丁苯橡胶 组长：汪围 制片人：郭少杰 胡莉华 资料收集人：肖伯盖 肖小龙 向进 董志鹏 周冠 吕佳 审核人：陈钰铭 黄漫玲 主讲人：汪围

知识目标 能力目标 学习掌握橡胶的分类、性能及应用 1 掌握丁苯橡胶的生产技术、性能及应用 2 能根据需要正确选择生产方法，并指导具体生产过程，合理确定工艺条件

概 述 含义 橡胶是一种高分子弹性体，在外力作用下能发生较大的形变，当外力解除后，又能迅速恢复其原来形状。

一、橡胶的类型 按来源分类 天然橡胶 天然橡胶树、 虫胶、 琥珀等 合成橡胶 由单体合成或天然高聚物改性获得

一、橡胶的类型 天然橡胶 是从天然植物中采集出来的一种高弹性材料， 经采集、凝聚、洗涤、干燥等过程即得。 制造各种轮胎以及工业橡胶制品，如胶管、胶带和工 业用橡胶杂品；日常生活用品如胶鞋、雨衣以及医疗卫生 用品等。

一、橡胶的类型 天然橡胶牛筋底，网状填充给鞋帮提供最大限度的透气性 天然橡胶手套(棉/腈内衬)

天然橡胶的主要特点是：①具有较高的莫尼粘度（Mooney Viscosity）（胶料在模腔内对粘度计转子转动所产生的剪切阻力），在存放过程中增硬，低温存放时容易结晶，在－70℃左右时变成脆性物质。②无一定熔点，加热到130～140℃完全软化，200℃左右开始分解。③具有高弹性，弹性模量约为3～6MPa，弹性伸长率可达1000％。④加工性能好，易于同填料及配合剂混合，而且可与多数合成橡胶并用。⑤为非极性橡胶，在非极性溶剂中膨胀，故耐油、耐溶剂性差。⑥因含大量不饱和双键，化学活性高，易于交联和氧化，耐老化性差。

一、橡胶的类型 按用途分类 日常用品 轮胎、胶带、胶管、胶鞋等 工业制品 如胶辊、胶布、胶板、油封等

一、橡胶的类型 合成橡胶分类 通用合成橡胶 丁苯橡胶、 顺丁橡胶、 丁基橡胶等 特种合成橡胶 丁腈橡胶、 硅橡胶、 氟橡胶等

一、橡胶的类型 人们常用的合成橡胶有丁苯橡胶，顺丁橡胶和氯丁橡胶等。合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。

一、橡胶的类型 轮胎制品

一、橡胶的类型 工业制品

二、橡胶的特性 玻璃化温度低 具有高弹性 几种主要橡胶的玻璃化温度及使用温度范围

三、橡胶的硫化与增强 硫化 目的 硫化 实质 增强 方法 使线型橡胶分子交联形成立体网状结构。 加入惰性填料、增强填料等。 制品强度很低、弹性小、遇冷变硬、遇热变软、遇溶剂溶解等，无使用价值。 使线型橡胶分子交联形成立体网状结构。 加入惰性填料、增强填料等。

四、合成橡胶的生产过程

　丁苯橡胶 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，是一种产量和消耗量最大的通用橡胶。 SBR

丁苯橡胶 丁苯橡胶（SBR）：是由1，3-丁二烯与苯乙烯共聚而得的高聚物。 工业生产方法：1.乳液聚合法→主要采用 品种：低温丁苯橡胶、高温丁苯橡胶、低温丁苯橡胶炭黑母炼胶、低温充油丁苯橡胶、高苯乙烯丁苯橡胶、液体丁苯橡胶等。 2.溶液聚合法 品种：烷基锂引发、醇烯络合物引发、锡偶联、高反式等丁苯橡胶。 重点介绍：低温丁苯橡胶的生产工艺技术

概 述 工业生产方法 广泛应用 溶液聚合 乳液聚合 丁苯橡胶 烷基锂溶聚 醇烯溶聚丁苯橡胶 丁苯橡胶 高反式聚1，4- 丁苯橡胶 锡偶联溶聚 概 述 工业生产方法 广泛应用 溶液聚合 乳液聚合 丁苯橡胶 烷基锂溶聚 醇烯溶聚丁苯橡胶 丁苯橡胶 高反式聚1，4- 丁苯橡胶 锡偶联溶聚 高温丁苯橡胶 低温丁苯橡胶 黑母橡胶 低温丁苯橡胶炭 低温充油丁苯橡胶 胶炭黑母橡胶 低温充油丁苯橡 高苯乙烯丁苯橡胶 液体丁苯橡胶 羧基丁苯橡胶

