镍系顺丁橡胶装置长周期运行措施

尹训明

摘要:顺式1，4-聚丁二烯橡胶，简称顺丁橡胶（BR），是产量仅次于丁苯橡胶的第2大通用合成橡胶。顺丁橡胶的耐磨性优良，动态生热低，尤其是弹性和耐寒性在通用橡胶中最好，广泛用于轮胎制造，以改善车辆行驶过程中的轮胎磨耗性能，延长轮胎使用寿命，降低车辆能耗和排放。此外，顺丁橡胶也用于制鞋业、运输带和胶管制品以及橡塑改性剂等领域。

关键词：镍系；顺丁橡胶装置；长周期运行；措施

引言

聚—1,4—丁二烯(简称顺丁橡胶)是在镍催化体系下由1,3—丁二烯聚合制得。顺丁橡胶的分子量及分布指数与生产工艺有关，会影响橡胶制品的性能。GPC法是20世纪60年代发展起来的新型液相色谱法，其分离是按溶液中溶质分子体积大小进行的。大分子淋洗体积小，小分子淋洗体积大，每个级分的淋洗体积就是其分子量大小的量度。通过计算就可得到分子量及分布指数(即分布宽度)。顺丁橡胶的分子量及分布指数是用以衡量其生胶物性质量的重要参数。一般从重均分子量Mw，数均分子量Mn，分布指数D(即Mw、Mn)的大小来评定胶的物理机械性能和使用性能。当Mw越大时，胶的机械强度越大，但可塑性小，不易加工成型。当Mn越小时，胶容易加工成型，但机械强度和弹性却远远满足不了要求，为此要求分子量分布指数D=Mw/Mn必须在一定范围内，即存在一定的分子量宽度，大分子和小分子分布适度才能保证胶的各种性能。

1.抑制丁二烯自聚

（1）系统除氧。在管线设备投用前进行置换，使内部O2含量低于500×10-6；定期监测，氧含量超标后及时采取泄压、置换等措施处置；排查整治泄漏点，尤其是对凝聚釜、脱轻塔、脱重塔等压力较低的设备加强泄漏检测，避免O2窜入。（2）消除设备死角对于回收单元中易生成自聚物的换热器，用体积更小的碟形封头代替椭圆封头，并且使丁二烯在换热器中通过管程，减少换热器中的死区；减少管线中的低点导淋，防止丁二烯长时间滞留；对于工艺流程中不常使用的管线设备，如跨线、备用设备入出口管线和安全阀等，定期投用，强制物料流动，或定期用氮气置换，防止物料聚集停留；从设计上减少设备死角的数量。

2.ＨＰＮ⁃６８Ｌ成核剂对顺丁橡胶增韧ＰＰ材料结晶行为和力学性能的影响

聚丙烯（ＰＰ）因其具有无毒性、质轻、拉伸性能好、可耐应力和耐化学药品、形成原料来源广泛、能够回收使用、利于加工、并且生产消耗较低、污染少等多种优势，因而在食品包装、汽车和运输、医疗保健、电气设备等主要行业有大量应用。与此同时其存在如结晶速率低、冲击性能差、热变形温度低等劣势，限制了ＰＰ更加广泛的应用和推广。因此，对于ＰＰ结晶速率以及冲击韧性的改性广受科技与工业界的关注。目前，通过添加一种成核剂或橡胶与ＰＰ共混来提高材料抗冲性能的研究居多。利用二环庚烷－２，３－二甲酸二钠（ＨＰＮ⁃６８Ｌ）与等规聚丙烯（ｉＰＰ）共混，使ｉＰＰ的缺口冲击强度提高１０.５倍，维卡软化点温度较ｉＰＰ提高６℃。采用普通共混和动态硫化共混顺丁橡胶（ＢＲ）与ＰＰ发现较简单共混（室温冲击强度６.５８ｋＪ／ｍ２）与动态硫化共混（室温冲击强度９.９２ｋＪ／ｍ２）相比，后者提高了ＰＰ／ＢＲ共混物的冲击强度，但ＢＲ相与ＰＰ基体相容性较差，在共混过程中，ＢＲ相出现团聚并与基体产生相分离，动态硫化通过硫化实现交联，限制了ＢＲ的分离，但操作过程复杂，硫化工艺不易掌握。采用添加成核剂ＮＸ８０００Ｋ的方法在高温下结晶凝胶实现物理交联，制备了ｉＰＰ／ＳＥＢＳ／ＮＸ８０００Ｋ组合物，其抗冲击性能较ｉＰＰ提高了１０倍，未见相分离的发生。采用对ｉＰＰ成核作用明显的“超级成核剂”ＨＰＮ⁃６８Ｌ与ＢＲ联合对ｉＰＰ进行改性，在限制ＢＲ发生相分离的同时，进一步提高材料的韧性，同时降低了材料的刚度损失。

