順丁橡膠質(zhì)量控制途徑探索

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摘要：順丁橡膠質(zhì)量關(guān)系下游客戶的產(chǎn)品加工，通過(guò)總結(jié)分析過(guò)往順丁橡膠成品質(zhì)量問(wèn)題，結(jié)合裝置生產(chǎn)過(guò)程影響質(zhì)量的相關(guān)環(huán)節(jié)，剖析順丁橡膠成品質(zhì)量問(wèn)題的形成原因并探索改進(jìn)措施，以便提高順丁橡膠成品的整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：順丁橡膠;質(zhì)量控制;措施

1引言

隨著順丁橡膠應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)順丁橡膠后續(xù)加工產(chǎn)生較大的影響，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的大環(huán)境下，用戶對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求不斷提高。從多年來(lái)用戶反饋的情況看，順丁橡膠用戶投訴突出問(wèn)題集中在產(chǎn)品門(mén)尼黏度波動(dòng)大、揮發(fā)分超標(biāo)、膠塊有黑點(diǎn)或色差以及包裝物內(nèi)水分偏多等幾個(gè)方面，這些質(zhì)量問(wèn)題給產(chǎn)品銷售及公司的聲譽(yù)帶來(lái)一定的負(fù)面影響。提高并穩(wěn)定順丁橡膠產(chǎn)品質(zhì)量，減少產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品顯得頗為重要。

2裝置生產(chǎn)工藝及客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的反饋情況

2.1裝置生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述

四川石化15萬(wàn)噸/年順丁橡膠裝置采用的是國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的鎳系催化劑溶液聚合工藝。來(lái)自抽提裝置新鮮的1，3—丁二烯單體與回收的丁二烯混合，脫除TBC后變成精丁二烯，精丁二烯與精制溶劑油混合經(jīng)預(yù)冷器冷卻后與AL-Ni陳化液一起進(jìn)入聚合釜首釜，硼劑單獨(dú)由首釜側(cè)部加入。原料丁二烯在催化劑作用下，三釜串聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物在壓差的推動(dòng)下進(jìn)入膠液罐存儲(chǔ)，后經(jīng)送料泵送入雙釜凝聚系統(tǒng)，膠液在凝聚釜內(nèi)依靠蒸汽的沖擊力，使膠液形成膠粒，蒸汽釋放熱量使輕組分蒸發(fā)并分離出溶劑油、丁二烯。膠粒隨熱水經(jīng)熱水泵送到后處理單元進(jìn)行脫水干燥并擠壓成型、切塊后包裝成成品。

2.2客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的反饋情況

順丁橡膠裝置自2015年建成投產(chǎn)以來(lái)，隨著裝置運(yùn)行平穩(wěn)率的提升，人員操作技能的提高以及操作參數(shù)的不斷優(yōu)化，產(chǎn)品質(zhì)量整體水平穩(wěn)步提升，但從提升自我管理的需要出發(fā)，通過(guò)不斷收集客戶的意見(jiàn)或建議，總結(jié)和促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提高，以滿足用戶對(duì)質(zhì)量更高需求的愿望。通過(guò)對(duì)近年來(lái)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，客戶反饋的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題如下：

從歷年客戶反饋的問(wèn)題統(tǒng)計(jì)可以看出：最近四年，客戶反饋的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題總數(shù)量在逐年減少，涉及門(mén)尼、色差或黑點(diǎn)問(wèn)題數(shù)量也在逐年減少，產(chǎn)品的揮發(fā)份或者產(chǎn)品包裝袋內(nèi)有水珠問(wèn)題在增加或持平，并且在總問(wèn)題中的占比不斷提高。這反映出產(chǎn)品的揮發(fā)份或者包裝袋內(nèi)有水珠的問(wèn)題一直沒(méi)有得到有效解決。為此在全面探索產(chǎn)品質(zhì)量控制措施的同時(shí)，重點(diǎn)分析影響揮發(fā)分及包裝袋內(nèi)水珠的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

3順丁橡膠產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素和控制措施

從順丁橡膠生產(chǎn)的全過(guò)程來(lái)看，原料中的雜質(zhì)直接影響橡膠聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)各催化劑的匹配比例及工藝參數(shù)的控制決定聚合物的性能，凝聚及后處理操作指標(biāo)的控制影響產(chǎn)品的揮發(fā)份等指標(biāo)，產(chǎn)品包裝環(huán)節(jié)對(duì)成品的外觀等產(chǎn)生影響。有效預(yù)防和控制產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的影響因素，才能保證產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

