CN111844502B - 合成橡胶连续化湿法混炼方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合成橡胶连续化湿法混炼方法与装置,属于橡胶混炼技术领域。解决了现有技术中,合成橡胶的混炼工艺高耗能、低效率、粉尘污染严重,以及制备的合成橡胶混料胶的物理机械性能和加工成型性能仍有待提高的技术问题。本发明的混炼装置,包括:分散罐、胶乳罐、混合罐、喷头、通风罩、加热套筒、输送机、热交换机、鼓风机、除尘器、第一氮气罐、干燥机、第二氮气罐、第二存储罐、第一存储罐、第三引风机和冷凝装置。该混炼装置能够实现纳米粒子在合成橡胶中纳米分散,制备的合成橡胶挥发分低,物理机械性能和加工成型性能更好。

Description

合成橡胶连续化湿法混炼方法及装置
技术领域
本发明属于橡胶混炼技术领域,具体涉及一种合成橡胶连续化湿法混炼方法与装置。
背景技术
橡胶(Rubber)是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料,在室温下富有弹性,在很小的外力作用下能产生较大形变,除去外力后能恢复原状。橡胶分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成;合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。我国受地理位置的制约,无法生产稳定高质量的天然橡胶,因此合成橡胶在我国已经有很早的应用历史。
合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面,但它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能,因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。为了提高合成橡胶的物理机械性能,改善其加工成型性能,降低生产成本,需要在生胶或塑料胶中加入各种配合剂,如填充剂、补强剂、促进剂、硫化剂、防老剂、防焦剂等,在炼胶机上使各种配合剂均匀地分散到生胶或塑炼胶中的工艺过程称为混炼。
现有技术中,混炼是通过机械作用使生胶或塑料胶与各种配合剂均匀混合的,生胶或塑料胶在炼胶机中受到剪切和拉伸的作用产生流变和断裂、破碎,与配合剂充分接触,使其混入,是一种高耗能、低效率、粉尘污染严重的工艺。混炼的终极目的是实现配合剂均匀地分散到生胶或塑炼胶中,如果混炼不良,胶料会出现各种各样的问题,比如焦烧、喷霜等,使压延、压出、涂胶、硫化等工序难以正常进行,并导致成品性能下降。而橡胶中混入的补强剂,如炭黑和白炭黑等,在橡胶体系中的分散性一直是难以解决的难题,无法达到纳米级别的补强,进而就无法很好的提高橡胶的物理机械性能,改善其加工成型性能。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中,合成橡胶的混炼工艺高耗能、低效率、粉尘污染严重,以及制备的合成橡胶混料胶的物理机械性能和加工成型性能仍有待提高的技术问题,提供一种合成橡胶连续化湿法混炼方法与装置。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。
本发明的合成橡胶连续化湿法混炼装置,包括:分散罐、胶乳罐、混合罐、喷头、通风罩、加热套筒、输送机、热交换机、鼓风机、除尘器、第一氮气罐、干燥机、第二氮气罐、第二存储罐、第一存储罐、第三引风机和冷凝装置;
所述分散罐用于将纳米补强粒子、偶联剂和溶剂分散均匀,得到补强粒子浆液;
所述胶乳罐用于承装胶乳;
