乳液聚合和溶液聚合生產丁苯橡膠的兩種工藝路線比較分析

侯智強 趙東（獨山子石化乙烯廠，新疆 獨山子 833699）

1.丁苯橡膠生產工藝

丁苯橡膠（SBR)，是由兩種單體（丁二烯和苯乙烯）經共聚合反應而生成的。按照不同的工藝方法，可以將丁苯橡膠分為兩類，一是采用自由基聚合，通過乳液聚合反應生成的，被稱為乳聚丁苯橡膠(ESBR)，另一類是采用陰離子活性聚合，通過溶液聚合法生成的，被稱為溶聚丁苯橡膠(SSBR)。

乳液聚合是以水作溶劑，對環境十分有利，在乳化劑和誘發劑的作用下通過機械攪拌，使聚合單體在水中分散成乳狀液，而進行的聚合反應。經乳液法聚合首先生成丁苯膠漿,脫除膠漿中未轉化的單體后,再經凝聚、干燥等工序而生產出產品膠即為乳聚丁苯橡膠。

溶液聚合是采用陰離子型催化劑，使丁二烯與苯乙烯進行溶液聚合的共聚物。以正己烷為溶劑進行無規共聚而成，純膠含量高。擠出速度快，收縮較小。具有耐寒、耐磨、回彈性好、生熱低、收縮性低、硫化速度快、純度高、灰分少以及色澤好等優點，主要用于生產輪胎、膠鞋及橡膠制品類。

2.乳聚橡膠和溶聚橡膠工藝性能比較

2.1 溶聚丁苯橡膠和乳聚丁苯橡膠兩種生產方法的原料和配置基本相同，主要原料都是丁二烯和苯乙烯，但是乳液聚合過程中需要幾十種助劑，而溶聚丁苯橡膠只需烷基鋰作催化劑，和少量幾樣助劑，溶液配置簡單操作方便。而且溶聚無規丁苯橡膠的分子量小，可以填充大量的炭黑和油墨。同時不需要塑煉，低溫性能良好，永久變形小，不需要使用，增塑劑，比較容易包錕，在添加原料以后，很容易形成帶狀，膠片十分光滑，收縮度小，加工過程也比較安全，比起乳聚丁苯橡膠的混煉容量大多了。

2.2 溶液聚合轉化率理論上可達百分百，反應周期約為乳液聚合周期的一半；乳液聚合轉化率一般在70%左右，反應周期約七個小時。

2.3 溶聚需要大量的溶劑，使用的催化劑也是不同的，主要產生的橡膠根據催化劑的不同分為幾種。分為醇烯系溶液共聚丁苯橡膠和鋰系溶液共聚丁苯像膠。鋰系溶聚丁苯橡膠可分為兩種類型:嵌段型、無規型。這里一般是指:無規型溶聚丁苯橡膠。在生產裝置上，需要增添一些設備，主要用于溶劑精制和回收，對水、電、氣的需求加大。

2.4 乳聚丁苯橡膠的生產過程中，排污量遠高于溶聚丁苯橡膠，在生產過程中所產生的污染。

2.5 采用溶液聚合法生產丁苯橡膠用到的生產裝置應變能力強，適應性強，可迅速轉產，改產，可與SBS等共用一套生產裝置。

2.6 溶液聚合的生產過程較靈活，可以通過控制分子量、分布情況、支化度、苯乙烯含量及嵌段程度來生產各種產品，橡膠烴含量可高達98%。

2.7 溶聚丁苯橡膠硫化速度快，加工性能好，膠質純，硫化劑和促進劑的用量減少，溶聚丁苯橡膠的加工省時、省力、省能。

3.丁苯橡膠發展狀況

乳液聚合生產丁苯橡膠最早是由德國開發，第二次世界大戰期間，美國用此技術生產丁苯橡膠，我國第一套丁苯橡膠生產裝置于1960年在蘭州合成橡膠廠建成，同年投入使用。1976年我國從日本引進一套年產8萬噸的丁苯橡膠裝置，于1982年試車投入生產。那時候的丁苯橡膠是在高溫下進行乳液聚合反應產生的，經過這么多年以來不斷進行技術改造和革新,1947年前后出現低溫共聚丁苯橡膠，目前我國乳液聚合生成丁苯橡膠主要采用的是低溫乳液聚合法。

我國溶聚丁苯橡膠的開發較晚，1982年開始，燕山石化研究院開始以正丁基鋰為引發劑研究溶聚丁苯橡膠的生產過程，其后與大連理工大學化工學院共同合成了丁二烯-苯乙烯二嵌段共聚物，與普通溶聚丁苯橡膠相比，該共聚物具有優良的物理機械性能，低滾動阻力的同時，也具備高抗濕滑性能；蘭州石化公司下屬石化研究院經過多年努力自行研制出丁苯橡膠粉末的制備技術，并通過200t/a規模的中試驗，證明了該項技術的凝聚工藝平穩，生產過程方便控制，橡膠性能穩定，重復性好，屬國內首創技術，具有歷史性的意義，填補了我國粉末丁苯橡膠改性瀝青領域的空白。

4.結語

就生產工藝而言，溶聚相對乳聚是要稍微高出一籌，但溶聚丁苯橡膠不能等同于乳聚丁苯橡膠，它也無法完全取代乳聚丁苯橡膠。我國現有的乳聚丁苯生產裝置生產能力有限，每年僅能生產十幾萬噸,即便是加大壓力超負荷運行，丁苯橡膠在我國仍處于供不應求的市場環境。因此，增加丁苯橡膠生產裝置是可以預見的，但在新技術的帶動下必然是溶聚丁苯橡膠生產裝置占據主流地位。

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