順丁橡膠質量控制途徑探索

張月祥

摘要：順丁橡膠質量關系下游客戶的產品加工，通過總結分析過往順丁橡膠成品質量問題，結合裝置生產過程影響質量的相關環節，剖析順丁橡膠成品質量問題的形成原因并探索改進措施，以便提高順丁橡膠成品的整體質量。

關鍵詞：順丁橡膠;質量控制;措施

1引言

隨著順丁橡膠應用范圍的不斷擴大，產品質量對順丁橡膠后續加工產生較大的影響，在市場競爭激烈的大環境下，用戶對產品的質量要求不斷提高。從多年來用戶反饋的情況看，順丁橡膠用戶投訴突出問題集中在產品門尼黏度波動大、揮發分超標、膠塊有黑點或色差以及包裝物內水分偏多等幾個方面，這些質量問題給產品銷售及公司的聲譽帶來一定的負面影響。提高并穩定順丁橡膠產品質量，減少產品質量波動，為客戶提供優質的產品顯得頗為重要。

2裝置生產工藝及客戶對產品質量的反饋情況

2.1裝置生產工藝流程簡述

四川石化15萬噸/年順丁橡膠裝置采用的是國內自行開發的鎳系催化劑溶液聚合工藝。來自抽提裝置新鮮的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預冷器冷卻后與AL-Ni陳化液一起進入聚合釜首釜，硼劑單獨由首釜側部加入。原料丁二烯在催化劑作用下，三釜串聯反應，反應產物在壓差的推動下進入膠液罐存儲，后經送料泵送入雙釜凝聚系統，膠液在凝聚釜內依靠蒸汽的沖擊力，使膠液形成膠粒，蒸汽釋放熱量使輕組分蒸發并分離出溶劑油、丁二烯。膠粒隨熱水經熱水泵送到后處理單元進行脫水干燥并擠壓成型、切塊后包裝成成品。

2.2客戶對產品質量問題的反饋情況

順丁橡膠裝置自2015年建成投產以來，隨著裝置運行平穩率的提升，人員操作技能的提高以及操作參數的不斷優化，產品質量整體水平穩步提升，但從提升自我管理的需要出發，通過不斷收集客戶的意見或建議，總結和促進產品質量提高，以滿足用戶對質量更高需求的愿望。通過對近年來數據統計，客戶反饋的產品質量問題如下：

從歷年客戶反饋的問題統計可以看出：最近四年，客戶反饋的產品質量問題總數量在逐年減少，涉及門尼、色差或黑點問題數量也在逐年減少，產品的揮發份或者產品包裝袋內有水珠問題在增加或持平，并且在總問題中的占比不斷提高。這反映出產品的揮發份或者包裝袋內有水珠的問題一直沒有得到有效解決。為此在全面探索產品質量控制措施的同時，重點分析影響揮發分及包裝袋內水珠的生產環節。

3順丁橡膠產品質量的影響因素和控制措施

從順丁橡膠生產的全過程來看，原料中的雜質直接影響橡膠聚合反應，聚合反應各催化劑的匹配比例及工藝參數的控制決定聚合物的性能，凝聚及后處理操作指標的控制影響產品的揮發份等指標，產品包裝環節對成品的外觀等產生影響。有效預防和控制產品生產全過程各關鍵環節的影響因素，才能保證產品的整體質量。

3.1 原料對產品質量的影響及控制措施

順丁橡膠聚合反應的原料包括來自裝置界區外的新鮮丁二烯和聚合反應回收循環使用的丁二烯。從多年的原料質量統計來看，新鮮丁二烯中的雜質水、炔烴是影響聚合反應的主要因素。炔烴在催化劑作用下，形成支化度較高的聚合物，影響聚合物分子結構，導致凝膠的生成，甚至造成掛膠。水對聚合反應的影響具有雙重性，水既是鎳催化體系中的一元催化劑，又是有害雜質，適量的水含量能促進聚合活性，增加聚合物門尼粘度。水含量過高，水與AL發生反應，破壞AL與Ni的反應產物，消耗催化劑，影響聚合反應。回收循環使用的丁二烯中TBC含量超標后，聚合反應減弱，甚至導致聚合反應無法進行。

原料中有害雜質的控制措施

1）嚴格控制新鮮原料丁二烯的質量，特別在聚合反應出現波動的時候，重點對原料中的炔烴和水分含量進行化驗分析，控制原料中雜質的含量，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）嚴格控制回收丁二烯中TBC含量。當TBC含量超標時，及時調整回收系統的操作參數，降低TBC含量，同時調整新鮮原料與回收原料的混合比例，減少原料對聚合反應帶來的影響。