3.1 原料對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響及控制措施

順丁橡膠聚合反應(yīng)的原料包括來(lái)自裝置界區(qū)外的新鮮丁二烯和聚合反應(yīng)回收循環(huán)使用的丁二烯。從多年的原料質(zhì)量統(tǒng)計(jì)來(lái)看，新鮮丁二烯中的雜質(zhì)水、炔烴是影響聚合反應(yīng)的主要因素。炔烴在催化劑作用下，形成支化度較高的聚合物，影響聚合物分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致凝膠的生成，甚至造成掛膠。水對(duì)聚合反應(yīng)的影響具有雙重性，水既是鎳催化體系中的一元催化劑，又是有害雜質(zhì)，適量的水含量能促進(jìn)聚合活性，增加聚合物門(mén)尼粘度。水含量過(guò)高，水與AL發(fā)生反應(yīng)，破壞AL與Ni的反應(yīng)產(chǎn)物，消耗催化劑，影響聚合反應(yīng)?；厥昭h(huán)使用的丁二烯中TBC含量超標(biāo)后，聚合反應(yīng)減弱，甚至導(dǎo)致聚合反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行。

原料中有害雜質(zhì)的控制措施

1）嚴(yán)格控制新鮮原料丁二烯的質(zhì)量，特別在聚合反應(yīng)出現(xiàn)波動(dòng)的時(shí)候，重點(diǎn)對(duì)原料中的炔烴和水分含量進(jìn)行化驗(yàn)分析，控制原料中雜質(zhì)的含量，其中炔烴含量越低越好，水分含量控制在13-15ppm之間較為理想。

2）嚴(yán)格控制回收丁二烯中TBC含量。當(dāng)TBC含量超標(biāo)時(shí)，及時(shí)調(diào)整回收系統(tǒng)的操作參數(shù)，降低TBC含量，同時(shí)調(diào)整新鮮原料與回收原料的混合比例，減少原料對(duì)聚合反應(yīng)帶來(lái)的影響。

3）嚴(yán)格控制外購(gòu)溶劑油的質(zhì)量。對(duì)采購(gòu)的溶劑油質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，減少溶劑油中雜質(zhì)對(duì)聚合反應(yīng)的影響。

3.2聚合反應(yīng)控制對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響及控制措施

順丁橡膠產(chǎn)品質(zhì)量的核心指標(biāo)是門(mén)尼黏度，門(mén)尼黏度數(shù)值大小反映出丁二烯聚合物結(jié)構(gòu)、分子量分布、支鏈結(jié)構(gòu)及支化度。一般順丁橡膠的平均分子量適中、分子量分布較窄、門(mén)尼黏度適中，物性好。若反應(yīng)中長(zhǎng)支化鏈大分子和交聯(lián)大分子的含量越大，門(mén)尼粘度指數(shù)高，這種膠容易斷鏈降解。

丁二烯聚合反應(yīng)是在多催化劑共同作用下的放熱反應(yīng)，其包括鏈的引發(fā)、增長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和終止四個(gè)過(guò)程。聚合反應(yīng)溫度提高，鏈轉(zhuǎn)移速率常數(shù)比鏈增長(zhǎng)常數(shù)增加快，低聚合度的聚合物生產(chǎn)量增加，聚合物門(mén)尼黏度降低。在一定范圍內(nèi)，催化劑用量增加，反應(yīng)速度加快，聚合物門(mén)尼黏度基本不變，催化用量過(guò)高，反應(yīng)劇烈，甚至發(fā)生爆聚。鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)同時(shí)與催化劑組分間配比有關(guān)，在一定范圍內(nèi)B或H2O及二者同時(shí)用量增加，鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)增加，低聚合度的聚合物生成量增加，聚合物門(mén)尼黏度降低;AL用量增加，鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)降低，高聚合度的聚合物生成量增加，聚合物門(mén)尼黏度升高。

聚合反應(yīng)控制的優(yōu)化措施

1）根據(jù)聚合反應(yīng)的強(qiáng)弱和鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)的影響因素，合理匹配催化劑之間的配比關(guān)系，保證聚合物門(mén)尼黏度保持在合理的范圍。AL和水量增加，反應(yīng)速度加快，門(mén)尼黏度增加，B量增加門(mén)尼黏度降低。AI與B作用影響聚合活性，其產(chǎn)物促進(jìn)凝膠的生成。

2）結(jié)合原料雜質(zhì)含量的變化及時(shí)調(diào)整各催化劑之間的配比關(guān)系。當(dāng)原料中水、C0含量超過(guò)控制指標(biāo)，可以增大AI劑的加入量，消耗系統(tǒng)中多余的水分，降低CO/AI比。原料中炔烴存在時(shí)，可以適當(dāng)提高NI的量，同時(shí)適當(dāng)降低B的用量，減少凝膠的生成?；厥斩《┲蠺BC含量超標(biāo)時(shí)，需要增加NI的量，同時(shí)增加新鮮丁二烯的比例或停止回收丁二烯的加入。

