ИТС 32-2017 Производство полимеров, в том числе биоразлагаемых
2.2.1 Каучук бутадиен-стирольный (в том числе маслонаполненный)
Бутадиен-стирольные (СКС) и бутадиен--метилстирольные каучуки (СКМС) получают методом радикальной сополимеризации бутадиена со стиролом или
-метилстиролом в эмульсии в присутствии эмульгаторов, инициаторов и регуляторов. При этом образуются сополимеры следующего строения:
Эмульсионный бутадиен-стирольный каучук имеет преимущества и недостатки по сравнению с натуральным каучуком и конкурирует с ним.
Во многих областях практического применения натуральные и синтетические каучуки являются взаимодополняющими, используются в смесях для получения лучших свойств. Эмульсионный бутадиен-стирольный каучук является синтетическим каучуком общего назначения. Предприятия по производству эмульсионного бутадиен-стирольного каучука используют доступные мономеры - стирол и бутадиен. В производстве также используется широкий спектр других химических веществ, таких как эмульгаторы, катализаторы, модификаторы, химические соединения, приводящие к обрыву цепи, антиоксиданты и масла-наполнители.
Производство эмульсионного бутадиен-стирольного каучука - самое большое по объему производство синтетического каучука, составляющее около 30% от общего объема.
В таблице 2.2.1 приведен перечень производителей бутадиен-стирольных каучуков эмульсионной полимеризации в России с уточнением применяемой технологии.
Таблица 2.2.1 - Способы производства бутадиен-стирольных (-метилстирольных) каучуков эмульсионной полимеризации в РФ
N | Технология | Наименование предприятия |
1 | Полимеризация* - низкотемпературная (при температуре 4°С-8°С) | АО "Воронежсинтезкаучук" |
2 | Полимеризация* - низкотемпературная (при температуре 4°С-8°С) | ООО "Сибур-Тольятти" |
3 | Полимеризация* - низкотемпературная (при температуре 4°С-8°С) | ЗАО "Стерлитамакский НХЗ" |
4 | Полимеризация* - низкотемпературная (при температуре 4°С-8°С) | ПАО "Омский каучук" |
5 | Полимеризация **- низкотемпературная (при температуре 4°С-8°С) | Воронежский филиал ФГУП "НИИСК" |
* В качестве основного эмульгатора используется мыло канифоли и жирных кислот. |
2.2.1.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время
Технологический процесс получения эмульсионных бутадиен-стирольных каучуков состоит из следующих основных стадий:
- прием, хранение и подача сырья и материалов;
- синтез бутадиен-стирольных латексов способом эмульсионной полимеризации;
- выделение каучука из латекса, его сушка, брикетирование и упаковка;
- утилизация воздушных выбросов сушилок;
- хранение товарного каучука на складе и его отгрузка;
- получение холода для производства синтетического бутадиен-стирольного каучука;
- синтез антиоксидантов для каучуков.
СКС получают как при высокой температуре полимеризации (50°С), так и при низкой (5°С-10°С). Основная масса каучуков выпускается при низкой температуре полимеризации.
Лучший комплекс свойств имеют каучуки, полученные при низкой температуре полимеризации, однако СКС высокотемпературной полимеризации с содержанием стирола менее 10% имеют лучшую морозостойкость.
Получение СКС в больших количествах осуществляется непрерывным методом в батарее из 8-12 полимеризаторов в зависимости от их объема. Чаще всего их объем составляет 12 м, иногда 25 м
.
Примечания
1 Высокотемпературная эмульсионная полимеризация - полимеризация, при которой мономеры образуют эмульсию в воде под действием поверхностно-активных веществ и реакция протекает при температуре 50°С. При данной температуре конверсия происходит на 5%-6% в час и процесс полимеризации останавливают при 70%-75%, так как более глубокая конверсия может вызвать ухудшение физических свойств полимера.
2 Низкотемпературная эмульсионная полимеризация по механизму ничем не отличается от полимеризации, проводимой при повышенных температурах, основная разница между двумя процессами эмульсионной полимеризации (высокотемпературной и низкотемпературной) состоит в системе инициирования. Используя более активную систему инициирования, полимеризация может быть осуществлена при 5°С с высоким процентом конверсии. Для инициирования процесса используется высокоэффективная окислительно-восстановительная система. Низкотемпературную полимеризацию останавливают при ~60% конверсии).
Периодическим способом получают малотоннажные каучуки, в основном модифицированные, в аппаратах объемом от 25 до 45 м.
Полимеризация
Сополимеризация бутадиена со стиролом осуществляется в эмульсии в присутствии эмульгатора, диспергатора, буфера, инициатора, окислительно-восстановительной системы, регулятора молекулярной массы в среде обессоленной и обескислороженной (деаэрированной) воды.
На активность процесса полимеризации оказывают влияние:
- различные примеси в мономерах и других ингредиентах сырья;