低温丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺 一、主要原料 1 2 1,3-丁二烯　　CH2＝CH－CH＝CH2 1 　 最简单的共轭双烯烃。在常温、常压下为无色气体，性质活泼，容易发生自聚反应，在贮存、运输过程中要加入叔丁邻苯二酚阻聚剂。 苯乙烯 CH2＝CH－ 2 无色或微黄色易燃液体，化学性质非常活泼，能进行均聚合，也能与其他单体如丁二烯、丙烯腈等发生共聚合反应。

低温丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺 二、生产原理与工艺 聚合原理------自由基共聚合 1 生产工艺-----典型配方 2 原　料　及　辅　助　材　料 配方I 配方II 单　　　　体 丁　二　烯 70 72 苯　乙　烯 30 28 相对分子质量调节剂 叔十烷基硫醇 0.20 0.16 介　　　质 水 200 195 乳　　化　　剂 歧化松香酸钢 4.5 4.62 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 0.08 0.06-0.12 活化剂 还原剂 硫　酸　亚　铁 0.05 0.01 雕　白　粉 0.04-0.10 螯合剂 E　D　T　A 0.035 0.01-0.025 缓　　　冲　　　剂 磷　酸　钠 0.24-0.45 反　　应　　条　　件 聚　合　温　度 5 转　化　率，% 60 聚合时间，h 7-12 7-10

丁苯橡胶的生产原理 聚合原理 ；丁二烯与苯乙烯在乳液中按自由基共聚合反应机理进行聚合反应。在典型的低温乳液聚合共聚物大分子链中顺式约占 9.5%，反式约占 55%，乙烯基约占 12%。如果采用高温 乳液聚合，则其产物大分子链中顺式约占 16.6%，反式约占 46.3%，乙烯基约占 13.7%。

低温丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺 二、生产原理与工艺 3 生产工艺-----聚合条件 单体纯度：＞99% 防老剂：对苯二酚 引发剂：氧化-还原引发体系 乳化剂：脂肪酸皂或歧化松香酸皂 分子量调节剂： 十二烷基硫醇 聚合温度:5℃或更低 防老剂：对苯二酚 填充油：液态烃（芳烃、环烷烃） 防老剂 ：胺类防老剂 转化率：60%～70%， 聚合时间：控制在7～12h

低温丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺 二、生产原理与工艺 工艺流程----原料准备、聚合过程、单体回收、分离、后处理等。 4 1 2 3 4 5 6 7 18 9 10 11 12 13 14 15 16 17 8 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 47 46 45 44 48 49 51 52 54 55 56 59 50 废水 成品 填 充 油 防 老 剂 废气 废NaOH 43 水 57 58 53

1）原料准备过程 2）聚合过程 3）分离过程 丁苯橡胶低温乳液聚合工艺过程          用计量泵将规定数量的相对分子质量调节剂与苯乙烯在管路中混合溶解，再在管路中与处理好的丁二烯混合。然后与乳化剂混合液（乳化剂、去离子水等）等在管路中混合后进入冷却器，冷却至10℃。在与活化剂溶液（还原剂、螯合剂等）混合，从第一个釜的底部进入聚合系统，氧化剂直接从第一个釜的底部直接进入。   2）聚合过程      系统由8~12台聚合釜组成，采用串联操作方式。当聚合到规定转化率后，在终止釜前加入终止剂终止反应。聚合反应的终点主要根据门尼粘度和单体转化率来控制，转化率是根据取样测定固体含量来计算，门尼粘度由取样测定来确定。虽然生产中转化率控制在60%左右，但当所测定的门尼粘度达到规定指标要求，而转化率未达到要求时，也就加终止齐终止反应，以确保产物门粘度尼合格 3）分离过程

 丁二烯分离         从终止釜流出的终止后的胶乳液进入缓冲罐。然后经过两个不同真空度的闪蒸器回收未反应的丁二烯。第一个闪蒸器的操作条件是22～28℃，压力0.04MPa，在第一个闪蒸器中蒸出大部分丁二烯；再在第二个闪蒸器中（温度27℃，压力0.01MPa）蒸出残存的丁二烯。回收的丁二烯经压缩液化，再冷凝除去惰性气体后循环使用。  苯乙烯分离        脱除丁二烯的乳胶进入苯乙烯汽提塔（高约10m，内有十余块塔盘）上部，塔底用0.1MPa的蒸汽直接加热，塔顶压力为12.9kPa，塔顶温度50℃，苯乙烯与水蒸汽由塔顶出来，经冷凝后，水和苯乙烯分开，苯乙烯循环使用。塔底得到含胶20%左右的胶乳，苯乙烯含量＜0.1%。经减压脱出苯乙烯的塔底胶乳进入混合槽，在此与规定数量的防老剂乳液进行混合，必要时加入充油乳液，经搅拌混合均匀后，送入后处理工段。

