Процесс получения бутадиен – нитрильного каучука СКН с различным содержанием акрилонитрила

">-  умягченная  вода,

-  эмульгатор (алкилсульфонат натрия),

-  пирофосфат  натрия,

- едкий натр,

- лейканол.

 

В аппарат  подается половина всего требуемого количества воды, пирофосфат натрия, необходимое  количество эмульгаторов, активатора и щелочи. После тщательного перемешивания смеси добавляется оставшееся количество воды, и водная фаза анализируется. В среднем она должна иметь сухой остаток 3,2 – 3,5%, щелочность – не ниже 0,025%, содержание железа не должно превышать 0,0003%.

 Щелочной  водный раствор инициатора –  персульфата калия готовится  в аппаратах из нержавеющей  стали; концентрация раствора 2,5 – 3,5%. Отдельно в аппарате из  нержавеющей стали с мешалкой  приготавливают раствор дипроксида  в акрилонитриле;  концентрация  раствора 10%.

При получении  низкотемпературных каучуков применяется  окислительно – восстановительная  система, состоящая из трилонового  комплекса железо – ронгалита  – гидропероксида.

Водная  и мономерная фазы в объемном соотношении 200:100 смешиваются в насосе, образовавшаяся эмульсия подается в первый полимеризатор, куда одновременно поступает непрерывным потоком раствор персульфата калия и требуемое количество раствора дипроксида в акрилонитриле. Следующие порции раствора регулятора подаются в соответствующие полимеризаторы, где степень превращения составляет 16 – 23, 26 – 43 и 48 – 55%. Первый полимеризатор может обогреваться водой, последующие полимеризаторы охлаждаются промышленной водой. В течение всего процесса поддерживается температура 30⁰С, давление в аппаратах 5 – 8атм. Чтобы прервать процесс полимеризации, в латекс после последнего полимеризатора подается щелочной раствор гидрохинона.

При более  низкой температуре полимеризации  получают каучук с лучшим молекулярно  – весовым распределением. Такие  каучуки легче обрабатываются и обладают более высокими физико – механическими показателями после вулканизации.

         Дегазация латекса осуществляется непрерывным способом сначала на колоннах предварительной дегазации, на которых производится дегазация основной массы бутадиена, а затем на двухступенчатых вакуумных дегазационных колоннах. На колоннах предварительной дегазации отгонка незаполимеризовавшихся мономеров осуществляется подачей острого пара, увлажненного водой. Колонна предварительной дегазации представляет собой вертикальный аппарат с встроенной ступенью. Процесс дегазации латекса ведется под вакуумом с использованием в качестве теплоносителя водяного пара, который увлажняется умягченной водой. Латекс, поступающий в колонну, смешивается с водяным паром. Вследствие этого из него частично удаляется НАК и почти полностью бутадиен. Затем дегазированный латекс собирается в емкости  и анализируется. Кондиционный латекс насосом подается в цех выделения каучука. Отогнанные из латекса пары бутадиена, НАК и воды проходят через отделитель и отбойники и поступают в систему конденсации.

       Латекс  после дегазации должен удовлетворять  требованиям, ниже приведенным в  таблице.

 

Таблица 1 . Массовый состав дегазированного бутадиен – нитрильного латекса,%.

 

    Дегазированный  латекс из цеха полимеризации собирается и хранится     в вертикальных цилиндрических емкостях объемом от 150 до 1000 м³, снабженных мешалками рамного типа. В этих емкостях происходит также усреднение партии латекса. После заполнения емкости к латексу добавляют 2 – 3 % нафтама – 2 для стабилизации полимера. В случае выпуска пищевого каучука марки СКН – 26П в латекс вводят 1 – 2 % дисперсии П – 23             (2, 4, 6 – три – трет – бутилфенол ).

Существует  несколько методов выделения  каучука из латекса: механический; с  применением электролитов; вымораживание; тепловое воздействие; с применением  растворителей.

В нашем  случае коагуляция латекса производится 23 – 26% - ным раствором хлорида  натрия в системе трубопроводов. Для  обеспечения требуемой степени  дисперсности скоагулированной крошки каучука раствор хлорида натрия до смешения его с латексом разбавляют водой.  С целью уменьшения расхода  поваренной соли на коагуляцию используются специальные коагулирующие добавки, например продукты поликонденсации  этиленоксида с альдегидами, спиртами, аминами и др.

