CN107337763B - 一种高苯乙烯橡胶的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高苯乙烯橡胶的生产工艺，其是将苯乙烯、丁二稀作为单体，与水、乳化剂、引发剂、分子量调节剂混合后在聚合釜内于50±5℃的温度下反应生成苯乙烯含量为85wt％的高苯胶乳，后将高苯胶乳与丁苯胶乳在絮凝剂和酸性母液存在的条件下进行凝聚，凝聚所得产物经离心脱水、沸腾烘干、质检包装后得产品，本发明的工艺中采用沸腾烘干技术解决了苯乙烯含量高于60wt％的高苯乙烯橡胶在聚合完成后的烘干过程中容易粘结成块的问题，沸腾烘干的效率高，干燥效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种高苯乙烯橡胶的生产工艺，尤其涉及一种苯乙烯含量高达80％的高苯乙烯橡胶的生产方法，属于橡胶技术领域。
背景技术
高苯乙烯是一种橡胶制品，是由丁二烯和苯乙烯制成的共聚物，若结合苯乙烯的含量增加，则将得到弹性小而塑性较大的树脂共聚物，反之，将得到弹性较大而塑性较小的橡胶状共聚物，高苯乙烯作为弹性体的补强剂，可与除丁基橡胶外的各种橡胶(如丁苯胶、顺丁胶、异戊胶、丁腈胶、氯丁胶等)和天然橡胶并用，可提高橡胶硬度、耐磨性、电绝缘性、改善橡胶的拉伸强度、撕裂强度和定伸应力，高苯乙烯比普通的丁苯橡胶的不饱和程度低，具有更好的抗氧化能力，高苯乙烯具有优良的耐腐蚀性、耐酸、耐碱和其他化学品腐蚀，高苯乙烯适用于制造高硬度、相对密度小的制品，如仿牛革鞋底、硬质胶管、软质棒球、打字机用滚筒、滑冰轮、铺地材料、工业制品和微孔海绵制品等。
高苯乙烯橡胶的合成方法有三种：乳液共凝法、机械混炼法和直接聚合法。由于乳液共凝法所制取的高苯乙烯橡胶的性能优于直接聚合法而被广泛使用，而机械混炼法，因其能耗高、产品性能较差，现已淘汰，由于直接聚合法以前的技术不过关，所生产的高苯乙烯橡胶的产品性能不及乳液共凝法，亦很少采用，甚至被放弃。
申请号为99103789.8的中国专利申请公开了一种高苯乙烯的生产方法，但在采用该方法生产高苯乙烯的过程中仅能生产出苯乙烯含量最高为60wt％左右的高苯乙烯橡胶，因为在实际操作过程中我们发现，随着苯乙烯在橡胶中含量的升高，其所得产品的粘性大大提高，在凝聚工序完成后的脱水干燥等后处理过程中，由于产品彼此间的相互粘合，其很容易结成大块而影响后续的处理和应用，并且由于凝聚工序完成后的产品中含水量很高，可高达60％，如此大量的水分如果采用常用的干燥方式的话需要数天才能完成，且干燥不彻底，基于苯乙烯含量较高的高苯乙烯橡胶在实际生产中存在的上述问题，高苯乙烯橡胶的工业化生产始终生产不出苯乙烯含量达到80wt％左右的高苯乙烯橡胶，但是由于高苯乙烯橡胶优良的性能，苯乙烯含量更高的高苯乙烯橡胶却有着巨大的市场需求。
发明内容
本发明针对现有高苯乙烯橡胶生产技术存在的不足，提供一种高苯乙烯橡胶的生产工艺。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种高苯乙烯橡胶的生产工艺，包括如下步骤：
1)乳液聚合：聚合釜抽真空，后将反应单体苯乙烯和丁二烯，以及水、乳化剂和分子量调节剂泵入聚合釜中，后加入引发剂引发反应，其中乳化剂、引发剂、分子量调节剂的质量比为20：1：1，体系于50±5℃的温度下反应10-12h,控制水、苯乙烯、丁二烯的量使得生成苯乙烯含量为85wt％的高苯胶乳；
2)凝聚：将步骤1)中所得的高苯胶乳与外购的结合苯乙烯20-25wt％的丁苯胶乳混合后引入凝聚釜，同时向凝聚釜中引入絮凝剂和酸性的母液，使得高苯胶乳在凝聚釜中得到中和，保持凝聚过程中pH为3-5，温度为50-65℃，高苯胶乳与丁苯胶乳的配比依据目标产品的苯乙烯含量经计算得到；
3)离心脱水：将步骤2)凝聚后的产品引入离心机中进行离心脱水；
4)沸腾烘干：将步骤3)离心脱水后所得的产品引入沸腾干燥器内，控制风的温度为100±10℃，烘干20-60min得产品；
5)质检、包装：步骤4)所得产品经质检包装，即得。