3）依據(jù)聚合反應(yīng)特性，合理控制聚合反應(yīng)溫度。通常情況下首釜溫度按照指標(biāo)下線控制，聚合物支化度小，聚合物穩(wěn)定。首釜反應(yīng)溫度越高，首末釜聚合反應(yīng)溫度差越大，造成聚合反應(yīng)支化程度大，門(mén)尼黏度升值增大。

3.3揮發(fā)分的影響因素及優(yōu)化措施

揮發(fā)分大小取決于膠粒中水分的脫除程度，受到膠粒的大小、膠粒干燥溫度、包裝過(guò)程水分的擴(kuò)散程度等多因素的影響。把控好各環(huán)節(jié)的操作

和參數(shù)控制，才能保證揮發(fā)分指標(biāo)的穩(wěn)定。

揮發(fā)分控制措施

1）實(shí)時(shí)監(jiān)控凝聚釜膠粒的狀態(tài)，優(yōu)化操作條件，控制膠粒大小在10-15mm之間，以便膠粒中的水分能充分揮發(fā)脫除。

2）根據(jù)膠粒揮發(fā)分檢測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整干燥單元操作參數(shù)。膠粒顆粒大、粘度高時(shí)，適當(dāng)提高干燥機(jī)模頭溫度和壓力，同時(shí)提高提升機(jī)的風(fēng)機(jī)風(fēng)量和溫度，揮發(fā)分低，則相反調(diào)整。

3）優(yōu)化包裝袋內(nèi)襯膜的開(kāi)孔數(shù)。在包裝袋的內(nèi)襯膜雙面開(kāi)孔，保證透

氣孔的數(shù)量和開(kāi)孔大小，有效將膠塊中散發(fā)的蒸汽擴(kuò)散到包膜外，減少膠塊中的含水量。

4）噸包裝箱裝好膠塊后，箱體上方加透氣網(wǎng)，待膠塊冷卻后進(jìn)行封閉包裝，在防止蚊蟲(chóng)進(jìn)入膠粒的同時(shí)保證膠塊中水分得到充分揮發(fā)，減少膠塊中的水含量。

3.4膠體黑點(diǎn)或者色差的影響因素及控制措施

膠體黑點(diǎn)主要是包裝過(guò)程中蚊蟲(chóng)、機(jī)械雜質(zhì)或系統(tǒng)中塑化變色的膠末殘?jiān)M(jìn)入到膠塊中形成的。色差主要是聚合反應(yīng)過(guò)程中由于原料質(zhì)量波動(dòng)，催化劑匹配失調(diào)，造成膠液中殘存催化劑含量過(guò)高或者AL劑加入量過(guò)高，系統(tǒng)中出現(xiàn)Ni0導(dǎo)致膠液顏色變深，Ni0析出，形成了聚集態(tài)的鎳黑色沉淀，導(dǎo)致順丁橡膠產(chǎn)品外觀呈淺灰色。另外長(zhǎng)時(shí)間光照，會(huì)引起膠塊熱老化和光老化變色。

黑點(diǎn)或色差控制措施

1）提高干燥系統(tǒng)設(shè)備膠體接觸面的光潔度，減少掛膠量，防止掛膠塑化對(duì)膠塊質(zhì)量的影響。

2）控制熱水水質(zhì)，減少水中膠末含量。改進(jìn)凝聚熱水槽過(guò)濾器，或增加過(guò)濾器的目數(shù)，提高過(guò)濾效果，防止膠末長(zhǎng)期殘存在熱水系統(tǒng)中老化變色。

3）包裝廠房?jī)?nèi)在用好紗窗等防蚊蟲(chóng)設(shè)施的同時(shí)，采用高科技驅(qū)蚊蟲(chóng)手段，減少蚊蟲(chóng)進(jìn)入膠塊中。

4）在產(chǎn)品儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中，做好防曬措施，避免長(zhǎng)時(shí)間日照造成老化變色。

結(jié)束語(yǔ)

順丁橡膠生產(chǎn)的全過(guò)程，受到原料質(zhì)量、聚合反應(yīng)、凝聚后處理及包裝各環(huán)節(jié)的影響?？刂坪眯迈r原料丁二烯質(zhì)量和回收丁二烯中TBC的含量，保證聚合反應(yīng)穩(wěn)定。優(yōu)化聚合反應(yīng)催化劑配比和聚合反應(yīng)的控制參數(shù)，提升聚合物內(nèi)在質(zhì)量。適時(shí)調(diào)整凝聚和后處理操作參數(shù)，完善干燥系統(tǒng)設(shè)備的光潔度，減少膠末掛壁。強(qiáng)化熱水水質(zhì)管理，改善產(chǎn)品包裝過(guò)程和環(huán)境條件，減少產(chǎn)品在干燥和包裝過(guò)程中對(duì)質(zhì)量的影響。通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程全方位的嚴(yán)格管控，保證成品的整體質(zhì)量。

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