所述混合罐与分散罐通过带有阀门的第一管道连通,分散罐内的补强粒子浆液经第一管道输送至混合罐的内腔中;混合罐与胶乳罐通过带有阀门的第二管道连通,胶乳罐内的胶乳经第二管道输送至混合罐的内腔中;混合罐用于将补强粒子浆液和胶乳混合均匀,得到混合液;
所述喷头经带有球形阀的第三管道与混合罐的连通,加热套筒套在喷头外,通风罩罩在加热套筒和输送机外,形成密闭腔体;通风罩的侧壁的底部设有通孔,输送机的输出端从该通孔伸出;混合罐内的混合液经第三管道输送至喷头,经喷头的口模喷出,加热套筒对喷头喷出的混合液进行烘烤,烘烤温度在混合液中的有机溶剂的沸点的±20℃之间,烘烤后得到的初产物落到输送机上,输送机将初产物传输至干燥机,干燥机接收输送机传输的初产物,并对初产物进行干燥,得到合成橡胶;混合液在加热套筒内的路径L满足公式L=α*W*η,式中,α为流动系数,取值范围为0.2-2.7,W为喷头的口模宽度,η为混合液粘度;
所述热交换机的出气口通过连接管与通风罩的内腔连通,进气口分别通过带阀门的连接管与第一氮气罐的出气口和鼓风机的出风口连接;鼓风机的进风口与除尘器的出风口连通,除尘器的进风口与大气连通;
所述第二氮气罐的出气孔通过带有阀门的连接管与干燥机的前端连通;
所述第二存储罐的罐口通过连接管与干燥机的后端连通;
所述冷凝装置与通风罩和第一存储罐均连通,将挥发的有机溶剂冷凝回收至第一存储罐中;
所述第三引风机的进气口与干燥机的后端通过连接管连通,出气口通过连接管与冷凝装置连通。
进一步的,所述冷凝装置包括第一冷凝器、第一引风机、第二冷凝器和第二引风机;
第一冷凝器的进气口与通风罩的内腔通过连接管连通,出气口与第一引风机的进气口通过连接管连通;第一引风机的出气口分别通过连接管与第二冷凝器的进气口和第一存储罐连通;第二冷凝器的出气口与第二引风机的进气口连接,第三引风机的出气口与第二冷凝器的进气口连通。
进一步的,所述分散罐上设有第一搅拌机、乳化机和投料口;第一搅拌机的搅拌头和乳化机的乳化头均位于分散罐的内腔中;投料口设置在分散罐的外壁上,用于向分散罐的内腔中投放有机溶剂和偶联剂;
所述胶乳罐上设有第二搅拌机,第二搅拌机的搅拌头位于胶乳罐的内腔中;
所述混合罐设有第三搅拌机,第三搅拌机的搅拌头位于混合罐的内腔中,第三搅拌机的搅拌杆上设有刮壁式搅拌桨。
进一步的,该装置还包括自吸泵,所述自吸泵的出料口与分散罐的内腔连通,纳米补强粒子经自吸泵吸入分散罐的内腔中。
进一步的,所述合成橡胶连续化湿法混炼装置还包括成品箱,干燥机输出的合成橡胶储存到成品箱中。
进一步的,所述第一管道的内径为分散罐内径的1/30-1/10,第二管道的内径为胶乳罐内径的1/20-1/5,第三管道的内径为混合罐内径的1/15-1/5。
进一步的,所述输送机包括从内之外依次设置的表面涂层、过渡层和电阻丝;所述表面涂层的材料为聚四氟乙烯,所述过渡层的材料为氟橡胶、硅橡胶或卤化丁基橡胶,所述电阻丝用于对过渡层加热。
进一步的,所述干燥机的前端设进料口,进料口上设置刮刀,刮刀将输送机传送的初产物刮取到进料口中。
进一步的,所述纳米补强粒子为炭黑、白炭黑中的的一种或两种;分散罐内的有机溶剂与胶乳罐中的有机溶剂一致,有机溶剂为己烷、甲苯、氯仿中的一种;纳米补强粒子与溶剂的质量比为(0.02-0.3):1;偶联剂为KH550、KH 570、SI69中的一种,偶联剂的质量为纳米补强粒子质量的2-15%;胶乳为合成丁苯橡胶胶乳、合成异戊橡胶胶乳、合成丁二烯橡胶胶乳中的一种或多种;胶乳中合成橡胶的质量分数为2-15%。
本发明还提供上述合成橡胶连续化湿法混炼装置制备合成橡胶混炼胶的方法,步骤如下:
步骤一、将纳米补强粒子、有机溶剂和偶联剂加入分散罐中搅拌分散均匀,得到补强粒子浆料;
步骤二、将胶乳置于胶乳罐中,搅拌;
