炼化科技培训材料14-14.中评估样板--石化院-乳聚丁苯橡胶SBR1507E小试技术开发

1乳聚丁苯橡胶SBR1507E小试技术开发发言人：李晶2011.3.152一、项目背景概述二、计划任务书信息摘要及完成情况三、完成的实物工作量、成果及创新点四、技术研究报告五、外协情况及作用六、知识产权情况七、经费使用说明及评价八、存在的主要问题及下步工作安排九、中评估自检结论目录3一、项目背景概述4门尼粘度低门尼粘度低工艺操作方便工艺操作方便加工性能好加工性能好采用专用SBR1507的配方实施生产可节能采用专用SBR1507的配方实施生产可节能SBR1507SBR1507低门尼系列产品是近年来开发的主要新产品，适用于生产对加工性能有较高要求或特殊要求的橡胶制品低门尼系列产品是近年来开发的主要新产品，适用于生产对加工性能有较高要求或特殊要求的橡胶制品主要特点主要特点乳聚丁苯橡胶SBR1507是采用低温乳液聚合方式生产的丁苯橡胶，其结合苯乙烯含量为23.5%，门尼粘度为30~40，与SBR1502相比具有如下特点：一、项目背景概述—研发现状5发泡橡胶制品发泡橡胶制品橡皮艇用橡胶布橡皮艇用橡胶布SBR1507用途SBR1507用途涂布擦胶制品等涂布擦胶制品等注射成型的注压、延压制品注射成型的注压、延压制品一、项目背景概述—研发现状6ST（%）生胶门尼黏度ML(1+4)100℃凝聚剂产品污染性生产企业22.5～24.530～40SA非污染CAROM23.538SA非污染DOW23.533SA/A非污染Goodyear23.535SA非污染JSR23.539SCA非污染Kumho23.535SA非污染KKPC23.536SA/A非污染Petroflex20.033SA非污染Quenos23.535SA非污染Zeon23.535SA非污染齐鲁石化公司表1SBR1507主要生产企业及相关性能国内外在该领域的现状国内外在该领域的现状一、项目背景概述—研发现状7z门尼粘度低，产品性能可能会变差，通过分批加入助剂的方式，获得稳定的胶浆门尼z门尼粘度低，可能在凝聚过程中粘釜和挂胶现象严重，对凝聚过程进行系统优化研究，确定低门尼粘度胶乳的凝聚配方和工艺z产品不环保，在聚合和凝聚过程加入环保助剂z门尼粘度低，产品性能可能会变差，通过分批加入助剂的方式，获得稳定的胶浆门尼z门尼粘度低，可能在凝聚过程中粘釜和挂胶现象严重，对凝聚过程进行系统优化研究，确定低门尼粘度胶乳的凝聚配方和工艺z产品不环保，在聚合和凝聚过程加入环保助剂一、项目背景概述—存在问题及对策8二、计划任务书信息摘要及完成情况9通过聚合试验及应用研究，开发出性能稳定、重复性好、门尼粘度为30~40、易加工的环保型SBR1507E小试产品通过聚合试验及应用研究，开发出性能稳定、重复性好、门尼粘度为30~40、易加工的环保型SBR1507E小试产品年度研究目标年度研究目标2010年：通过前期市场调研，确定SBR1507E基础胶乳聚合及凝聚的基本配方2010年：通过前期市场调研，确定SBR1507E基础胶乳聚合及凝聚的基本配方2011年：开发出各项性能指标合格的SBR1507E产品；完成SBR1507E产品加工应用研究；完成股份公司验收2011年：开发出各项性能指标合格的SBR1507E产品；完成SBR1507E产品加工应用研究；完成股份公司验收二、计划任务书信息摘要总目标总目标101.低门尼SBR1507E基础胶乳的开发2.低门尼胶乳专有的凝聚配方及工艺的开发与研究3.SBR1507E产品的加工应用研究1.低门尼SBR1507E基础胶乳的开发2.