4）后处理工段       混合好的乳胶用泵送到絮凝槽中，加入24%～26%食盐水进行破乳而形成浆状物，然后与浓度0.5%的稀硫酸混合后连续流入胶粒皂化槽，在剧烈搅拌下生成胶粒，操作温度均为55℃左右。          从胶粒皂化槽出来的胶粒和清浆液经振动筛进行过滤分离后，湿胶粒进入洗涤槽用胶清液和清水洗涤，操作温度为40~60℃。洗涤后的胶粒再经真空旋转过滤器脱除一部分水分，使胶粒含水低于20%，然后进入湿粉碎机粉碎成5～50mm的胶粒，用空气输送器送到干燥箱中进行干燥。           干燥箱为双层履带式，分为若干干燥室分别控制加热温度，最高为90℃，出口处为70℃。履带为多孔的不锈钢板制成，为防止胶粒粘结，可以在进料端喷淋硅油溶液，胶粒在上层履带的终端被刮刀刮下落入第二层履带继续通过干燥室干燥。干燥至含水＜0.1%。然后经称量、压块、检测金属后包装得成品丁苯橡胶。

低温丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺 二、生产原理与工艺 流程说明 5 聚合系统：8～12台聚合釜串联 反应终点：根据门尼粘度和单体转化率来控制 转化率：根据取样测定固体含量来计算。 门尼粘度：根据产品指标要求实际取样测定来确定 氨气 液氨 聚合釜 TRCA 蓄 集 器 管 道 搅拌形式：框式 传热：在聚合釜内安装垂直管式氨蒸发器 干燥：双层履带式

低温丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺 定期清洗粘附在器壁上聚合物； 采用药剂处理或加入亚硝酸钠、 加入硅油或聚乙二醇等消泡剂 二、生产原理与工艺 单体回收注意问题 6 产生泡沫 产生凝集物 产生爆聚物 加入硅油或聚乙二醇等消泡剂 定期清洗粘附在器壁上聚合物； 设置两个脱苯乙烯塔切换使用 采用药剂处理或加入亚硝酸钠、 碘、硝酸等抑制剂

低温丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺 丁苯橡胶的结构 三、丁苯橡胶的结构、性能及用途 典型丁苯橡胶的结构特征 丁苯橡胶类型 宏观结构 微观结构 支化 凝胶 Mn HI PS，% 顺式 反式 乙烯基 低温乳液聚合丁苯橡胶 高温乳液聚合丁苯橡胶 中等 大量 少量 多 100000 4-6 7.5 23.5 23.4 9.5 16.6 55 46.3 12 13.7 是一种不饱和烯烃高聚物，其玻璃化温度取决于苯乙烯均聚物的含量。

胶料不易烧焦和过硫；高温耐磨性好，适用于乘用胎；加工过程中不易过炼，可塑度均匀，硫化橡胶硬度变化小；充油橡胶的加工性能好；容易与其他橡胶并。 低温丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺 三、丁苯橡胶的结构、性能及用途 丁苯橡胶的性能 优点 胶料不易烧焦和过硫；高温耐磨性好，适用于乘用胎；加工过程中不易过炼，可塑度均匀，硫化橡胶硬度变化小；充油橡胶的加工性能好；容易与其他橡胶并。 缺点 强度低，需加高活性补强剂；加配合剂难度大；滞后损失大，生热高，弹性低，耐寒性也稍差，但充油后可以降低生热；热撕裂性能差。 性 能

六大丁苯橡胶系列 低温丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺 丁苯橡胶的用途 三、丁苯橡胶的结构、性能及用途 1000系列（高温乳聚丁苯胶） 1100系列（高温乳聚丁苯胶炭黑母炼胶） 2 3 1500系列（低温乳聚丁苯胶） 1600系列（低温乳聚丁苯胶炭黑母炼胶） 4 5 1700系列（低温乳聚充油丁苯胶） 1800系列（低温乳聚丁苯胶炭黑母炼胶） 6

低温丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺 三、丁苯橡胶的结构、性能及用途 丁苯橡胶的用途 汽车零件 电线和电缆包皮 胶管和胶鞋 轮胎行业

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