步骤三、打开第一管道和第二管道上的阀门,将补强粒子浆料和胶乳分别通过第一管道和第二管道输送至混合罐中,并在混合罐内搅拌混合均匀,得到混合液;
步骤四、打开鼓风机和热交换机之间的阀门,对通风罩抽真空,之后关闭鼓风机和热交换机之间的阀门,打开热交换机与第一氮气罐之间的阀门,第一氮气罐内的氮气经热交换器加热后输送至通风罩内;
步骤五、打开第二氮气罐与干燥机之间的阀门,打开第三引风机;
步骤六、打开第三管道的球形阀,混合液经喷头的口模喷出,经加热套筒烘烤后,得到初产物落到输送机的传送带上,初产物经输送机传输至干燥机中干燥,得到合成橡胶,干燥机内滴落的有机溶剂回收至第二存储罐内,挥发出的有机溶剂经第三引风机输送至冷凝装置,经冷凝装置收集在第一存储罐内;
同时,通风罩内的气体经冷凝装置收集在第一存储罐内。
进一步的,所述步骤一中,搅拌时间为3-10min,温度为40℃;步骤二中,搅拌时间为30min,温度为60℃;步骤三中,搅拌时间为0.5-3h,温度为50℃。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明的合成橡胶连续化湿法混炼方法与装置能够实现纳米粒子在合成橡胶中纳米分散,制备的合成橡胶挥发分低,物理机械性能和加工成型性能更好。
本发明的合成橡胶连续化湿法混炼方法与装置相比干法混炼,减少了诸多的能源损耗与粉尘污染,成本低,溶剂可回收,绿色环保,且操作简便,适合规模化连续化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对本发明中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的合成橡胶连续化湿法混炼装置的结构示意图;
图2为本发明的合成橡胶连续化湿法混炼装置输送机的传动带的结构示意图;
图中,1、分散罐,1-1、第一搅拌机,1-2、乳化机,1-3,投料口,2、自吸泵,3、胶乳罐,3-1、第二搅拌机,4、混合罐,4-1、刮壁式搅拌桨,4-2、第三搅拌机,5、喷头,6、通风罩,7、加热套筒,7-1、加热器,8、第一冷凝器,9、第一引风机,10、第二冷凝器,11、第一存储罐,12、第二引风机,13、输送机,13-1、表面涂层,13-2、过渡涂层,13-3电阻丝、14、热交换机,15、鼓风机,16、除尘器,17、第一氮气罐,18、干燥机,18-1、刮刀,18-2、进料口,19、第二氮气罐,20、第二存储罐,21、第三引风机,22、成品箱。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面对本发明的实施方式进行详细描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
如图1所示,本发明的合成橡胶连续化湿法混炼装置,包括:分散罐1、胶乳罐3、混合罐4、喷头5、通风罩6、加热套筒7、第一存储罐11、输送机13、热交换机14、鼓风机15、除尘器16、第一氮气罐17、干燥机18、第二氮气罐19、第二存储罐20、第一存储罐11和冷凝装置。还可以包括自吸泵2和成品箱22。
分散罐1上设有第一搅拌机1-1、乳化机1-2和投料口1-3。第一搅拌机1-1的搅拌头和乳化机1-2的乳化头均位于分散罐1的内腔中,通常第一搅拌机1-1的搅拌头与分散罐1同轴设置,乳化机1-2的乳化头设置在分散罐1的内壁与第一搅拌机1-1的搅拌头之间;优选第一搅拌器1-1为变频搅拌机,最高转速应大于100转/min;优选乳化机1-2的最高转速应大于2000转/min。投料口1-3设置在分散罐1的外壁上,用于向分散罐1的内腔中投放有机溶剂和偶联剂。分散罐1带有加热功能,可进行室温至120℃的加热,通常采用油介质通过热交换给分散罐1加热,带有加热功能的分散罐为现有技术。分散罐1用于将纳米补强粒子、偶联剂和溶剂分散均匀,得到补强粒子浆液。
