丁腈橡胶生产与研发技术进展

丁腈橡胶生产与研发技术进展

刘永兴

南京金浦英萨合成橡胶有限公司 江苏 南京 210000

摘要：通过分析常规类型的丁腈橡胶生产技术，为满足当前的生产需求，需要重视对工业生产技术的全面改进。作为功能性橡胶产品，丁腈橡胶的用量虽然不大，但具有广泛的用途，需要在研发的过程中，将重点放置于高端产品生产阶段，并在产品的应用过程中，及时提供指导、服务等方面的支持。本文需要分析丁腈橡胶生产技术以及研发技术的实际进展，探讨有效的工艺改进方法，旨在为丁腈橡胶加工、应用、市场推广、服务等多个环节提供指南。

关键词：丁腈橡胶；生产技术；研发技术；技术进展

引言：在制作并生产丁腈橡胶产品时，属于无规共聚物中的一种，由丁二烯与丙烯腈等材料组成，并且需要添加一定量的乳液聚合物。在丁腈橡胶这一聚合物的分子结构中，含有极性基团腈基和不饱和双键，在较宽的温度范围内，能够突出丁腈橡胶的耐油性、耐磨性、耐溶剂性和耐热性。所以，该类产品的应用具有广泛性。当前，应重视对丁腈橡胶生产、研发等多项技术进展的研究，通过总结有效经验，使材料的应用领域不断拓展。

一、丁腈橡胶生产与研发技术相关进展

（一）完善聚合配方

在运用丁腈橡胶的过程中，为促使其产能随之增加，使产品的性能有所提高，需要在增加单体转化率的同时，保障所建立的聚合反应体系具备较高的稳定性。如图1某公司丁腈橡胶生产流程示意图，在生产丁腈橡胶的过程中，对于所设置的聚合配方，应及时加以改进。

图1 某公司丁腈橡胶生产流程示意图

1.改良引发体系

在丁腈橡胶高温聚合的过程中，通常会采用硫酸盐，将其作为引发剂。在低温聚合这一阶段，会运用有机过氧化物，将其作为氧化剂，建立完善的氧化还原体系。以某公司常规氧化还原体系建设为例，在其中添加了一定量的氯化亚铁和络合物，此时的长链支化度有所降低，能够有效减少凝胶的形成。所以，产品此时的流动性相对较好，为加工作业的开展提供了相应的便利。

在添加Ⅷ族金属水溶性盐物质的过程中，结合常见的引发剂使用情况，无论引发剂是否存在，均能够有效提高聚合反应的实际速率。在筛选引发剂的过程中，使用过氧异丙基环己基苯聚合的时间，为10h~12h，此时的转化率相对较高，可达到70%左右。在凝聚的过程中，对于1%的氯化钙溶液，此时的用量有所降低，降至35千克/吨，能够达到减轻环境污染的效果，且产品具有优良的性能。

2.优化乳化体系

在筛选并使用优良的乳化剂时，使丁腈橡胶聚合物的质量有所提高，且乳胶的运用具有较高的稳定性。目前，结合常见的乳化剂类型，有以下几种。即：烷基芳基磺酸碱金属盐类、脂肪酸碱金属盐类、松香酸皂及其混合皂等，且实际的应用频率相对较高。

以我国某石油天然气公司为例，在研发新型丁腈橡胶制造方法时，将高转化率作为主要目标。采用氧化还原研发体系，在初始阶段，所加入的乳化剂类型为C8～16烷基苯磺酸盐或烷基硫酸盐，在补加乳化剂的过程中，通常以C12～20脂肪酸盐为主。在加入分子量调节剂时，需要分两次或两次以上逐步加入，此时的丁腈橡胶聚合转化率随之提高，可以高达90%以上。

通过分析聚合物结构中的凝胶含量，一般处于1%以下。在计算门尼粘度时，通常为40~100，所获得的产品具有良好的混炼胶流动性。同时，还具有如下几个方面的特点。即：弹性好、压缩永久变形低、耐磨性好、定伸高等等。在乳液聚合的过程中，通过采用非离子乳化剂，且结构特定在温度的提升过程中，提高到浊点以上即可，此时能够促使乳液破乳凝聚，可以避免添加无机盐凝聚剂。此时，在制造丁腈橡胶时，内部的金属含量有所减少，可以将其作为电子材料来使用[1]。

3.添加活化剂

对于相关聚合配方的制作，其中涉及到对过硫酸钾、二丁基萘磺酸盐、歧化松香皂等物质。在运用乳化剂溶液时，需要在其中加入三乙醇胺活化剂。对于三乙醇胺活化剂的质量分数，按照单体来计算，通常0.005%~0.15%，能够获得较高的转换率，通常高达80%~82%。随着反应器生产能力的提高，前期阶段为12.6~16.5kg/(m3·h)，后续达到32.3kg/(m3·h)左右。

在实际的操作过程中，并不需要对乳化剂的浓度提高，不必进行丁二烯回收、精制等操作，均可以达到循环利用的目的。产生该类现象的原因，主要是由于在使用三乙醇胺活化剂的过程中，在接触氧物质时并不存在明显的敏感性。在筛选活化剂时，使用0.2%的新型活性化合物2－芳基二氢茚二酮，该类活化剂的运用效果，将其与三乙酸丙酮对比，可以看出前者能够达到提高生产能力的效果，且生产的过程中的毒性随之降低。

（二）专业化、特性化产品的研发

以某橡胶有限公司为例，在发明新型丁腈橡胶生产工艺时，通常供轮胎生产作业来使用。在使用反应单体丁二烯丙烯腈等材料时，将其与助剂混合，待产生乳化反应之后，再加入聚合引发剂。当处于低温条件下，在实施聚合操作时，将实际所得到的物质，与增强助剂混联之后，采用硫化、喷雾、干燥等操作流程，所得到的特种丁腈橡胶产品具有良好的稳定性与耐磨性，同时具有耐高温、耐低温、抗老化、缓冲性等多重特质，在汽车轮胎的生产过程中，具有广泛的应用效果，且综合性能比较优良，与工业化生产作业具有较强的适应性。

