橡膠輸送帶產品中的乙丙橡膠是以乙烯、丙烯為主要單體,適量加入第三單體,在齊格勒-納塔引發(fā)劑作用下共聚而得的高分子彈性體,乙丙橡膠的價格高于一般通用橡膠,但發(fā)展速度仍然很快,是僅次于異戊橡膠,居合成橡膠第四位:
一、主要原料
1.乙烯:乙烯(CH2=CH2):在常溫常壓下是略帶芳香氣味的無色可燃性氣體,化學性質活潑,幾乎不溶于水,與空氣混合能形成爆炸性混合物,主要來源:液化天然氣、液化石油氣、石腦油、輕柴油、重油、或原油等經裂解產生的裂解氣中分出;也可以由焦爐煤氣分出;還可以由乙醇催化脫水制得;
2.丙烯:丙烯(CH2=CH-CH3):在常溫常壓下為帶有甜味的無色、可燃性氣體,主要來源:石油裂解氣分離或丙烷脫氫制取;
3.第三單體:加入目的:保證乙丙橡膠的熱硫化,克服二元乙丙橡膠難應用于輸送帶熱硫化粘接,因有臭味而使操作不便等不足之處,主要有:雙環(huán)戊二烯、乙叉降冰片烯、1,4-已二烯等;
4.引發(fā)劑
(1)引發(fā)劑體系:主要是V-Al體系,該體系可以分為均相和非均相兩種類型;
(2)非均相引發(fā)劑體系:由烷基鋁和金屬釩化物所組成的配位絡合引發(fā)劑,是不溶于反應介質的。常用的烷基鋁:Al(C2H5)3、Al(i-C4H9)3、Al(C6H13)3;常用的釩化物:VCl4、VOCl3、V(OOCCH3)3等;
(3)均相引發(fā)劑體系:由至少含有一個鹵原子的烷基鋁與釩化物組成的配位絡合物,是活性更高的溶于反應介質的引發(fā)劑體系;采用較多是:VOCl3+Al(C2H5)2Cl、VOCl3+Al(i-C4H9)2Cl、VOCl3+1/2Al2(C2H5)3Cl3等,烷基鋁的作用:還原高價態(tài)的釩(由V+4→V+3),使其具有形成配位絡合物的引發(fā)活性,釩引發(fā)劑的缺點:壽命短、引發(fā)效率低,一般采用向引發(fā)劑體系加入活化劑,以提高釩的引發(fā)效率,從而降低釩引發(fā)劑的用量,活化劑的使用不僅增加了經濟效益,還使如耐熱輸送帶產品中的釩含量降低,改善了產品的電性能;另外,活化劑還起到了調節(jié)產物相對分子質量的作用,達到了改善橡膠加工的性能的目的,但在使用活化劑時,還需要考慮活化劑殘渣在后處理和污水處理過程中的問題;
5.溶劑
(1)作用:一是單體的分散介質;二是引發(fā)劑、相對分子質量調節(jié)劑、活化劑等的稀釋介質;三是聚合反應的傳熱介質,常用:丁烷、戊烷、已烷、庚烷、及混合餾分石油醚、輕質汽油、環(huán)已烷、環(huán)戊烷、苯、甲苯、二甲苯、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯化碳等;比較:從溶度參數(shù)上看環(huán)烷烴最好,其次是飽和直鏈烷烴和芳烴,鹵代烴最差,從原料來源、價格、性質、等考慮,使用已烷、或已烷餾分以及石油、輕質汽油、鉑重整溶劑油作溶劑最好;
6.共聚物相對分子質量調節(jié)劑
作用:相對分子質量大小對加工有直接影響,因此必須加以調節(jié);調節(jié)方法:調整聚合參數(shù)和外加相對分子質量調節(jié)劑兩種;能夠調節(jié)相對分子質量的聚合參數(shù)有:引發(fā)劑濃度、鋁化合物的種類、Al/V、溶劑種類、單體C3/C2、聚合溫度、聚合時間等,外加相對分子質量調節(jié)劑有:氫、二乙基鋅、氫化鋰鋁等鏈轉移劑。如果用活化劑時,產物的相對分子質量隨活化劑的用量而改變;其聚合原理與工藝如下:
1.聚合原理:單體:乙烯、丙烯;聚合原理:配位離子型聚合;引發(fā)劑:釩-鋁配位絡合物;工業(yè)實施方法:溶液法和懸浮法
2.生產工藝:
(1)工業(yè)輸送帶生產廠家現(xiàn)以懸浮法生產乙丙橡膠的優(yōu)點作以介紹:解決了聚合過程中的傳熱和傳質問題;方法:在傳熱方面以單體自身作溶劑,單體揮發(fā)即能除去反應熱,因此采取大釜操作;在傳質方面,聚合物以部分溶脹顆粒的形式懸浮于液態(tài)單體中,溶液粘度與聚合物的相對分子質量無關,因此聚合物的含量可以達到30%~35%,大大提高了產量;按一定比例將乙烯、丙烯、乙叉降冰片烯單體混合物和引發(fā)劑各組分,分別由聚合釜底部進料,控制聚合溫度為10℃,壓力為0.98MPa,聚合熱由單體蒸發(fā)移出,蒸出的乙烯、丙烯由聚合釜上部排出,在分離器中與夾套的膠粒分離,再經換熱器后,收集在貯槽中,氣相經壓縮機壓縮后在換熱器中冷凝,液相送入原料單體管線,氣相返回聚合釜,氫氣相對分子質量調節(jié)劑在分離器前加入;含聚合物約30%(質量)的懸浮液由聚合釜底部導出,送到脫引發(fā)劑裝置,在強化混合器內加入水使引發(fā)劑分解,在洗滌塔中使油相與水相逆流接觸,在0.78MPa和10℃條件下進行洗滌。排出的水相大部分循環(huán)使用,少部分作污水排出,經洗滌后的聚合液稀釋后送到一段脫氣塔的下部,在83℃和0.17MPa條件下脫除未反應的單體乙烯、丙烯。脫除的單體依次經濕式分離器、空氣冷卻器、水冷凝器、鹽水冷凝器后得冷凝液和氣相混合物,分別回收丙烯、乙烯和不凝氣。脫除單體的水-膠液用泵送入二段脫氣塔,在130℃和0.19MPa條件下脫除殘余的單體,脫氣塔用噴射泵送來的蒸汽直接加熱,由脫氣塔上部出來的氣相產物進入一段脫氣塔的底部,脫氣后的水-膠液用泵送入緩沖槽除去水蒸汽,此蒸汽經噴射泵作為二段脫氣塔的部分熱源,緩沖槽中的水-膠液送入中和塔,膠料經塔底導出,經脫水干燥即為成品。
輸送帶配方中乙丙橡膠結構、性能及用途如下:
1.結構:是一種無定型的非結晶橡膠,其分子主鏈上乙烯與丙烯單體單元呈無規(guī)排列,失去了聚乙烯或聚丙烯結構的規(guī)整性,成為具有彈性的橡膠,乙丙橡膠中加入的第三單體主要影響乙丙橡膠的硫化速度和硫化膠性能;
2.性能及用途:基本上是一種飽和橡膠,主鏈是由化學穩(wěn)定的飽和烴組成,只是在側鏈中含有不飽和雙鍵,分子內無極性取代基,分子間內聚能低,分子鏈在寬的溫度范圍內保持柔順性,因而使其具有獨特的性能。
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