自吸泵2的出料口与分散罐1的内腔连通,纳米补强粒子经自吸泵2吸入分散罐1的内腔中。
胶乳罐3上设有第二搅拌机3-1,第二搅拌机3-1的搅拌头位于胶乳罐3的内腔中,通常第二搅拌机3-1的搅拌头与胶乳罐3同轴设置,优选第二搅拌机3-1为变频搅拌机,最高转速应大于100转/min。胶乳罐3带有加热功能,可进行室温至120℃的加热,通常采用油介质通过热交换给胶乳罐3加热,带有加热功能的胶乳罐为现有技术。胶乳罐3用于承装胶乳。
混合罐4设有第三搅拌机4-2,第三搅拌机4-2的搅拌头位于混合罐4的内腔中,通常第三搅拌机4-2的搅拌头与混合罐4同轴设置,第三搅拌机4-2的搅拌杆上设有刮壁式搅拌桨4-1,优选第三搅拌机4-2为变频搅拌机,最高转速应大于100转/min。混合罐4的顶部与分散罐1的底部通过带有阀门的第一管道连通,第一管道的内径为分散罐1内径的1/30-1/10,分散罐1内的补强粒子浆液经第一管道输送至混合罐4的内腔中。混合罐4的顶部与胶乳罐3的底部通过带有阀门的第二管道连通,第二管道的内径为胶乳罐3内径的1/20-1/5,胶乳罐3内的胶乳经第二管道输送至混合罐4的内腔中。混合罐4用于将补强粒子浆液和胶乳混合均匀,得到混合液。混合罐4带有加热功能,可进行室温至120℃的加热,带有加热功能的混合罐为现有技术。
喷头5经带有球形阀的第三管道与混合罐4的底部连通,混合罐4内的混合液经第三管道输送至喷头5,经喷头5的口模喷出,第三管道的内径为混合罐4内径的1/15-1/5。优选喷头5的口模为圆形或矩形。
通风罩6罩在加热套筒7和输送机13外,形成密闭腔体。通风罩6的侧壁的底部设有通孔,输送机13的输出端从该通孔伸出。
加热套筒7套在喷头5外,加热套筒7的中心轴与喷头5的中心轴平行或同轴设置。加热套筒7对喷头5喷出的混合液在自由下落的途中进行烘烤,烘烤温度在混合液中的有机溶剂的沸点的±20℃之间。通常加热套筒7通过加热器7-1加热,优选采用油或电加热;加热套筒7为现有技术。混合液在在加热套筒7内的路径L满足公式L=α*W*η,其中,α为流动系数,取值范围0.2-2.7,W为喷头5的口模宽度,η为混合液粘度。
输送机13设置在喷头5的下方,正对喷头5的口模,混合液经加热套筒7烘烤后得到的初产物自由下落到输送机13的传送带上,并经输送机13传输至干燥机18。优选喷头5的口模宽度是输送机13宽度的1/3-4/5。优选输送机13的输送速度与混合液的自由下落的速度相同。优选输送机13的传送带能够对其传送的初产物进行室温至120℃的加热。优选输送机13的传送带包括从内至外依次设置的表面涂层13-1、过渡层13-2和电阻丝13-3;表面涂层13-1的材料为聚四氟乙烯,过渡层13-2的材料为氟橡胶、硅橡胶或卤化丁基橡胶,电阻丝13-3用于对过渡层13-2加热。
热交换机14的出气口通过连接管与通风罩6的内腔连通,进气口分别通过带阀门的连接管与第一氮气罐17的出气口和鼓风机15的出风口连接;鼓风机15的进风口与除尘器16的出风口连通,除尘器16的进风口与大气连通。
干燥机18接收输送机13传输的初产物,并对其进行干燥。优选干燥机18的前端设进料口18-2,进料口18-2上设置刮刀18-1,刮刀18-1紧密贴合输送机13的末端,以便刮取初产物。干燥机18内的干燥温度为室温至120℃。
第二氮气罐19的出气孔通过带有阀门的连接管与干燥机18的前端连通,用于向干燥机18中通氮气。
第二存储罐20的罐口通过连接管与干燥机18的后端连通,用于回收有机溶剂。干燥机18由多辊压延机或挤出膨胀一体机,为现有技术;多辊压延机转速比为1:(1-1.5),挤出膨胀一体机的螺杆长径比为(8-15):1。
