Prepared on 24 November 2020
橡胶的生产工艺与技术进展
橡胶的生产工艺与技术进展
橡胶的生产工艺
2.1.1 橡胶的生产工艺
工业上生产橡胶采用连续或间歇式乳液聚合工艺，按聚合温度不同，分为热法聚合与冷法聚合两类。冷法聚合的反应温度一般控制在5～15℃，热法聚合则为30～50℃。冷法聚合通常采用连续聚合工艺，热法聚合通常采用间歇聚合工艺。目前世界上生产厂家，如朗盛公司、美国Lion Copolymer公司、日本瑞翁公司以及日本合成橡胶公司都采用低温乳聚法。产品类型包括固体橡胶（固体NBR）、氢化橡胶（HNBR）、粉末橡胶（PNBR）、羧基橡胶（XNBR）以及橡胶胶乳（NBR胶乳）等。 目前世界各国橡胶生产工艺流程多采用冷法乳液聚合连续生产，其工艺过程与丁苯橡
胶类似。主要包括原料配制、聚合、单体回收、胶乳贮存及掺混、胶乳凝聚、干燥及压块包装等工序。
①生产时，先将一定比例的丁二烯、丙烯腈混合均匀，制成碳氢相。在乳化剂中加入氢氧化钠、焦磷酸钠、三乙醇胺、软水等制成水相，并配制引发剂等待用。
②将碳氢相和水相按一定比例混合后送入乳化槽，在搅拌下经充分乳化后送入聚合釜。
③在聚合釜内直接加入引发剂，进行聚合反应，反应热量由列管内液氨蒸发排出。温度控制在30℃或5℃时，转化率可维持在70%～85%。
④而后分批加入调节剂，以调节橡胶的分子量。聚合反应进行至规定转化率时，加入终止剂终止反应，并将胶浆卸入中间贮槽。
⑤经过终止后的胶浆，送至脱气塔，经三级闪蒸脱除未反应的丁二烯，然后再借水蒸汽加热真空脱出游离的丙烯腈。
⑥丁二烯经压缩升压后循环使用，丙烯腈经回收处理后再使用。
⑦经脱气后的胶浆加入凝聚剂、防老剂及其它助剂后，过滤除去凝胶，用食盐水凝聚成颗粒胶，经水洗后挤压除去水分，再用干燥机干燥，然后包装即得成品橡胶。经干燥后的橡胶含水量应低于1%，成品橡胶一般每包重25千克。
合成橡胶使用的主要设备有：聚合釜、闪蒸塔、脱气塔、干燥箱、干燥机等。
2.1.2 橡胶的生产工艺优缺点
冷法（低温）乳液聚合的橡胶在加工性能上优于高温乳液聚合的橡胶。冷法乳液聚合工艺优点：
1、以水为分散介质，价廉安全；
2、聚合体系粘度低，易传热，反应温度易控制；
3、尤其适宜于直接使用乳胶的场合。
工艺缺点：
1、产品中留有乳化剂等，影响产品电性能等；
2、要得到固体产品时，乳液需经过凝聚、洗涤、脱水、干燥等工序，成本较高。
橡胶工艺技术进展
橡胶生产工艺普遍采用乳液聚合法，也有研究溶液聚合法的。
橡胶由于分子链间作用力较强，硬度较大，故加工较困难，其中以聚合温度为30℃所制得的硬胶最不易加工，需在冷辊上预先塑化后才能操作。工业上常采用更有效地调节分子量的方法，把聚合温度降低至5℃，以减少副反应来改善它的加工性能。另一方面，橡胶还可通过与多种橡胶如氯丁橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶及合成树脂，如聚氯乙烯、酚醛树脂等共混，使性能得到改进。为了使NBR性能更加符合不同用途制品的要求，各国都相继开发生产了具有特殊性能的NBR新品种，如氢化橡胶（HNBR）、粉末橡胶（PNBR）、羧基橡胶（XNBR）、液体橡胶等，使得NBR产品形成了系列化、功能化。
近年来，世界橡胶工业技术进展主要体现在完善聚合配方、改进聚合工艺、提高自控水平以及新产品的开发等几个方面。
2.2.1 聚合配方的完善
（1）引发剂
通常NBR高温聚合采用过硫酸盐为引发剂，低温聚合采用有机过氧化物为引发剂。使用偶氮引发剂并配以铁盐，可缩短反应时间，提高生产能力。使用过氧异丙基环己基苯为引发剂，聚合10～12h，转化率达到70%，凝聚时1%的氯化钙溶液用量减少到35 kg/t，减轻了环境污染，产品性能优良。使用新型活性化合物2-芳基二氢茚酮作为还原剂，可使反应速度提高近l倍。
（2）活化剂
在水溶液过硫酸钾、二丁基萘磺酸盐和歧化松香皂聚合配方中，向乳化剂溶液加入（按单体计）%～%（质最分数，下同）三乙醇胺活化剂，转化率可达80%～82%，反应器生产能力由～（/m3·h）提高到（/m3·h)，而且不必提高乳化剂的浓度，回收丁二烯不必精制即可循环利用，其原因是该活化剂对氧不敏感。使用%的新型活性化合物2-芳基二氢茚二酮为活化剂，与三乙酸丙酮相比，可提高生产能力并降低生产过程的毒性。
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