溴化丁基橡胶工艺的应用与前景.pdf

雅应周
石油化工设计
Petrochemical Design
2010,27(3)29~30
溴化丁甚胶工艺的应用与前景
李玉山
(中国石化工程建设公司,北京100101)
摘要:介绍了溴化丁基橡胶的发展进程和性能特点,阐述了渙化丁基橡胶的主要生产エ艺,包括:P
lysar生产エ艺和燕化生产工艺,最后对未来的发展前景和趋势做了展望。
关键词:丁基橡胶;溴化丁基橡胶;干胶混炼法;溶液连续法
937年,埃克森公司实验室用异丁烯和少量能,而且再生工艺简单。
异戊二烯研制出了具备硫化特性的优质橡胶品
种,从此丁基橡胶(IR)技术得到了深入的研究和
溴化丁基橡胶生产工艺
快速的发展。1943年,埃克森公司贝塘厂开始工
溴化丁基橡胶的制备方法分为干胶混炼法和
业化生产丁基橡胶。1953年, Morrisey研究出溶液连绫法两种方法。干胶混炼法是将一定浓度
丁基橡胶的溴化方法。1971年, Polysar公司开始的溴化剂按一定量加入到丁基橡胶中,在开炼机
エ业化生产溴化丁基橡胶。目前,丁基橡胶(含卤上进行热混炼,溴化剂在加热条件下释放出溴与
化丁基橡胶)的年产量达到1.2Mt,在橡胶产品领丁基橡胶发生反应,从而制得溴化丁基橡胶产品。
域中占有重要地位。溴化丁基橡胶(BIR)是卤化常用的溴化剂有:Nー溴代琥珀酰亚胺、二溴二甲
丁基橡胶(HIR)品种之一。其基本化学结构式为:基乙内酰脲、活性炭吸附溴。干胶混炼法工艺流
CH
C
程简单,但产品质量不稳定,前苏联曾用干法工艺
?(一C-CH2ー)(一CH2ーC=c-CH2ー)n、生产溴化丁基橡胶,但目前此工艺只用于实验室
中,很少用于大规模工厂生产。溶液连续法是
溴化丁基橡胶是丁基橡胶与溴在一定条件下将丁基橡胶溶解于己烷或氯化烃等溶剂中,再加
进行反应的产物。与丁基橡胶相比,由于溴化丁入一定量的溴进行反应而制得,溴化过程是连续
基橡胶绝大部分为高饱和丁基主链,所以具有丁进行,产品质量均匀稳定,目前世界上主要溴化丁
基橡胶固有的性能。与氯化丁基橡胶相比,两者基橡胶生产工厂都采用此法。
结构相似,但由于橡胶分子中C-Br键的键能小
1.1 Polysar生产工艺
于C一CI键的键能,所以溴化丁基橡胶具有更好
主要步骤包括:单体聚合、氯甲烷及未反应单
的硫化性能,而且溴化工艺流程相对于氯化来说体回收、溶剂交換、胶粒溶解、限化反应中和洗
比较简单,溴为液体储运和使用,相对要安全。
涤、闪蒸、后处理等。
溴化丁基橡胶的优良性能有:(1)耐热、耐候、
异丁烯和异戊二烯单体、氯甲烷、催化剂、添
耐臭氧、耐酸碱、耐化学品耐老化性、尤其在高气加剂等一起进人聚合釜进行聚合反应,氯甲烷和
密性上,有突出的表现。(2)硫化活性更高,硫化未反应单体的脱除在闪蒸罐中进行并回收利用
速度更快,交联密度更高。(3)能与多种高不饱和
收稿日期;2009-12-28
橡胶(如天然橡胶,丁苯橡胶,顺丁橡胶)并用,有
作者简介:李玉山,男,山东烟台人,2006年毕业于清
更好的共硫化性能和粘接性能,并且硫化方式可
华大学化学工程与エ艺专业,エ学硕士,工程师,现从
以多样化2。(4)可以通过白炭黑补强,来改善物
事丁基櫞胶/溴化丁基櫲胶的设计工作。联系电话
理机械性能和工艺性能。(5)有良好的再生性
010-84878754:E-mail:liyushan@sei.com.cn
石油化工设计
第27卷