成品箱22用于收集干燥机18输出的成品。
冷凝装置包括第一冷凝器8、第一引风机9、第二冷凝器10和第二引风机12。第一冷凝器8的进气口与通风罩6的内腔通过连接管连通,出气口与第一引风机1通过连接管连通。第一引风机1的出气口通过连接管分别与第二冷凝器10的进气口和第一存储罐11连通。第二冷凝器10的出气口与第二引风机12的进气口连接,第二引风机12的出气口可分别连接排空管道(将气体直接排到空气中)和氮气回收管道。通过第一冷凝器8和第二冷凝器10将混合液中挥发的有机溶剂冷凝,优选第一冷凝器8和第二冷凝器10为多层冷凝器。第一冷凝器8和第二冷凝器10的冷却方式优选油冷或液氮冷却。
第三引风机20进气口与干燥机18的后端通过连接管连通,出气口通过连接管与第二冷凝器10连通,干燥机18内的气体经第三引风机20引入第二冷凝器10中。
本实施方式中,合成橡胶连续化湿法混炼装置与有机溶剂接触的位置全部设有聚四氟乙烯涂层,涂层厚度为1-5mm;如输送机13传送带的表面、分散罐1的内壁、胶乳罐3的内壁、混合罐4的内壁、加热套筒7的内壁、所有管道内壁、所有密封圈、刮刀18-1的表面等等。
上述技术方案中,纳米补强粒子为橡胶领域常用补强粒子,优选为炭黑、白炭黑中的的一种或两种;分散罐1内的有机溶剂与胶乳罐3中的有机溶剂一致,优选为己烷、甲苯、氯仿中的一种;纳米补强粒子与溶剂的质量比优选为(0.02-0.3):1;偶联剂优选KH550、KH570、SI69中的一种,偶联剂的质量为纳米补强粒子质量的2-15%。
上述技术方案中,胶乳可以为单一种类,也可以根据配方要求使用多种胶乳复配,优选为合成丁苯橡胶胶乳、合成异戊橡胶胶乳、合成丁二烯橡胶胶乳中的一种或多种;胶乳中的有机溶剂优选为己烷、甲苯、氯仿中的一种,胶乳中合成橡胶的质量分数优选为2-15%。优选,胶乳中含有0.1-1wt%的防老剂,防老剂优选BHT或4010。
本发明还提供采用上述合成橡胶连续化湿法混炼装置制备合成橡胶混炼胶的方法,步骤如下:
步骤一、将纳米补强粒子、有机溶剂和偶联剂加入分散罐1中搅拌分散均匀,得到补强粒子浆料;
步骤二、将胶乳置于胶乳罐3中,持续搅拌;
步骤三、打开第一管道和第二管道上的阀门,将补强粒子浆料和胶乳分别通过第一管道和第二管道输送至混合罐4中,并在混合罐4内搅拌混合均匀,得到混合液;
步骤四、打开鼓风机15和热交换机14之间的阀门,对通风罩6抽真空,之后关闭鼓风机15和热交换机14之间的阀门,打开热交换机14与第一氮气罐17之间的阀门,第一氮气罐17内的氮气经热交换器14加热后输送至通风罩6内;
步骤五、打开第二氮气罐19与干燥机18之间的阀门,打开第三引风机21,干燥机18内充满氮气氛围;
步骤六、打开第三管道的球形阀,混合液经喷头5的口模喷出,经加热套筒7烘烤后,得到初产物落到输送机13的传送带上,初产物经输送机13传输至干燥机18中干燥,再送入成品箱22内,干燥机3内挤出的有机溶剂回收至第二存储罐20内,挥发出的有机溶剂经第三引风机21输送至第二冷凝器10;
同时,通风罩6内的气体经第一引风机9引入第一冷凝器8,再经第二引风机12引入第二冷凝器10,混合液中挥发的有机溶剂冷凝,收集在第一存储罐11内。
上述技术方案,步骤一中,搅拌时间优选为3-10min,温度优选为40℃。
上述技术方案,步骤二中,搅拌时间优选为30min,温度优选为60℃。
上述技术方案,步骤三中,搅拌时间优选为0.5-3h,温度优选为50℃。
通过下列实施例来对本发明做进一步说明,但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
按照表1所示的实施例1-4的配方和工艺条件,采用本发明的装置制备合成橡胶。检测结果如表2所述。