进一步，步骤1)中苯乙烯与丁二烯的质量比为(5-6)：1，水与丁二烯的质量比为(10-12)：1。
进一步，步骤1)中所述的引发剂为过硫酸钾，所述乳化剂为歧化松香酸钾，所述分子量调节剂为叔十二碳硫醇。
进一步，步骤3)中离心机的转速为1200-1500r/min，离心脱水的时间为5-10分钟。
进一步，步骤2)中所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、双氰胺聚合物中的任意一种。
本发明的有益效果是：
1)本发明的工艺中采用沸腾烘干技术解决了苯乙烯含量高于60wt％的高苯乙烯橡胶在凝聚工序完成后的烘干过程中容易粘结成块的问题，沸腾烘干的效率高，干燥效果好；
2)采用本发明的工艺生产出来的高苯乙烯橡胶中苯乙烯的含量可高达80wt％,其各方面的性能均优于现有的苯乙烯含量为60wt％的高苯乙烯橡胶，大大拓展了高苯乙烯橡胶的应用范围。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
一种高苯乙烯橡胶的生产工艺，包括如下步骤：
1)乳液聚合：聚合釜抽真空至100Pa，后将反应单体苯乙烯和丁二烯、以及水、乳化剂歧化松香酸钾和分子量调节剂叔十二碳硫醇泵入聚合釜中，后加入引发剂过硫酸钾引发反应，其中各物质的用量如下：水8kg、苯乙烯4.48kg、丁二烯0.79kg、歧化松香酸钾160g、叔十二碳硫醇8g、过硫酸钾8g，体系于50±5℃的温度下反应10-12h,生成5.3kg苯乙烯含量为85wt％的高苯胶乳；
2)凝聚：将步骤1)中所得的高苯胶乳与外购的结合苯乙烯20-25wt％的丁苯胶乳按质量比9：1混合后引入凝聚釜，同时向凝聚釜中引入絮凝剂双氰胺聚合物和加入硫酸呈酸性的母液，使得高苯胶乳在凝聚釜中得到中和，保持凝聚过程中pH为3-5，温度为50-65℃；
3)离心脱水：将步骤2)凝聚后的产品引入离心机中进行离心脱水，离心机的转速为1200r/min，离心脱水8分钟；
4)沸腾烘干：将步骤3)离心脱水后所得的产品引入沸腾干燥器内，控制风的温度为100±10℃，烘干20-60min得6kg产品；
5)质检、包装：步骤4)所得产品经分析其苯乙烯含量为80wt％,质检包装，即得。
实施例2：
一种高苯乙烯橡胶的生产工艺，包括如下步骤：
1)乳液聚合：聚合釜抽真空至50Pa，后将反应单体苯乙烯和丁二烯、以及水、乳化剂歧化松香酸钾和分子量调节剂叔十二碳硫醇泵入聚合釜中，后加入引发剂过硫酸钾引发反应，其中各物质的用量如下：水7.74kg、苯乙烯3.87kg、丁二烯0.68kg、歧化松香酸钾160g、叔十二碳硫醇8g、过硫酸钾8g，体系于50±5℃的温度下反应10-12h,生4.7kg苯乙烯含量为85wt％的高苯胶乳；
2)凝聚：将步骤1)中所得的高苯胶乳与外购的结合苯乙烯20-25wt％的丁苯胶乳按质量比9：1混合后引入凝聚釜，同时向凝聚釜中引入絮凝剂聚合氯化铝和加入盐酸呈酸性的母液，使得高苯胶乳在凝聚釜中得到中和，保持凝聚过程中pH为3-5，温度为50-60℃；
3)离心脱水：将步骤2)凝聚后的产品引入离心机中进行离心脱水，离心机的转速为1000r/min，离心脱水10分钟；
4)沸腾烘干：将步骤3)离心脱水后所得的产品引入沸腾干燥器内，控制风的温度为100±10℃，烘干20-60min得5.4kg产品；
5)质检、包装：步骤4)所得产品经分析其苯乙烯含量为80wt％,经质检包装，即得。
实施例3：
一种高苯乙烯橡胶的生产工艺，包括如下步骤：
1)乳液聚合：聚合釜抽真空至100Pa，后将反应单体苯乙烯和丁二烯、以及水、乳化剂歧化松香酸钾和分子量调节剂叔十二碳硫醇泵入聚合釜中，后加入引发剂过硫酸钾引发反应，其中各物质的用量如下：水9kg、苯乙烯5.16kg、丁二烯1.29kg、歧化松香酸钾160g、叔十二碳硫醇8g、过硫酸钾8g，体系于50±5℃的温度下反应12h,生成6.4kg苯乙烯含量为85wt％的高苯胶乳；