Одним из серьезных недостатков при  коагуляции латексов СКН является повышенный расход электролита – хлорида  натрия (до 1500 – 2500 кг/т). Уменьшение расхода  достигается за счет использования  рецикла серума, введение в латекс коагулирующих добавок и других приемов. Сушка каучука производится с учетом возможности деструкции СКН при повышенных температурах. На сушку лента каучука поступает  с содержанием влаги 40 – 50 %. Сушильный  агрегат – это многоходовая ленточная  сушилка непрерывного действия, она  оборудована девятнадцатью транспортерами, на которые поступает горячий  воздух, прогреваемый в калориферах.  Сушильный агрегат разделен на четыре зоны, в которых движутся транспортеры. С целью регулирования скорости транспортеров по зонам установлены вариаторы скоростей. Температура по зонам сушилки поддерживается автоматически с помощью регулирующих клапанов и выдерживается в следующих пределах: первая зона – не выше 145⁰с, вторая зона – не выше 140⁰С, третья зона – не выше 130⁰С. Четвертая зона служит для охлаждения высушенного каучука путем подачи свежего воздуха в сушилку. Высушенная лента каучука с содержанием влаги не более 1% подается транспортером на упаковку или на разрывную машину. На агрегате брикетирования лента упаковывается в полиэтиленовую пленку. Брикеты массой 32кг укладываются в контейнеры и отправляются потребителям.

 В  промышленности применяют два  метода выделения каучука из  латекса: в виде ленты и в  виде крошки. Технологический режим  выделения каучука из латекса  определяется выбранной схемой. При выделении каучука из латекса  в виде ленты крошки каучука  размером 1 – 3 мм должна обладать определенной клейкостью, что возможно при условии удерживания крошки каучука четырехкратного объема воды. При выделении каучука в виде крошки размером 5 – 30 мм стремятся обеспечить более полное обезвоживание. Это достигается путем повышения кислотности среды, а также более длительного контакта с серной кислотой. Размер зерна обеспечивается путем подбора режима коагуляции водой или серумом (вода с примесью электролитов и отдельных водорастворимых компонентов латекса), интенсивностью смешения потоков латекса и электролитов, скоростью перемешивания потоков на стадии коагуляции, степенью промывки крошки. Все это также влияет на условия сушки каучука.

 
 
 
 

3. Модифицированный  СКН.[3].

 

     Модификация состоит во введении в СКН различных  добавок, например поливинилхлорид. Смешение производят в резиносмесителях или  на вальцах.

 Можно  также модифицировать каучуки  путем смешения латексов. Этот  способ более экономичен.

Каучуки, модифицированные поливинилхлоридом, выпускают двух типов. Они различаются  соотношением каучука и поливинилхлорида: 70:30 и 50:50. Модифицированный каучук получают обычно периодическим способом. Латекс СКН после дегазации смешивается  с латексом поливинилхлорида в аппарате с мешалкой, при этом вводят стабилизатор для двух латексов. Выделение такого каучука производится раствором  хлорида натрия при 40 – 45⁰С. Полученная крошка промывается водой в аппарате с мешалкой и направляется в аппарат для сушки.

Преимуществом таких модифицированных каучуков являются отличные озоностойкость, сопротивление  раздиру, стойкость к агрессивным  средам, тепловому старению и огнестойкость.

Кроме поливинилхлоридов СКН модифицируют хлоропреновым каучуком, тиоколом, бутадиен – стирольным, полибутадиеновым, натуральным каучуками и фенолформальдегидными  смолами.

Были  получены изопрен – нитрильные каучуки, которые применяются при изготовлении клеев. Они обладают повышенной клейкостью. Из них получают светлые резины.

Также выпускают структурированные бутадиен – нитрильные каучуки – продукты тройной сополимеризации бутадиена, НАК и дивинилбензола (марки СКН – 26СШ и СКН – 40СШ). Большое значение имеет тройной сополимер бутадиена, НАК и стирола, выпускаемый в виде смолы.

Разработанные бутадиен – нитрильные каучуки, наполненные  пластификатором на стадии латекса (вопрен 520), характеризующиеся особо  легкой перерабатываемостью; карбоксилированные каучуки (СКН – 26 – 5 – сополимер  бутадиена, НАК и метакриловой кислоты); большой ассортимент жидких бутадиен – нитрильных полимеров. Производятся порошкообразные каучуки, каучуки  со связанным антиоксидантом, вводимым на стадии полимеризации.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Свойства и области применения бутадиен – нитрильных каучуков.[3].

 

Наличие нитрила акриловой кислоты в молекулах СКН  
придает ему особые свойства. Эти каучуки различаются содержанием 
НАК, температурой полимеризации (5 и 30 °С), типом антиокстданта, 
пластоэластическими свойствами.

Бутадиен-нитрильные каучуки и их вулканизаты обладают 
высокой стойкостью к действию минеральных масел и жиров, 
а также алифатических углеводородов (пропан, бутан, бензин). 
При этом, чем выше содержание НАК в сополимере, тем выше 
масло- и бензостойкость их вулканизатов.

Хорошими  технологическими свойствами обладают мягкие 
каучуки, которые в меньшей степени подвергаются пластикации 
а также каучуки низкотемпературной полимеризации.  
Отечественная промышленность СК выпускает следующие жесткие 
и мягкие каучук

 

Таблица 2.

 

Основные  показатели физико-механических свойств  
бутадиен - нитрильных каучуков сравниваются в табл.3.

Таблица 3. Физико – механические свойства каучуков СКН.

 

Рецепты наполненных резиновых смесей для каучуков с различным содержанием НАК приведены в табл. 4

Таблица 4. Рецептура резиновых смесей на основе каучуков СКН, части