表1实施例1-4的配方和工艺条件
Figure GDA0003412024750000101
表2实施例1-4制备的合成橡胶的性能
Figure GDA0003412024750000111
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.合成橡胶连续化湿法混炼装置,其特征在于,包括:分散罐(1)、胶乳罐(3)、混合罐(4)、喷头(5)、通风罩(6)、加热套筒(7)、第一存储罐(11)、输送机(13)、热交换机(14)、鼓风机(15)、除尘器(16)、第一氮气罐(17)、干燥机(18)、第二氮气罐(19)、第二存储罐(20)、第一存储罐(11)、第三引风机(21)和冷凝装置;
所述分散罐(1)用于将纳米补强粒子、偶联剂和溶剂分散均匀,得到补强粒子浆液;
所述胶乳罐(3)用于承装胶乳;
所述混合罐(4)与分散罐(1)通过带有阀门的第一管道连通,分散罐(1)内的补强粒子浆液经第一管道输送至混合罐(4)的内腔中;混合罐(4)与胶乳罐(3)通过带有阀门的第二管道连通,胶乳罐(3)内的胶乳经第二管道输送至混合罐(4)的内腔中;混合罐(4)用于将补强粒子浆液和胶乳混合均匀,得到混合液;
所述喷头(5)经带有球形阀的第三管道与混合罐(4)的连通,加热套筒(7)套在喷头(5)外,通风罩(6)罩在加热套筒(7)和输送机(13)外,形成密闭腔体;混合罐(4)内的混合液经第三管道输送至喷头(5),经喷头(5)的口模喷出,加热套筒(7)对喷头(5)喷出的混合液进行烘烤,烘烤温度在混合液中的有机溶剂的沸点的±20℃之间,烘烤后得到的初产物落到输送机(13)的传送带上,输送机(13)将初产物传输至干燥机(18),干燥机(18)接收输送机(13)传输的初产物,并对初产物进行干燥,得到合成橡胶;混合液在加热套筒(7)内的路径L满足公式L=α*W*η,式中,α为流动系数,取值范围为0.2-2.7,W为喷头(5)的口模宽度,η为混合液粘度;
所述热交换机(14)的出气口通过连接管与通风罩(6)的内腔连通,进气口分别通过带阀门的连接管与第一氮气罐(17)的出气口和鼓风机(15)的出风口连接;鼓风机(15)的进风口与除尘器(16)的出风口连通,除尘器(16)的进风口与大气连通;
所述第二氮气罐(19)的出气孔通过带有阀门的连接管与干燥机(18)的前端连通;
所述第二存储罐(20)的罐口通过连接管与干燥机(18)的后端连通;
所述冷凝装置与通风罩(6)和第一存储罐(11)均连通,将挥发的有机溶剂冷凝回收至第一存储罐(11)中;
所述第三引风机(21)的进气口与干燥机(18)的后端通过连接管连通,出气口通过连接管与冷凝装置连通。
2.根据权利要求1所述的合成橡胶连续化湿法混炼装置,其特征在于,所述冷凝装置包括第一冷凝器(8)、第一引风机(9)、第二冷凝器(10)和第二引风机(12);
第一冷凝器(8)的进气口与通风罩(6)的内腔通过连接管连通,出气口与第一引风机(9)的进气口通过连接管连通;第一引风机(9)的出气口分别通过连接管与第二冷凝器(10)的进气口和第一存储罐(11)连通;第二冷凝器(10)的出气口与第二引风机(12)的进气口连接,第三引风机(21)的出气口与第二冷凝器(10)的进气口连通。
3.根据权利要求1所述的合成橡胶连续化湿法混炼装置,其特征在于,所述分散罐(1)上设有第一搅拌机(1-1)、乳化机(1-2)和投料口(1-3);第一搅拌机(1-1)的搅拌头和乳化机(1-2)的乳化头均位于分散罐(1)的内腔中;投料口(1-3)设置在分散罐(1)的外壁上,用于向分散罐(1)的内腔中投放有机溶剂和偶联剂;
所述胶乳罐(3)上设有第二搅拌机(3-1),第二搅拌机(3-1)的搅拌头位于胶乳罐(3)的内腔中;
