1、1橡胶加氢前景与可行性分析摘 要：橡胶的凝聚技术一直受到科研工作者的高度关注，近些年来，研究者进行了大量卓有成效的研究，并取得了许多突破性成果，进一步提高了氢化橡胶的生产水平。本课题首先对橡胶加氢的过程进行了分析，提出了相关的设计思路。 关键词：橡胶 加氢 方法研究 一、研究的意义 不饱和橡胶的部分氢化或完全氢化在橡胶的化学改性中占有重要的地位。氢化改性提高了聚合物的耐氧、耐热、耐老化性能，延长了聚合物的寿命，扩大了合成橡胶材料的应用领域。 弹性体氢化始自 70 年代 Shell 公司及 Philips 公司对丁苯嵌段共聚物 SBS 的加氢改性，氢化产品为 SEBS。80 年代中期，Bayer
2、，Polysar和 Zeon 公司先后开发成功高饱和丁腈橡胶，即氢化丁腈橡胶（HNBR） ，实现了 NBR 产品耐热、耐油、耐酸碱介质、耐老化性能的更新换代。 氢化改性的范围现已从氢化 SBS 和 NBR 扩至氢化 NBR 胶乳、液体NBR、液体 IR、SSBR、ESBR 和 CR 等。氢化后的弹性体均达到了高性能、高附加值的目的，如锡偶联 SSBR 氢化改性后，降低了滚动阻力，提高了抗湿滑性，拉伸强度、300%定伸应力和拉断伸长率等性能，均比未氢化SSBR 有明显改善。 目前氢化改性正由固体胶向胶乳、液体胶发展，由改善耐老化性能2向赋予热塑性能以及制备现有合成方法难以合成的新型微观结构弹性体
3、材料的方向发展。 氢化橡胶的制备方法主要有 3 种：单元体共聚法 、溶液聚合加氢法 和乳液加氢法 。单元体共聚法通常由于各单体之间竞聚率相差较大，反应难以进行，所以该方法目前还处于试验阶段。乳液加氢法是利用苯磺酰肼热分解的产物二酰亚胺等有机物，作为催化加氢的还原剂，制备乳液的橡胶的工艺，是近十几年开发出来的，尚未普及。所以本文针对橡胶加氢的溶液的聚合加氢法，尤其是针对其胶液凝聚部分的工艺与设备问题进行研究与设计。 橡胶的有机物溶液聚合法制得的橡胶除含有约百分之十几的胶液外，还含有大量的溶剂和未反应的单体、残存的催化剂等，要将橡胶从溶剂中分离出来，该过程有多种方法可以选择，如湿式凝聚法、直接干燥
4、法、相分离法等口。从理论上说，后两种方法更为合理，其能耗比湿式凝聚法低得多，很有吸引力，但对设备要求比较高，目前仍处于试验阶段，因此工业生产中广泛采用湿式凝聚法。 本课题的开展和深入对橡胶的凝聚的研究将有很好的指引和借鉴作用。 二、国内外发展状况 弹性体氢化始自 70 年代 Shell 公司及 Phillips 公司对丁苯嵌段共聚物 SBS 的加氢改性，氢化产品为 SEBS。不久，日本可乐丽公司实现了SIS 加氢产品 SEPS 的生产，解决了有效控制中心软嵌段加氢后结晶度变化等技术难题，实现了产品的高性能化，拓宽了应用范围。近期 JSR 公3司实现了无规溶聚丁苯橡胶（SSBR）的加氢工业化，推
5、出了不同于现有SEBS、SEPS 的加氢 SBR 产品 Dynaron HSBR 及 Dynaron 合金 H 系列。80年代中期，Bayer、Polysar 和 Zeon 公司先后开发成功高饱和丁腈橡胶，即氢化丁腈橡胶（HNBR） ，实现了 NBR 产品耐热、耐油、耐酸碱升质、耐老化性能的更新换代。现其生产能力约为 8.6 kt/a。 燕山石化股份公司研究院与意大利 ENI 弹性体公司合作开发成功丁苯嵌段共聚物（SBS）溶液加氢技术，现建有 50 t/a 中试装置。该技术采用氧化剂、二羧酸、多烷基醇醚脱除加氢催化剂的残余物，已获得中国专利。 兰州石化公司化工研究院采用贵金属络合物均相溶液催化
6、氢化技术对丁腈橡胶（NBR）进行了 5 L 模试氢化研究，产品 HNBR 饱和度高达 98% ，后处理采用离子交换树脂法脱除催化剂，已获中国专利 现已建成 30 t/a 中试装置并有批量产品供应 另外，华中理工大学研究的 NBR 乳液氢化技术也已取得突破性进展，凝胶含量显著降低，氢化度大幅提高。这是制备热塑性弹性体（TPE）胶乳的有效方法。 在设备研发方面：在最普遍的湿式凝聚的设备中主要有釜式和塔式两种形式，其中釜式凝聚因具有水胶比低、停留时间长、蒸汽耗量低、凝聚效果好等优点，在工业生产种广泛采用。二十世纪六十年代，国内橡胶工业化时曾试用过凝聚塔，但因塔结构不合理，工艺不完善，存在胶屑在塔中停
7、留时间太短、溶剂回收率低、胶屑中油的脱除不完全等缺点；此外由于设备不封闭，经常有油汽喷出，恶化了操作条件，汽耗也较高，因而没有实施工业化。前苏联则利用了塔式凝聚工艺设备简单、4易于操作和投资小等优点，在橡胶的湿式凝聚中广泛采用了塔式凝聚。其做法是先让胶液、水或水蒸汽在塔外的管式搅拌器、静态混合器或文丘里管中进行机械予混，使胶液变成液滴，再进入凝聚塔汽提凝聚。近来又成功设计并开发了 8t/h 的凝聚塔装置，解决了其处理量小的缺点。 三、可行性分析 日前我们对相应设备进行了课程设计的初步计算与设计，虽然并不精密但是给予了相关的支持。设计过程中需要的参数可以从标准中查到，前人做过的一些实验的数据也可以找到，文献和相关书籍图书馆可以提供，而相关的设计与计算方法也都是基础的知识已经掌握，当然这也需要个人的努力和老师们与学长们的大力支持，因此从多方面这些角度出发此项设计研究是可行的。 参考文献 1王庆文，孙秀麟.合成橡胶氢化改性的研究进展J.特种橡胶制品 26 （5）. 2文 晖，杜正银.弹性体改性技术水平现状及国内发展建议J.石油化工技术经济 2000.5. 3郭建维.丁腈橡胶加氢技术进展J.精细石油化工进展 1（12）.
