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氯化橡膠的生產(chǎn)工藝法介紹

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2021-04-20 13:40

氯化橡膠是由天然橡膠或合成橡膠經(jīng)氯化改性后得到的氯化高聚物之一。由于它具有優(yōu)良的成膜性、粘附性、抗腐蝕性、阻燃性和絕緣性,可廣泛用于制造膠粘劑、船舶漆、集裝箱漆、化工防腐漆、馬路劃線漆、防火漆、建筑涂料及印刷油墨等,是很有發(fā)展前途的氯系精細(xì)化工產(chǎn)品之一。

 

    中文名稱:氯化橡膠

 

    CAS NO.9006-03-5

 

    中文別名 氯化橡膠防腐漆; 氯化-2-甲基-1,3-丁二烯的均聚物英文名稱 Chlorinated rubber

 

    英文別名 rubber chlorinated; polyisoprene, chlorinated; Chlorinated natural rubber分子式 [C10H11CL7]N

 

    上游原料:氯氣、四氯化碳、天然橡膠

 

    下游產(chǎn)品:防銹漆、過(guò)氯乙烯防火涂料、高性能工程機(jī)械漆、反光道路標(biāo)線涂料、集裝箱涂料、重防腐漆、橡膠漆類、氯化橡膠磁漆、各色氯化橡膠面漆(原漿型)、J06-1鋁粉氯化橡膠底漆、氯化橡膠底漆、J41-31各色氯化橡膠水線漆、J42-31各色氯化橡膠甲板漆、J44-26鋁粉氯化橡膠船底漆、氯化橡膠船底漆。

 

    氯化橡膠的生產(chǎn)工藝法

 

    氯化橡膠通常使用氯氣與天然橡膠進(jìn)行氯化反應(yīng)而得,因?yàn)樘烊幌鹉z的基本結(jié)構(gòu)單元是異戊二烯,其化學(xué)式為(C5H12),在它的分子結(jié)構(gòu)中具有碳?xì)滏I和2個(gè)不飽和雙鍵,因此在催化劑作用下,碳?xì)滏I上的氫原子易被活潑的氯原子取代,同時(shí)放出氯化氫。其氯化機(jī)理非常復(fù)雜。最基本的反應(yīng)方式是游離基取代反應(yīng)和親電加成反應(yīng),此外還有氯化氫加成反應(yīng)、消除反應(yīng)和環(huán)化反應(yīng)等。反應(yīng)大致可分為以下3個(gè)階段:

 

    (C10H16)n + 2nCl2 → (C10H14Cl2)n + 2nHCl(C10H14Cl2)n + 2nCl2 → (C10H13Cl5)n + nHCl(C10H13Cl5)n + 2nCl2 → (C10H11Cl7)n + 2nHCl其總反應(yīng)可歸結(jié)為:

 

    (C10H16)n + 6nCl2 → (C10H11Cl7)n + 5nHCl固相法

 

    把天然橡膠與硫酸鈉磨碎混合為均勻粉末,在壓力反應(yīng)器內(nèi)通入氯氣進(jìn)行氯化。氯化反應(yīng)物經(jīng)水洗除鹽,干燥后可得到氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60~62%的粉末狀氯化橡膠。

 

    乳液法

 

    將天然橡膠與氯氣加壓分散于次氯酸鈉溶液中,配成70%的乳液,通氯4h后冷卻加入20%氫氧化鈉溶液(含氯6%),得到懸浮液。此時(shí)固體物氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54~56%。再通氯2~3h后,滌、過(guò)濾、干燥,即得氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62~65%的氯化橡膠。

 

    溶劑法

 