以某高新材料股份有限公司为例，随着高晶含量液体丁腈橡胶材料制备方法的研发，通常会采用具有特制功能的复合乳液。在聚合釜中加入如下物质，使聚合釜的温度随之下降。例如，水、丙烯腈、纤维素、丁二烯、乳化剂、功能复合乳液等等，此时聚合釜的温度下降至15摄氏度~25摄氏度。在加入一定量的引发剂时，还需要同步添加分子量调节剂，聚合反应的时间保持在10小时~16小时之间之后，再加入一定量的终止剂。在乳胶脱气操作完成之后，再运用干燥、凝聚等多项操作，最终得到所需要的产品。在上述制作方法的作用下，对于所制备的高晶含量液体丁腈橡胶，其中的丙烯腈质量百分含量为28%~35%[2]。

（三）加氢技术的研发

对于氢化丁腈橡胶产品的开发和使用，能够逐渐替代氟橡胶，在高温环境条件下，使氢化丁腈橡胶的运用逐渐广泛。在发明氢化丁腈橡胶制作方法时，需要运用多功能的催化剂，并采用产氢加氢合成的方式得到氢化丁腈橡胶。对于多功能催化剂的使用，需要有以下几种物质制成。即：氧化石墨烯、苯二胺、铂族金属等等。其中，在筛选铂族金属时，需要从Ru、Rh、Pd中选出一种。

在该项发明当中，对于所提供的多功能催化剂，在原位产生氢气的同时，需要对不饱和橡胶实施催化加氢处理。该项工艺操作简单、有效，在操作时能够保障人员的安全性，同时具有绿色化、环保化、经济性的基本特点。在原位催化加氢过程中，所制备的产品具有较高的加氢度，同时能够加快对催化剂的回收和再利用。所以，在无外加氢气条件下，对于上述新方法的运用，能够实现对氢化弹性体橡胶的有效制备。

在发明特种氢化丁腈橡胶的过程中，通常能够达到压缩性、耐寒性的基本要求，对于其中的制备方法，需要在橡胶的主链上，使其含有环氧基团。其中，对于部分环氧基团，还需要与酯基侧基连接。对于酯基侧基而言，主要是由C6-C24酸酐与所属环氧基团开环产生反应而生成。

通过分析实际的制备方法，需要在橡胶分子的主链中，通过引入环氧基团，在加入催化剂时，环氧基团会受到催化剂的作用，直接与酸酐产生反应。在引入酯基时，所得到的特种氢化丁腈橡胶中含有环氧基团和酯基。在该类发明当中，通过分析特种氢化丁腈橡胶的压缩耐寒系数，可达到0.4，且该类特种橡胶具有压缩性、耐寒性等优异功能。在橡胶产品当中，通过引入环氧基团和酯基，使产品的耐缩性、耐寒性得到提高，同时还具有优异的耐油性能。

二、促进丁腈橡胶生产与研发技术发展的相关建议

（一）开发高性能特种丁腈橡胶产品

在生产丁腈橡胶产品的过程中，随着高性能化的大幅度提升，有利于保证产品的稳定性，使其强度随之加大。在特种产品领域，多数丁腈橡胶生产商能够将技术开发和装置扩能，全部集中于特种产品的生产领域当中。在国内丁腈橡胶产能的释放过程中，各行各业对于高性能化丁腈橡胶产品，呈现出了更为迫切的需求。所以，高性能化和功能化，已经成为丁腈橡胶产品的主要研发趋势。在开发高性能功能化的特种丁腈橡胶产品时，有利于提高丁腈橡胶产业的市场竞争能力[1]。

（二）加强市场全面分析，防止低端产品过剩

近年来，对于丁腈橡胶的产能具有较快的增长速度，且总体产量大幅度提高，且高技术含量的特种产品比较稀缺，当前的产品结构缺乏一定的合理性。在生产丁腈橡胶的过程中，可以对现有的聚合生产技术加以完善，在及时引进新技术时，通过快速消化并吸收，在现有装置产品的生产过程中，使其朝着中高端档次发展方向转型，谨防低端产品市场过剩情况的出现。通过加强对市场的全面分析，在做好前瞻性研究工作时，对于所新建的装置和生产技术，需要将高端应用市场作为主要发展方向，保障当前生产规模安排的合理性，确保所生产的丁腈橡胶产品具有高性能和低成本的特点。

结束语：作为功能性橡胶产品中的一种，丁腈橡胶产品在当前的需求量并不大，在设置重点研发方向时，通常在于高端产品及其应用等环节。在生产丁腈橡胶的过程中，需要适当增加性能独特、高附加值的特种产品，并顺应市场当前对于该项产品的需求方向。通过加大对新型丁腈橡胶产品的研发力度，通过积极借鉴国外公司的经验，为下游加工企业提供技术方面的服务。在丁腈橡胶的加工、应用、市场推广、服务等多项环节，提供相应的指南和帮扶。

参考文献：

[1]陈国勇,王新国,景柏林.丁腈橡胶的生产现状及研发方向[J].化工管理,2022,(06):1-4.

[2]梁滔,张志强,于奎,等.国内外丁腈橡胶生产,开发与市场分析[C]//中国橡胶市场发展论坛暨世界橡胶高峰论坛.中国橡胶工业协会,2020.

[3]李玉芳,伍小明.国内外丁腈橡胶的生产现状和市场前景[J].橡胶科技市场,2021,(02):6-7.