低门尼胶乳专有的凝聚配方及工艺的开发与研究3.SBR1507E产品的加工应用研究主要研究内容主要研究内容二、计划任务书信息摘要11112011-9-292011-9-29技术经济考核指标技术经济考核指标项目本项目SBR1507E指标测试方法锦湖SBR1507指标（参考）测试方法结合苯乙烯（ω％）22.5-24.5GB/T8658-199822.5-24.5ASTMD5775生胶门尼黏度ML(1+4)100℃30～40GB/T1232.1-200030～40ASTMD1646拉伸强度(MPa)≥20.0GB/T528-1998≥20.0ASTMD412扯断伸长率(%)≥400GB/T528-1998≥400ASTMD412300%定伸应力(MPa)16.7-18.3GB/T528-199816.7-18.3ASTMD412二、计划任务书信息摘要发表技术论文1~2篇；申请专利1件12项目进展及完成情况项目进展及完成情况起止时间研究内容阶段目标完成情况2010年第三季度进行市场及文献调研；制定项目实施方案完成市场调研及文献调研总结；形成初步试验方案。已完成2010年第四季度对乳化体系、引发体系、分子量调节剂、环保型终止剂类型用量以及不同转化率进行系统优化研究确定SBR1507E胶乳的基本配方已完成2011年第一季度对确定的SBR1507E胶乳配方通过一点加入助剂、两点加入助剂及多点加入助剂的方式从而确定低门尼SBR1507E胶乳的配方确定低门尼SBR1507E胶乳的基本配方已完成2011年第二季度通过对凝聚剂、环保型防老剂和助剂A的用量、类型及搅拌强度的大小进行系统优化研究，从而确定SBR1507E胶乳凝聚配方确定SBR1507E胶乳的凝聚配方及工艺已完成2011年第三季度对SBR1507E产品进行性能检测及加工应用研究确定SBR1507E产品的加工特性待完成2011年第四季度编写项目验收资料具备结题条件待完成二、计划任务书信息摘要13三、完成的实物工作量、成果及创新点项目实验内容数量1聚合试验35次2凝聚50次3性能测试50次三、完成的实物工作量、成果及创新点成果：通过对聚合、凝聚过程系统研究，确定了低门尼乳聚丁苯橡胶SBR1507E聚合和凝聚的基本配方和工艺，并制备出门尼粘度在30~40，产品性能达到指标要求的SBR1507E产品创新点„分批加入助剂的控制技术15四、技术研究报告16024681001530456075转化率(%)时间(t)4.1聚合4.1.1聚合反应动力学曲线4.1.1聚合反应动力学曲线聚合反应动力学曲线符合丁苯橡胶有机过氧化物引发乳液聚合的时间-转化率曲线规律，聚合反应过程稳定，易控制图1SBR1507E的聚合反应动力学曲线170.0500.0550.0600.0650.0700.0750.0803236404448门尼粘度，ML激发剂用量，份结合SBR1507E控制指标为30～40，确定激发剂的加入量范围0.06~0.08ω%4.1.2引发剂用量对门尼粘度的影响4.1.2引发剂用量对门尼粘度的影响4.1聚合图2激发剂用量对门尼粘度的影响180.200.240.280.320.360.40020406080100120门尼粘度，ML调节剂用量，份4.1.3调节剂用量对门尼粘度的影响4.1.3调节剂用量对门尼粘度的影响4.1聚合图3调节剂用量对门尼粘度的影响根据门尼粘度指标，确定调节剂的加入量为0.34~0.36ω%1912345202530354045505560调节剂两次加入0.7R/0.3R调节剂一次加入生胶门尼粘度样品名称4.1.4分子量调节剂加入方式对生胶门尼粘度的影响4.1.4分子量调节剂加入方式对生胶门尼粘度的影响4.1聚合图4分子量调节剂加入方式对门尼粘度的影响一次加入门尼粘度波动太大，分批加入调节剂可获得稳定的胶乳门尼黏度204.1.5聚合转化率对门尼粘度的影响4.1.5聚合转化率对门尼粘度的影响4.1聚合当聚合转化率在64%~68%之间时，门尼粘度变化相对平缓，当转化率超过68%时，门尼粘度增加速率增大，控制转化率在64~68%之间图5聚合转化率对门尼粘度的影响646566676869703236404448525660门尼粘度，ML聚合转化率，%210.140.160.180.200.220.240.2601234转化率变化值，％终止剂用量福美钠终止剂环保型终止剂环保型终止剂加入量，ω%0.150.100.060.04转化率，ω%66.266.867.268.016小时后转化率，ω%66.266.867.568.2转化率变化绝对值，%000.450.294.1.6环保型终止剂及其用量对聚合反应终止效果的影响4.1.6环保型终止剂及其用量对聚合反应终止效果的影响4.1聚合环保型终止剂的终止效果要好于传统的福美钠终止剂0.15ω%降低到0.04ω%，16小时后的转化率变化不明显，说明环保型终止剂终止效果非常好，综合考虑，其用量为0.06ω%为宜图617小时后终止效果参照SBR1502凝聚配方，采用桨式搅拌器，选择搅拌强度为11.5Hz，在50℃~60℃时向胶浆中分别加入环保型防老剂和助剂A。