SBR-1500E定伸應(yīng)力影響因素分析

胡 瑋，蘆 齊，周文權(quán)

（中國石油撫順石化分公司， 遼寧 撫順 113004）

SBR-1500E定伸應(yīng)力影響因素分析

胡 瑋，蘆 齊，周文權(quán)

（中國石油撫順石化分公司， 遼寧 撫順 113004）

定伸應(yīng)力是橡膠力學(xué)性能的重要表征。2015年1月以來，SBR-1500E成品膠300%定伸應(yīng)力多批分析結(jié)果低于標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，主要表現(xiàn)為：橡膠力學(xué)性能測試結(jié)果同時波動，尤以25 min定伸應(yīng)力的波動幅度大，且低于指標(biāo)下限多次。對異?，F(xiàn)象進(jìn)行了分析，查找波動原因。

SBR-1500E; 定伸應(yīng)力; 影響因素

橡膠產(chǎn)品在外力作用下，要求具有一定的物理機(jī)械性能，定伸應(yīng)力能直接反映出橡膠的分子量及其分布、分子間的作用力、交聯(lián)密度等，是合成丁苯橡膠生產(chǎn)進(jìn)行工藝調(diào)整最為重要的參考指標(biāo)之一。某廠丁苯橡膠裝置自2015年1月以來，連續(xù)出現(xiàn)SBR-1500E 25 min定伸應(yīng)力數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象，其25 min定伸應(yīng)力平均值為11.7 MPa（優(yōu)級品指標(biāo)為11.8～16.2）MPa，35 min定伸應(yīng)力平均值為16.6（優(yōu)級品指標(biāo)為15.5～19.5 MPa），50 min定伸應(yīng)力平均值為18.7（優(yōu)級品指標(biāo)為17.3～21.3 MPa），均靠近指標(biāo)下限，尤以25 min定伸應(yīng)力顯著。圖1給出2015年1月1日-26日非優(yōu)級品橡膠的25 min定伸應(yīng)力。

圖1 非優(yōu)級品橡膠的25 min定伸應(yīng)力Fig.1 Tensile stress（25 min）of non-excellent grade

1 分析數(shù)據(jù)對比

將丁苯橡膠裝置生產(chǎn)的SBR-1500E外委研究院進(jìn)行檢測，結(jié)果與本廠中心化室得出數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，結(jié)果見表1。由比較結(jié)果可知，本廠測試的硫化特性、300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率數(shù)值與外委分析結(jié)果基本吻合，測試結(jié)果均未符合優(yōu)級品指標(biāo)，排除分析誤差，確定是由生產(chǎn)異常造成定伸應(yīng)力波動。

2 影響因素分析

2.1 原料丁二烯對25min定伸應(yīng)力的影響

作為丁苯橡膠生產(chǎn)的丁二烯分為新鮮丁二烯和回收丁二烯。

丁二烯中乙烯基乙炔是一種強(qiáng)交聯(lián)劑容易使線性的橡膠分子提前交聯(lián)，使得在后續(xù)硫化過程中線性橡膠分子無法交聯(lián)，導(dǎo)致橡膠成品定伸應(yīng)力下降。所以，新鮮丁二烯雜質(zhì)乙烯基乙炔和總?cè)埠吭礁?，成品膠300%定伸應(yīng)力越低。圖2給出1月份新鮮丁二烯的組成，丁二烯純度合格，波動較小，阻聚劑含量后期略高，對產(chǎn)品質(zhì)量影響較小。對25 min定伸應(yīng)力影響較大的乙烯基乙炔和總?cè)矡N含量都很低，因此，可以排除新鮮丁二烯對產(chǎn)品25 min定伸應(yīng)力的影響。

表1 不同檢測單位檢測結(jié)果Table 1 Results of SBR 1500E by different detection units

圖2 新鮮丁二烯組成Fig.2 Components of fresh butadiene

圖3 回收丁二烯中二聚物對定伸應(yīng)力的影響Fig.3 Effect of dipolymer in recovered butadiene

回收丁二烯中二聚物含量變化明顯，其他指標(biāo)正常。圖3給出1月份回收丁二烯中二聚物對25 min定伸應(yīng)力的影響。從該圖中可以看出，25 min定伸應(yīng)力隨回收丁二烯中二聚物含量的升高而降低，這主要是由于隨著反應(yīng)周期延長，回收罐中的丁二烯雜質(zhì)含量升高，導(dǎo)致反應(yīng)使用的混合丁二烯中低聚體和多種異構(gòu)體含量較多，對聚合反應(yīng)有阻滯作用，造成產(chǎn)品25 min定伸應(yīng)力偏低。為避免回收丁二烯中雜質(zhì)長期積累，應(yīng)定期將回收丁二烯裝車外運(yùn)，控制回收丁二烯中乙烯基乙炔含量及二聚物含量。