3.双驱动同步齿轮泵式滤胶机滤网过滤对溶聚顺丁橡胶并用胶性能的影响

滤胶机作为高品质胶料挤出成型工艺中的最终环节设备，能够过滤胶料中混入的杂质，再次细化和分散配合剂，并对橡胶分子链有一定的取向作用，经滤胶机过滤的胶料质量提高。使并用胶承受持续的应力，应力使大量散乱的橡胶分子链（段）取向，进而易于更多的橡胶分子链（段）相互连接，形成更多的交联网络，并用胶的强度因此进一步增大；但这种提升作用并不是无限的，因为过小孔径的滤网使流经的并用胶所受阻力过大而形成局部紊流，从而导致并用胶的性能降低。（1）经双驱动同步齿轮泵式滤胶机过滤后，SSBR/BR并用胶的硫化特性和物理性能改善；随着滤网孔径的减小，SSBR/BR并用胶的邵尔A型硬度、100%定伸应力、300%定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度都呈先增大后减小趋势，Payne效应越来越弱。（2）当双驱动同步齿轮泵式滤胶机滤网孔径为75μm时，SSBR/BR并用胶的拉伸强度和撕裂强度最大，分别比未过滤的SSBR/BR并用胶增大27.5%和33.3%，耐屈挠性能最好，tanδ峰值最大，玻璃化温度最高，60℃时的tanδ最小，滚动阻力最低。

4.改性炭黑对顺丁橡胶并用胶性能的影响

炭黑作为轮胎工业的重要添加剂，对胎面胶材料的综合性能影响较大。近年来，随着高抗湿滑性、低滚动阻力、高耐磨性绿色轮胎的开发，对炭黑也提出了更高的要求。可以通过对炭黑进行表面处理来达到改善填充胶料性能的目的。采用酸洗的方法处理炭黑，发现改性后炭黑填充胶料的挤出性能得到改善，炭黑的增强效果得到显著提高，填充胶料具有更低的滚动阻力。利用离子液体改性炭黑填充丁苯橡胶，发现改性后的炭黑填充胶具有更优异的拉伸强度、定伸应力及动态力学性能。采用S-（3-氨基丙基）邻硫代氢改性炭黑，考察了改性前后炭黑填充天然橡胶（NR）的性能。结果表明，改性后NR硫化胶的交联密度增大、耐磨性能显著提升，且低生热性得到明显改善。采用高温处理炭黑提高了炭黑的表面活性，处理的温度越高（不超过450℃）得到炭黑的吸碘值和氮吸附表面积越大，填充的硫化胶定伸应力越大。另外，也有研究者采用聚乙二醇接枝改性炭黑来改善填充胶料的物理机械性能。综上所述，采用表面处理的方法可有效提高橡胶与炭黑的界面相互作用，改善胶料的物理机械性能及动态力学性能。与未改性炭黑相比，细化、调高pH值及木质素改性处理后，炭黑表面的粗糙程度增加；且细化改性炭黑具有更高的比表面积，调高pH值改性炭黑具有更多疏松的二次结构，木质素改性炭黑粒径略有增加。

结束语

在镍系顺丁橡胶的生产过程中，丁二烯自聚物的生成和挂胶现象难以根除，通过从原理上加深对自聚物和挂胶现象的认识，能够更有针对性的采取措施进行前期预防，减小“粘黏堵挂”对生产的影响，提升检修作业的安全性，延长装置运行周期，实现装置能耗降低、质量稳定和效益提升。

参考文献

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