用低盐与硫酸作为凝聚剂，凝聚温度60℃~65℃，凝聚过程稳定，无粘釜。因此，主要考察环保型防老剂用量和助剂A用量对产品性能的影响。4.2凝聚0.450.500.550.600.650.700.750.800.85051015202530拉伸强度，MPa环保型防老剂用量，ω%4.2.1环保型防老剂用量对产品性能的影响4.2.1环保型防老剂用量对产品性能的影响4.2凝聚0.450.500.550.600.650.700.750.800.850100200300400500断裂伸长率，％环保型防老剂用量，ω%4.2凝聚4.2.1环保型防老剂用量对产品性能的影响4.2.1环保型防老剂用量对产品性能的影响0.450.500.550.600.650.700.750.800.8502468101214161820300％定伸应力，MPa环保型防老剂用量，ω%环保型防老剂用量对产品的性能并没有比较明显的影响，且加入环保型防老剂凝聚过程稳定，环保型防老剂无析出。综合考虑，确定其用量为0.6ω%4.2凝聚4.2.2助剂A用量对产品性能的影响4.2.2助剂A用量对产品性能的影响0.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.0650510152025拉伸强度，MPa助剂A用量，ω%0.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.065050100150200250300350400450500断裂伸长率，％助剂A用量，ω%4.2凝聚4.2.2助剂A用量对产品性能的影响4.2.2助剂A用量对产品性能的影响0.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.06502468101214161820300％定伸应力，MPa助剂A用量，ω%0.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.065050100150200250300350400450500断裂伸长率，％助剂A用量，ω%300%定伸随着助剂A的加入量的增加而增加。当助剂A加入量在0.03~0.04ω%时，产品性能达到指标要求4.2凝聚4.2.2助剂A用量对产品性能的影响4.2.2助剂A用量对产品性能的影响0.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.0650510152025拉伸强度，MPa助剂A用量，ω%助剂A用量对拉伸强度无明显影响28024681001020304050607080转化率(%)时间(t)4.3.1聚合反应动力学曲线4.3.1聚合反应动力学曲线4.3重复性实验研究转化率达到66％时反应时间为8小时左右，不同批次的聚合反应动力学曲线基本重合，说明聚合反应过程平稳、易控制图9不同批次聚合反应动力学曲线29表2试聚合所得胶乳的性能试验批号胶乳的粒径（nm）胶乳粒径分布指数凝胶含量（ω％）SBR1507E-0155.60.0560.35SBR1507E-0256.10.0790.74SBR1507E-0356.80.0650.98SBR1507E-0457.40.0580.63SBR1507E-0556.60.0710.87SBR1507E-0655.00.0400.634.3.2聚合物胶乳的性能4