2)凝聚：将步骤1)中所得的高苯胶乳与外购的结合苯乙烯20-25wt％的丁苯胶乳按质量比9：1混合后引入凝聚釜，同时向凝聚釜中引入絮凝剂聚合双氰胺和加入硫酸呈酸性的母液，使得高苯胶乳在凝聚釜中得到中和，保持凝聚过程中pH为3-5，温度为50-65℃；
3)离心脱水：将步骤2)凝聚后的产品引入离心机中进行离心脱水，离心机的转速为1400r/min，离心脱水5分钟；
4)沸腾烘干：将步骤3)离心脱水后所得的产品引入沸腾干燥器内，控制风的温度为100±10℃，烘干20-60min得6.8kg产品；
5)质检、包装：步骤4)所得产品经分析其苯乙烯含量为80％，经质检包装，即得。
为了验证本发明工艺所得的高苯乙烯橡胶产品的性能，我们对实施例1-3所得产品以及本公司生产的苯乙烯含量为60％的苯乙烯橡胶HS-60进行了性能的测试，其结果如表1所示：
表1实施例1-3所得产品的性能测试数据
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | HS-60 |
| 门尼粘度(ML<sub>1+4</sub><sup>160℃</sup>) | 60 | 58 | 56 | 50 |
| 300％定伸应力，MPa | 22.5 | 22.8 | 23.0 | 18.5 |
| 扯断强度，MPa | 33 | 35 | 32 | 23 |
| 断裂伸长率，％ | 4.5 | 4.6 | 4.5 | 3.1 |
| 挥发份105℃，％ | 0.5 | 0.6 | 0.5 | 0.5 |
| 邵氏硬度，A | 86 | 90 | 88 | 80 |
由表1中的数据可知，经本发明的方法生产得到的高苯乙烯橡胶其扯断强度最高可达35MPa，300％定伸应力为23.0MPa,相对苯乙烯含量为60％的苯乙烯橡胶而言，其力学性能得到大幅提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高苯乙烯橡胶的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)乳液聚合：聚合釜抽真空，后将反应单体苯乙烯和丁二烯，以及水、乳化剂和分子量调节剂泵入聚合釜中，后加入引发剂引发反应，其中乳化剂、引发剂、分子量调节剂的质量比为20：1：1，体系于50±5℃的温度下反应10-12h,控制水、苯乙烯、丁二烯的量使得生成苯乙烯含量为85wt％的高苯胶乳；
2)凝聚：将步骤1)中所得的高苯胶乳与外购的结合苯乙烯为20-25wt％的丁苯胶乳按质量比9：1混合后引入凝聚釜，同时向凝聚釜中引入絮凝剂和酸性的母液，使得高苯胶乳在凝聚釜中得到中和，保持凝聚过程中pH为3-5，温度为50-65℃；
3)离心脱水：将步骤2)凝聚后的产品引入离心机中进行离心脱水；
4)沸腾烘干：将步骤3)离心脱水后所得的产品引入沸腾干燥器内，控制风的温度为100±10℃，烘干20-60min得产品；
5)质检、包装：步骤4)所得产品经质检包装，即得。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，步骤1)中苯乙烯与丁二烯的质量比为(5-6)：1，水与丁二烯的质量比为(10-12)：1。
3.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于，步骤1)中所述的引发剂为过硫酸钾，所述乳化剂为歧化松香酸钾，所述分子量调节剂为叔十二碳硫醇。
4.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于，步骤3)中离心机的转速为1200-1500r/min，离心脱水的时间为5-10分钟。
5.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于，步骤2)中所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、双氰胺聚合物中的任意一种。
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