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输送带构成中乙丙橡胶的结构原理及特性分析

时间:2012-5-9 23:18:31 访问量:933

   橡胶输送带产品中的乙丙橡胶是以乙烯、丙烯为主要单体,适量加入第三单体,在齐格勒-纳塔引发剂作用下共聚而得的高分子弹性体,乙丙橡胶的价格高于一般通用橡胶,但发展速度仍然很快,是仅次于异戊橡胶,居合成橡胶第四位:

一、主要原料

1.乙烯:乙烯(CH2=CH2):在常温常压下是略带芳香气味的无色可燃性气体,化学性质活泼,几乎不溶于水,与空气混合能形成爆炸性混合物,主要来源:液化天然气、液化石油气、石脑油、轻柴油、重油、或原油等经裂解产生的裂解气中分出;也可以由焦炉煤气分出;还可以由乙醇催化脱水制得;

2.丙烯:丙烯(CH2=CH-CH3):在常温常压下为带有甜味的无色、可燃性气体,主要来源:石油裂解气分离或丙烷脱氢制取;

3.第三单体:加入目的:保证乙丙橡胶的热硫化,克服二元乙丙橡胶难应用于输送带热硫化粘接,因有臭味而使操作不便等不足之处,主要有:双环戊二烯、乙叉降冰片烯、1,4-已二烯等;

4.引发剂

(1)引发剂体系:主要是V-Al体系,该体系可以分为均相和非均相两种类型;

(2)非均相引发剂体系:由烷基铝和金属钒化物所组成的配位络合引发剂,是不溶于反应介质的。常用的烷基铝:Al(C2H5)3、Al(i-C4H9)3、Al(C6H13)3;常用的钒化物:VCl4、VOCl3、V(OOCCH3)3等;

(3)均相引发剂体系:由至少含有一个卤原子的烷基铝与钒化物组成的配位络合物,是活性更高的溶于反应介质的引发剂体系;采用较多是:VOCl3+Al(C2H5)2Cl、VOCl3+Al(i-C4H9)2Cl、VOCl3+1/2Al2(C2H5)3Cl3等,烷基铝的作用:还原高价态的钒(由V+4→V+3),使其具有形成配位络合物的引发活性,钒引发剂的缺点:寿命短、引发效率低,一般采用向引发剂体系加入活化剂,以提高钒的引发效率,从而降低钒引发剂的用量,活化剂的使用不仅增加了经济效益,还使如耐热输送带产品中的钒含量降低,改善了产品的电性能;另外,活化剂还起到了调节产物相对分子质量的作用,达到了改善橡胶加工的性能的目的,但在使用活化剂时,还需要考虑活化剂残渣在后处理和污水处理过程中的问题;

5.溶剂

(1)作用:一是单体的分散介质;二是引发剂、相对分子质量调节剂、活化剂等的稀释介质;三是聚合反应的传热介质,常用:丁烷、戊烷、已烷、庚烷、及混合馏分石油醚、轻质汽油、环已烷、环戊烷、苯、甲苯、二甲苯、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯化碳等;比较:从溶度参数上看环烷烃最好,其次是饱和直链烷烃和芳烃,卤代烃最差,从原料来源、价格、性质、等考虑,使用已烷、或已烷馏分以及石油、轻质汽油、铂重整溶剂油作溶剂最好;

6.共聚物相对分子质量调节剂

作用:相对分子质量大小对加工有直接影响,因此必须加以调节;调节方法:调整聚合参数和外加相对分子质量调节剂两种;能够调节相对分子质量的聚合参数有:引发剂浓度、铝化合物的种类、Al/V、溶剂种类、单体C3/C2、聚合温度、聚合时间等,外加相对分子质量调节剂有:氢、二乙基锌、氢化锂铝等链转移剂。如果用活化剂时,产物的相对分子质量随活化剂的用量而改变;其聚合原理与工艺如下:

1.聚合原理:单体:乙烯、丙烯;聚合原理:配位离子型聚合;引发剂:钒-铝配位络合物;工业实施方法:溶液法和悬浮法

2.生产工艺:

(1)工业输送带生产厂家现以悬浮法生产乙丙橡胶的优点作以介绍:解决了聚合过程中的传热和传质问题;方法:在传热方面以单体自身作溶剂,单体挥发即能除去反应热,因此采取大釜操作;在传质方面,聚合物以部分溶胀颗粒的形式悬浮于液态单体中,溶液粘度与聚合物的相对分子质量无关,因此聚合物的含量可以达到30%~35%,大大提高了产量;按一定比例将乙烯、丙烯、乙叉降冰片烯单体混合物和引发剂各组分,分别由聚合釜底部进料,控制聚合温度为10℃,压力为0.98MPa,聚合热由单体蒸发移出,蒸出的乙烯、丙烯由聚合釜上部排出,在分离器中与夹套的胶粒分离,再经换热器后,收集在贮槽中,气相经压缩机压缩后在换热器中冷凝,液相送入原料单体管线,气相返回聚合釜,氢气相对分子质量调节剂在分离器前加入;含聚合物约30%(质量)的悬浮液由聚合釜底部导出,送到脱引发剂装置,在强化混合器内加入水使引发剂分解,在洗涤塔中使油相与水相逆流接触,在0.78MPa和10℃条件下进行洗涤。排出的水相大部分循环使用,少部分作污水排出,经洗涤后的聚合液稀释后送到一段脱气塔的下部,在83℃和0.17MPa条件下脱除未反应的单体乙烯、丙烯。脱除的单体依次经湿式分离器、空气冷却器、水冷凝器、盐水冷凝器后得冷凝液和气相混合物,分别回收丙烯、乙烯和不凝气。脱除单体的水-胶液用泵送入二段脱气塔,在130℃和0.19MPa条件下脱除残余的单体,脱气塔用喷射泵送来的蒸汽直接加热,由脱气塔上部出来的气相产物进入一段脱气塔的底部,脱气后的水-胶液用泵送入缓冲槽除去水蒸汽,此蒸汽经喷射泵作为二段脱气塔的部分热源,缓冲槽中的水-胶液送入中和塔,胶料经塔底导出,经脱水干燥即为成品。

输送带配方中乙丙橡胶结构、性能及用途如下:

1.结构:是一种无定型的非结晶橡胶,其分子主链上乙烯与丙烯单体单元呈无规排列,失去了聚乙烯或聚丙烯结构的规整性,成为具有弹性的橡胶,乙丙橡胶中加入的第三单体主要影响乙丙橡胶的硫化速度和硫化胶性能;

2.性能及用途:基本上是一种饱和橡胶,主链是由化学稳定的饱和烃组成,只是在侧链中含有不饱和双键,分子内无极性取代基,分子间内聚能低,分子链在宽的温度范围内保持柔顺性,因而使其具有独特的性能。

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