所述混合罐(4)设有第三搅拌机(4-2),第三搅拌机(4-2)的搅拌头位于混合罐(4)的内腔中,第三搅拌机(4-2)的搅拌杆上设有刮壁式搅拌桨(4-1)。
4.根据权利要求1所述的合成橡胶连续化湿法混炼装置,其特征在于,该装置还包括自吸泵(2)和成品箱(22);所述自吸泵(2)的出料口与分散罐(1)的内腔连通,纳米补强粒子经自吸泵(2)吸入分散罐(1)的内腔中;所述干燥机(18)输出的合成橡胶储存到成品箱(22)中。
5.根据权利要求1所述的合成橡胶连续化湿法混炼装置,其特征在于,所述第一管道的内径为分散罐(1)内径的1/30-1/10,第二管道的内径为胶乳罐(3)内径的1/20-1/5,第三管道的内径为混合罐(4)内径的1/15-1/5。
6.根据权利要求1所述的合成橡胶连续化湿法混炼装置,其特征在于,所述输送机(13)的传送带包括从内至外依次设置的表面涂层(13-1)、过渡层(13-2)和电阻丝(13-3);所述表面涂层(13-1)的材料为聚四氟乙烯,所述过渡层(13-2)的材料为氟橡胶、硅橡胶或卤化丁基橡胶,所述电阻丝(13-3)用于对过渡层(13-2)加热。
7.根据权利要求1所述的合成橡胶连续化湿法混炼装置,其特征在于,所述干燥机(18)的前端设进料口(18-2),进料口(18-2)上设置刮刀(18-1),刮刀(18-1)将输送机(13)传送的初产物刮取到进料口(18-2)中。
8.根据权利要求1所述的合成橡胶连续化湿法混炼装置,其特征在于,所述纳米补强粒子为炭黑、白炭黑中的的一种或两种;分散罐(1)内的有机溶剂与胶乳罐(3)中的有机溶剂一致,有机溶剂为己烷、甲苯、氯仿中的一种;纳米补强粒子与溶剂的质量比为(0.02-0.3):1;偶联剂为KH550、KH 570、SI69中的一种,偶联剂的质量为纳米补强粒子质量的2-15%;胶乳为合成丁苯橡胶胶乳、合成异戊橡胶胶乳、合成丁二烯橡胶胶乳中的一种或多种;胶乳中合成橡胶的质量分数为2-15%。
9.权利要求1-8任何一项所述的合成橡胶连续化湿法混炼装置制备合成橡胶混炼胶的方法,其特征在于,步骤如下:
步骤一、将纳米补强粒子、有机溶剂和偶联剂加入分散罐(1)中搅拌分散均匀,得到补强粒子浆料;
步骤二、将胶乳置于胶乳罐(3)中,搅拌;
步骤三、打开第一管道和第二管道上的阀门,将补强粒子浆料和胶乳分别通过第一管道和第二管道输送至混合罐(4)中,并在混合罐(4)内搅拌混合均匀,得到混合液;
步骤四、打开鼓风机(15)和热交换机(14)之间的阀门,对通风罩(6)抽真空,之后关闭鼓风机(15)和热交换机(14)之间的阀门,打开热交换机(14)与第一氮气罐(17)之间的阀门,第一氮气罐(17)内的氮气经热交换器(14)加热后输送至通风罩(6)内;
步骤五、打开第二氮气罐(19)与干燥机(18)之间的阀门,打开第三引风机(21);
步骤六、打开第三管道的球形阀,混合液经喷头(5)的口模喷出,经加热套筒(7)烘烤后,得到初产物落到输送机(13)的的传送带上,初产物经输送机(13)传输至干燥机(18)中干燥,得到合成橡胶,干燥机(3)内挤出的有机溶剂回收至第二存储罐(20)内,挥发出的有机溶剂经第三引风机(21)输送至冷凝装置,经冷凝装置收集在第一存储罐(11)内;
同时,通风罩(6)内的气体经冷凝装置收集在第一存储罐(11)内。
10.根据权利要求9所述的合成橡胶连续化湿法混炼装置制备合成橡胶混炼胶的方法,其特征在于,所述步骤一中,搅拌时间为3-10min,温度为40℃;步骤二中,搅拌时间为30min,温度为60℃;步骤三中,搅拌时间为0.5-3h,温度为50℃。
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