丁苯橡膠定伸應力影響因素的分析與提升措施

林文君

（福建省福化天辰氣體有限公司，福建 福州 350300）

定伸應力在丁苯橡膠SBR-1502的生產中是一個非常重要的指標。在生產過程中發現SBR1502丁苯橡膠35min 300%定伸應力呈下降趨勢，并處于指標低限。通過對各影響因素進行了分析并采取提升措施，如控制聚合工藝：低限控制聚合轉化率，降低結苯含量，提高末釜門尼控制，減少提降量頻次與幅度；控制后處理凝聚：考察P-60硫化促進劑加量，穩定成品有機酸含量；提高大宗原輔料質量等方法。

1 影響因素分析

1.1 聚合工藝控制

1.1.1 聚合轉化率

隨著轉化率的提高,SBR1502相對分子量Mw分別在（3.3～3.7）×105、 （3.6～3.8）×105范圍內增大，相對分子質量分布Mw/Mn變寬[2]，其結果會導致35min 300%定伸變差。為提升定伸應力，控制聚合轉化率至低限70%左右。

1.1.2 膠乳門尼黏度

門尼黏度是聚合后膠乳性能的綜合體現，是產品中間過程控制最為重要的參數。一定程度上，門尼高，則分子量高，拉伸強度、彈性都會變高。但隨著分子量增大到一定程度，則正比關系消失，對橡膠性能已沒什么有益的影響。為提升定伸應力，控制SBR1502膠乳平均門尼黏度至中值偏上至50～51。

1.1.3 結合苯乙烯用量

結合苯乙烯體現的是丁苯橡膠中苯乙烯參與反應的比例和結構，在工藝指標范圍內降低結合苯乙烯用量，丁苯橡膠產品的彈性等提高[1]，即結苯含量低，則在一定程度上能提高35min 300%定伸。為提升定伸應力，控制SBR1502膠乳結苯至中值23.5%偏下。

1.1.4 聚合提降量及切釜操作

聚合提降量及切釜操作造成聚合控制參數的較大波動，特別是降量幅度超過30t/d時，在生產過程中3次緊急降量均出現3批定伸不合格的等外品。為此加強了控制指標合格率控制，對4～9月份的A線轉化率、門尼、結苯的合格率和控制合格率進行了統計，統計數據如表1、表2。：

表1 聚合A線轉化率、門尼和結苯均值

表2 聚合A線指標控制合格率

從表1與表2看出，6-9月轉化率、聚合門尼、結苯的指標與合格率均得到有效控制，聚合工藝控制基本處于同行業的較高水平。

1.2 后處理凝聚控制

1.2.1 凝聚單元P-60硫化促進劑加量的影響

P-60的有效成分為三烷基氯化胺，考察一周P-60加入量，從原先的0.03PHM調整至0.04PHM。適量提高硫化促進劑P-60的用量，一定程度上有助于提高25min 300%定伸，但對35 min 300%定伸的檢測值反而有一定的降低作用。因而恢復P-60加入量，不做調整。

1.2.2 穩定成品有機酸、皂含量

SBR1502丁苯橡膠為低溫乳液聚合，經過聚合反應后單體共聚存在于乳液中成為膠乳，乳液在凝聚單元加入硫酸后破乳，變成有機酸以及殘留少部分皂，洗滌干燥后仍留在生膠中。

通過對6個月份產品的有機酸與皂含量統計平均數據，有機酸含量都相當的穩定，均處于中值；而皂含量4月份超指標，5～9月得到較好控制。

1.3 聚合原輔料因素影響

1.3.1 乳化劑的影響

歧化松香酸鉀皂、脂肪酸均屬于陰離子乳化劑，作為乳化劑的主要配料，用量大，影響也大。尤其是歧化松香酸，使用其生產的丁苯橡膠黏結性能和加工性能都優于其他品種。而由于松香產地的不同，歧化松香酸鉀皂的品質對橡膠的生產過程，以及產品的質量也有很大影響。在定伸問題查找的過程中，對鉀皂、脂肪酸生產廠家進行了更換與追蹤，其影響主要是體現在對聚合轉化率、膠乳穩定性，以及后處理凝聚的成品有機酸、皂含量的影響。

1.3.2 叔十二碳硫醇TDM的影響

由于叔十二碳硫醇TDM作為分子量調節劑，對橡膠的分子量分布起到調節作用，而35min 300%定伸最本質的問題就是分子量分布。適當提高TDM配方、增加加入次數可減弱轉化率提高引起的性能變化[3]。由于工藝設計因素，未對TDM進行較多調整。

1.3.3 回收丁二烯（回丁）、回收苯乙烯 (回苯)的影響

由于系統聚合單體進料為新鮮單體與回收單體的混合進料，而回收單體純度與反應雜質成反比。若在聚合反應中存在較多反應副產物、雜質等，會對橡膠內在質量產生較大影響，不僅會使丁苯橡膠定伸變差，也會影響橡膠耐磨等其他物理性質。

4月份成品35min300%定伸開始整體下滑，甚至出現一等品。4～9月通過每月排放丁苯回丁與回苯，減少了體系內的部分雜質（表3）。而到8月由于回收丁二烯儲罐問題，無法排放回收丁二烯，進一步明確了回丁對聚合體系的影響，特別是對定伸問題的影響。

表3 4～9月份丁苯回丁回苯排放情況

2 結論

1） 影響SBR1502丁苯橡膠定伸應力有諸多因素，包括聚合工藝控制、后處理凝聚控制以及聚合原輔料。2）原輔料特別是各大宗原輔料，由于用量大，其品質對生產影響巨大，直接影響生產過程工藝控制,繼而對橡膠35min 300%定伸造成影響。3）硫化促進劑P-60一定程度上有助于提高25min 300%定伸，但對35min 300%定伸的檢測值反而有一定的降低作用。4）丁苯回收丁二烯與回收苯乙烯的累積會造成雜質堆積，根據工藝要求回丁純度低于83%就應外排，裝置自身回收單體外排不及時、外排量不夠，對SBR1502 35min 300%定伸應力有一個滯后與長期的影響。