    首先,把天然橡膠用雙輥開(kāi)煉機(jī)間斷塑煉次,以剪切降解來(lái)大大降低其相對(duì)分子質(zhì)量(由100萬(wàn)降至約6~7萬(wàn))。將經(jīng)過(guò)塑煉的膠片切約40mm×60mm的小塊,投入裝有四氯化碳溶解釜內(nèi),同時(shí)投入約1(以投膠量計(jì))的偶二異丁腈(或碘)作催化劑,在約70℃溫度下攪拌溶解成膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)約5的膠體溶液。然后,帶有回流冷凝器的耐腐蝕搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)通進(jìn)氯氣。氯化溫度60℃~70℃,直至不再產(chǎn)生氯氫,產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)63以上為止。反應(yīng)初期后期均通入少量空氣,前者能促成橡膠分子斷鏈,阻止交聯(lián)發(fā)生,后者起驅(qū)散溶液中殘留氯化氫作用,氯化反應(yīng)時(shí)間約為12h。氯化結(jié)束后,把氯化橡膠溶液與蒸氣噴入注滿熱水的塔式設(shè)備中,控制溫度約90℃,其中的四氯化碳經(jīng)冷凝器回收,連續(xù)排出的懸浮物經(jīng)三相分離器排入水洗罐,用水洗至pH=5.6,隨后經(jīng)離心機(jī)脫水,分離出含水約70的氯橡膠濕料,經(jīng)氣流或沸騰干燥即得氯化橡膠成品。在上述3種方法中,固相法由于無(wú)法解決散熱問(wèn)題,造成產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性差、色澤深,故規(guī)僅限于500L釜以下,工業(yè)意義不大,乳液法反工藝流程長(zhǎng),且為非均相體系反應(yīng),存在內(nèi)外氯不均勻的問(wèn)題,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,工業(yè)上已很少用。國(guó)外未見(jiàn)到乳液法大型生產(chǎn)裝置的報(bào)道,內(nèi)只有江蘇武進(jìn)于1992年建設(shè)了100t/a裝置溶劑法由于工藝成熟,是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)氯化膠的主要方法。

 

    但該方法明顯存在生產(chǎn)工藝流復(fù)雜、原料成本高、三廢污染重、能耗大、危害操人員身體健康等問(wèn)題。另外,四氯化碳有毒,特別是近年來(lái)四氯化碳被公認(rèn)為是大氣臭氧層的消耗物。1995年發(fā)達(dá)國(guó)家在執(zhí)行《蒙特利爾議定書(shū)的同時(shí),將四氯化碳法生產(chǎn)氯化橡膠的裝置關(guān)閉,環(huán)保型生產(chǎn)方法就此應(yīng)運(yùn)而生。四氯化碳法生產(chǎn)法在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)被完全淘汰。

    現(xiàn)在正在使用的先進(jìn)技術(shù):

 

    接通人天然膠乳中進(jìn)行氯化反應(yīng),通過(guò)控制反應(yīng)條件,克服了傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn),解決了環(huán)保問(wèn)題。國(guó)外主要有以日本廠家為代表的水相氯化技術(shù)和德國(guó)公司采用的溶劑交換技術(shù)以及我國(guó)的水相法氯化橡膠。

 

    水相法氯化技術(shù)

 

    在室溫下,將天然膠乳用鹽酸水溶液進(jìn)行酸化處理至一定pH值,再加入一定比例的表面活性劑,調(diào)配成穩(wěn)定的水乳液。在反應(yīng)開(kāi)始時(shí),加入催化劑,同時(shí)在紫外光、20℃~40℃氯化反應(yīng)一定時(shí)間后,再在40℃~70℃進(jìn)行深度氯化。反應(yīng)結(jié)束后,進(jìn)行脫酸、中和、洗滌、干燥等后處理,得到氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于65的氯化橡膠,此產(chǎn)品完全可以溶解于有機(jī)溶劑中。日本以及我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的均采用此類方法制備氯化橡膠,只是三者不同之處在于原料配比不同,表面活性劑種類不同,具體工藝條件不同。因此各種性能也有差異。

 

    溶劑交換技術(shù)(BAYER)

 

    被稱為世界上最完美的技術(shù)。

 

    在天然橡膠的四氯化碳溶液中通氯氣,氯化反應(yīng)結(jié)束后加入甲苯,蒸餾分離出四氯化碳,這種四氯化碳脫除雜 質(zhì)后返回氯化系統(tǒng)重新使用。氯化橡膠的甲苯溶液經(jīng)過(guò)水析,氯化橡膠在水中沉淀后經(jīng)水洗、干燥、粉碎,得到 成品,而甲苯水溶液經(jīng)脫水、干燥,返回蒸餾系統(tǒng)重新使用。德國(guó)公司1996年氯化橡膠的生產(chǎn)能力為1萬(wàn)t/a,采用這種改進(jìn)的新技術(shù)后,四氯化碳的消耗定額為2.03kg/t,可見(jiàn)其技術(shù)的先進(jìn)性。

 

    這種新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為:

    (1)四氯化碳的消耗定額極低,達(dá)到1995年國(guó)際環(huán)保要求;

    (2)產(chǎn)品中四氯化碳含量極低,僅為10.4%。

 

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來(lái)源:Internet

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