3）嚴格控制外購溶劑油的質量。對采購的溶劑油質量進行嚴格控制，減少溶劑油中雜質對聚合反應的影響。

3.2聚合反應控制對產品質量的影響及控制措施

順丁橡膠產品質量的核心指標是門尼黏度，門尼黏度數值大小反映出丁二烯聚合物結構、分子量分布、支鏈結構及支化度。一般順丁橡膠的平均分子量適中、分子量分布較窄、門尼黏度適中，物性好。若反應中長支化鏈大分子和交聯大分子的含量越大，門尼粘度指數高，這種膠容易斷鏈降解。

丁二烯聚合反應是在多催化劑共同作用下的放熱反應，其包括鏈的引發、增長、轉移和終止四個過程。聚合反應溫度提高，鏈轉移速率常數比鏈增長常數增加快，低聚合度的聚合物生產量增加，聚合物門尼黏度降低。在一定范圍內，催化劑用量增加，反應速度加快，聚合物門尼黏度基本不變，催化用量過高，反應劇烈，甚至發生爆聚。鏈轉移常數同時與催化劑組分間配比有關，在一定范圍內B或H2O及二者同時用量增加，鏈轉移常數增加，低聚合度的聚合物生成量增加，聚合物門尼黏度降低;AL用量增加，鏈轉移常數降低，高聚合度的聚合物生成量增加，聚合物門尼黏度升高。

聚合反應控制的優化措施

1）根據聚合反應的強弱和鏈轉移常數的影響因素，合理匹配催化劑之間的配比關系，保證聚合物門尼黏度保持在合理的范圍。AL和水量增加，反應速度加快，門尼黏度增加，B量增加門尼黏度降低。AI與B作用影響聚合活性，其產物促進凝膠的生成。

2）結合原料雜質含量的變化及時調整各催化劑之間的配比關系。當原料中水、C0含量超過控制指標，可以增大AI劑的加入量，消耗系統中多余的水分，降低CO/AI比。原料中炔烴存在時，可以適當提高NI的量，同時適當降低B的用量，減少凝膠的生成。回收丁二烯中TBC含量超標時，需要增加NI的量，同時增加新鮮丁二烯的比例或停止回收丁二烯的加入。

3）依據聚合反應特性，合理控制聚合反應溫度。通常情況下首釜溫度按照指標下線控制，聚合物支化度小，聚合物穩定。首釜反應溫度越高，首末釜聚合反應溫度差越大，造成聚合反應支化程度大，門尼黏度升值增大。

3.3揮發分的影響因素及優化措施

揮發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、包裝過程水分的擴散程度等多因素的影響。把控好各環節的操作

和參數控制，才能保證揮發分指標的穩定。

揮發分控制措施

1）實時監控凝聚釜膠粒的狀態，優化操作條件，控制膠粒大小在10-15mm之間，以便膠粒中的水分能充分揮發脫除。

2）根據膠粒揮發分檢測數據，及時調整干燥單元操作參數。膠粒顆粒大、粘度高時，適當提高干燥機模頭溫度和壓力，同時提高提升機的風機風量和溫度，揮發分低，則相反調整。

3）優化包裝袋內襯膜的開孔數。在包裝袋的內襯膜雙面開孔，保證透

氣孔的數量和開孔大小，有效將膠塊中散發的蒸汽擴散到包膜外，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，待膠塊冷卻后進行封閉包裝，在防止蚊蟲進入膠粒的同時保證膠塊中水分得到充分揮發，減少膠塊中的水含量。

3.4膠體黑點或者色差的影響因素及控制措施

膠體黑點主要是包裝過程中蚊蟲、機械雜質或系統中塑化變色的膠末殘渣進入到膠塊中形成的。色差主要是聚合反應過程中由于原料質量波動，催化劑匹配失調，造成膠液中殘存催化劑含量過高或者AL劑加入量過高，系統中出現Ni0導致膠液顏色變深，Ni0析出，形成了聚集態的鎳黑色沉淀，導致順丁橡膠產品外觀呈淺灰色。另外長時間光照，會引起膠塊熱老化和光老化變色。

黑點或色差控制措施

1）提高干燥系統設備膠體接觸面的光潔度，減少掛膠量，防止掛膠塑化對膠塊質量的影響。

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

3）包裝廠房內在用好紗窗等防蚊蟲設施的同時，采用高科技驅蚊蟲手段，減少蚊蟲進入膠塊中。

4）在產品儲存和運輸過程中，做好防曬措施，避免長時間日照造成老化變色。

結束語

順丁橡膠生產的全過程，受到原料質量、聚合反應、凝聚后處理及包裝各環節的影響。控制好新鮮原料丁二烯質量和回收丁二烯中TBC的含量，保證聚合反應穩定。優化聚合反應催化劑配比和聚合反應的控制參數，提升聚合物內在質量。適時調整凝聚和后處理操作參數，完善干燥系統設備的光潔度，減少膠末掛壁。強化熱水水質管理，改善產品包裝過程和環境條件，減少產品在干燥和包裝過程中對質量的影響。通過生產過程全方位的嚴格管控，保證成品的整體質量。

參考文獻

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