2.2 終止劑VD501對25 min定伸應(yīng)力的影響

SBR-1500E采用主終止劑D500和輔助終止劑VD501作為聚合反應(yīng)終止劑。D500對橡膠的硫化特性影響較小，但 VD501對橡膠的硫化特性有一定的影響，T10稍有延遲，同時T90縮短。T10延遲，也就是硫化時間向后推遲，起始硫化速度變慢，25 min硫化膠不能達(dá)到有效的交聯(lián)，所以VD501對25 min定伸應(yīng)力影響顯著。圖 4給出 1月份配制VD501濃度，從中可以看出終止劑 VD501濃度在6.8%～11.4%（指標(biāo)為6%～10%）之間波動，雖有超出范圍指標(biāo)批次，但由于終止劑配料罐備有緩沖罐，可待配料調(diào)整后倒入緩沖罐罐內(nèi)再使用，連續(xù)打料期間，可減少配料波動造成的影響。因此單一改變VD501的加入量對生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)，1月16日將VD501的加入量由4.5 kg/t調(diào)整到4.7 kg/t，后又調(diào)整到4.9 kg/t，25 min定伸應(yīng)力上升最為顯著，平均提高1～3 MPa，因此可以確定VD501對定伸應(yīng)力的影響。

圖4 1月份配制VD501濃度Fig.4 Concentration of VD501 in Jan

2.3 三烷基氯化胺對25 min定伸應(yīng)力的影響

交聯(lián)密度對定伸應(yīng)力的影響較為顯著，交聯(lián)密度增大，定伸應(yīng)力增加，而交聯(lián)密度通過硫化體系中硫化劑和硫化促進(jìn)劑調(diào)節(jié)。三烷基氯化胺（AM-2）為后部單元使用的硫化促進(jìn)劑，有促進(jìn)硫化速度的作用，提高三烷基氯化胺加料比例后可同時提高25、35、50 min定伸應(yīng)力，25 min定伸應(yīng)力尤為明顯。將不同AM-2加入量的成品橡膠定伸應(yīng)力進(jìn)行對比，結(jié)果見表2。由該表可見，隨著AM-2加入量的提高，成品膠的定伸應(yīng)力隨之提高，這是因?yàn)槟z體的有效交聯(lián)程度提高了。1月份處理量膠乳的處理量保持為30 m3/h左右，AM-2按理論加料量控制在65～70 L/h，產(chǎn)品波動后調(diào)節(jié)至70～80 L/h之間，SBR-1500E成品膠25 min定伸應(yīng)力平均提高2～3 MPa。

表2 不同AM-2加入量對定伸應(yīng)力的影響Table 2 Effect of addition of AM-2

2.4 其他影響因素

圖5 其他影響因素Fig.5 Other factors of tensile stress

結(jié)合苯乙烯對 300%定伸應(yīng)力的影響，結(jié)合苯乙烯越高，橡膠中雙鍵越少，橡膠成品硬度高，不易被硫化，對應(yīng)的橡膠成品定伸應(yīng)力下降。但產(chǎn)品波動期間膠乳及成品的結(jié)合苯乙烯檢測結(jié)果均在22.5～24.5范圍內(nèi)，未超出指標(biāo)(圖 5)。由于有機(jī)酸有促進(jìn)硫化交聯(lián)反應(yīng)的作用，而有機(jī)皂有推遲硫化的作用，其綜合作用影響 300%定伸應(yīng)力。產(chǎn)品波動期間，有機(jī)酸、有機(jī)皂含量平穩(wěn)，有機(jī)酸、有機(jī)皂差值未出現(xiàn)較大波動，排除其影響。

3 結(jié) 論

本次 SBR-1500E橡膠產(chǎn)品定伸應(yīng)力偏低主要為回收丁二烯純度下降、雜質(zhì)多，VD501及硫化促進(jìn)劑加入量偏低綜合因素影響造成。采取定期外送回收丁二烯，適量提高VD501及AM-2的加入量，可有效提高定伸應(yīng)力。

［1］ 毛駿業(yè)，孫亞莉.影響丁苯橡膠SBR1500300%定伸應(yīng)力的因素[J].彈性體，1993(2)：28-33．

［2］ 王真琴，吳福生．提高轉(zhuǎn)化率對丁苯橡膠結(jié)構(gòu)及性能的影響[J]. 2002(5)：46-49．

［3］ 吳福生，王真琴．調(diào)節(jié)劑硫醇對高轉(zhuǎn)化率丁苯橡膠性能的影響[J]. 石化技術(shù)與應(yīng)用，2004(2)：98-99．

［4］ 曹同玉，劉慶普等．聚合物乳液合成原理性能及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994：296-297．

Factors Influencing Tensile Stress of SBR-1500E

HU Wei , LU Qi , ZHOU Wen-quan
（Fushun Petrochemical Company Olefins Plant, Liaoning Fushun 113004, China）

Tensile stress is an important index of mechanics properties. Since JAN 2015, tensile stress of batches of SBR-1500E products cannot meet the standard, it is epitomized that the mechanics analysis results of products have been undulate, especially tensile stress at 25 min, and some analysis results are lower than the standard. In this paper, these phenomena were analyzed for searching for the causes.

SBR-1500E; Tensile stress; Influencing factors

TQ 330

A

1671-0460（2015）09-2257-03

2015-07-18

胡瑋，女，遼寧撫順人，工程師，畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)，從事橡膠生產(chǎn)技術(shù)研究。E-mail：huwei_fs@petrochina.com.cn。