合必需停止聚合实际生产中实际生产中:协调分子量调整剂及引发剂用量协调分子量调整剂及引发剂用量 限制转化率限制转化率60%60%产物门尼黏度产物门尼黏度 聚合温度的限制聚合温度的限制聚合温度聚合温度影响聚合速度影响聚合速度调整剂硫醇消耗速度调整剂硫醇消耗速度产品物性产品物性冷法丁苯乳聚聚合温度冷法丁苯乳聚聚合温度 50.5 50.5