同时正己烷(含少量水:100x10-)被加热到150回收并送到界区外贮罐。溴化胶液用泵送至丁基
℃后进人闪蒸罐,在闪蒸罐中完成与氯甲烷的溶装置的胶粒水罐,随后进入后处理线进行干燥、压
剂交换,同时形成一定浓度的丁基橡胶己烷溶液,块、包装,最后得到溴化丁基橡胶产品
闪蒸罐的操作条件为:压力(表)为0.04MPa,温
度为40℃,要严格控制闪蒸罐的操作条件:操作2前景及展望
温度、压力、停留时间、水含量等。胶液进入另
目前,随着汽车轮胎技术正在不断发展更新,
个闪蒸罐浓缩至胶含量为159%~20%,然后在混采用卤化丁基橡胶制造的子午胎将逐渐取代普通
合器中与溴进行反应,反应条件:压力(表)0.2丁基橡胶制造的有内胎轮胎,这一趋势推动了卤
MPa,温度为40℃,特别需要控制好溴加入量和反化丁基橡胶市场需求的增长り。国际轮胎行业使
应时间。溴化后的胶液用氢氧化钠溶液中和,经
用的卤化丁基橡胶中,70%为溴化丁基橡胶。在
过水洗,沉降脱除废盐水后,进人闪蒸罐进行溶剂
全钢子午胎上,100%使用溴化丁基橡胶;在半钢
闪蒸、回收以及胶液凝聚,最后溴化丁基橡胶水溶
子午胎上,开始转向以使用溴化丁基橡胶为主。
液进入后处理单元制成橡胶产品。
国内载重子午胎均使用溴化丁基橡胶,其使用量
1.2燕化生产工艺
占鹵化丁基橡胶的75%;轿车子午胎使用氯化丁
主要步骤包括:胶粒水贮存、脱水、溶解、溴
基橡胶,同时并用20%~40%的天然橡胶。2008
化、中和、闪蒸、汽提、后处理以及添加剂配制、己
烷干燥等。自普通丁基橡胶装置制备的门尼黏度
年,国内丁基橡胶总需求量为225kt,其中卤化丁
和不饱和度达到一定标准的基础胶,进人胶粒水基橡胶需求量为160kt,占总需求量的71%。顶
贮存单元,在胶粒水罐与工艺水混合均匀后,进人计到2010年,卤化丁基橡胶需求量将达到20k,
胶粒脱水和溶解单元。用溶剂和工艺水配制溴化其中溴化丁基橡胶的比例占65%,并在轿车子午
反应和汽提所需的添加剂,主要有:乳化剂、防老胎中逐步取代氯化丁基橡胶,氯化丁基橡胶将主
剂稳定剂、消泡剂等。
要用于医药瓶塞。
胶粒水经泵送至脱水机,脱除大部分水,脱除
随着全球溴化丁基橡胶市场需求的快速增
的水回到循环水罐,再用泵打回普通丁基橡胶装长,溴化丁基橡胶的消费量已超过普通丁基橡胶。
置闪蒸釜循环使用。脱水后的胶块被切成一定尺可以判断,溴化丁基橡胶是未来橡胶行业的重要
寸的、均匀的胶粒后进入溶解罐,在强烈搅拌下用发展趋势之一,前景十分看好。
己煷溶解成胶液。胶液从渀解罐流入带搅拌的胶
液水沉降罐,胶液中剩余的水经沉降分离从底部参考文献:
排出,经冷却后送人胶液贮罐。胶液经过滤器过[1] Exxon Chemical. Bromobutyl rubber compounding and applica
滤、冷却器降温后进人混合器与溴溶液混合,再进
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亚硫酸钠反应掉未反应的溴。中和后的溴化胶液
业,2002,49(2):83~86
进入溴化胶液罐,经离心机脱水后用泵送至汽提
[4]伍一波,李树新,郭文莉,溴化丁基橡胶的制备与结构表征
系统。中和后的溴化胶液与添加剂在混合器中混
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合,然后进入闪蒸罐脱气,闪蒸后的胶液送到汽提5]伍桂松.丁基橡胶市场分析[