顺丁橡胶质量控制途径探索

张月祥

摘要：顺丁橡胶质量关系下游客户的产品加工，通过总结分析过往顺丁橡胶成品质量问题，结合装置生产过程影响质量的相关环节，剖析顺丁橡胶成品质量问题的形成原因并探索改进措施，以便提高顺丁橡胶成品的整体质量。

关键词：顺丁橡胶;质量控制;措施

1引言

随着顺丁橡胶应用范围的不断扩大，产品质量对顺丁橡胶后续加工产生较大的影响，在市场竞争激烈的大环境下，用户对产品的质量要求不断提高。从多年来用户反馈的情况看，顺丁橡胶用户投诉突出问题集中在产品门尼黏度波动大、挥发分超标、胶块有黑点或色差以及包装物内水分偏多等几个方面，这些质量问题给产品销售及公司的声誉带来一定的负面影响。提高并稳定顺丁橡胶产品质量，减少产品质量波动，为客户提供优质的产品显得颇为重要。

2装置生产工艺及客户对产品质量的反馈情况

2.1装置生产工艺流程简述

四川石化15万吨/年顺丁橡胶装置采用的是国内自行开发的镍系催化剂溶液聚合工艺。来自抽提装置新鲜的1，3—丁二烯单体与回收的丁二烯混合，脱除TBC后变成精丁二烯，精丁二烯与精制溶剂油混合经预冷器冷却后与AL-Ni陈化液一起进入聚合釜首釜，硼剂单独由首釜侧部加入。原料丁二烯在催化剂作用下，三釜串联反应，反应产物在压差的推动下进入胶液罐存储，后经送料泵送入双釜凝聚系统，胶液在凝聚釜内依靠蒸汽的冲击力，使胶液形成胶粒，蒸汽释放热量使轻组分蒸发并分离出溶剂油、丁二烯。胶粒随热水经热水泵送到后处理单元进行脱水干燥并挤压成型、切块后包装成成品。

2.2客户对产品质量问题的反馈情况

顺丁橡胶装置自2015年建成投产以来，随着装置运行平稳率的提升，人员操作技能的提高以及操作参数的不断优化，产品质量整体水平稳步提升，但从提升自我管理的需要出发，通过不断收集客户的意见或建议，总结和促进产品质量提高，以满足用户对质量更高需求的愿望。通过对近年来数据统计，客户反馈的产品质量问题如下：

从历年客户反馈的问题统计可以看出：最近四年，客户反馈的产品质量问题总数量在逐年减少，涉及门尼、色差或黑点问题数量也在逐年减少，产品的挥发份或者产品包装袋内有水珠问题在增加或持平，并且在总问题中的占比不断提高。这反映出产品的挥发份或者包装袋内有水珠的问题一直没有得到有效解决。为此在全面探索产品质量控制措施的同时，重点分析影响挥发分及包装袋内水珠的生产环节。

3顺丁橡胶产品质量的影响因素和控制措施

从顺丁橡胶生产的全过程来看，原料中的杂质直接影响橡胶聚合反應，聚合反应各催化剂的匹配比例及工艺参数的控制决定聚合物的性能，凝聚及后处理操作指标的控制影响产品的挥发份等指标，产品包装环节对成品的外观等产生影响。有效预防和控制产品生产全过程各关键环节的影响因素，才能保证产品的整体质量。

3.1 原料对产品质量的影响及控制措施

顺丁橡胶聚合反应的原料包括来自装置界区外的新鲜丁二烯和聚合反应回收循环使用的丁二烯。从多年的原料质量统计来看，新鲜丁二烯中的杂质水、炔烃是影响聚合反应的主要因素。炔烃在催化剂作用下，形成支化度较高的聚合物，影响聚合物分子结构，导致凝胶的生成，甚至造成挂胶。水对聚合反应的影响具有双重性，水既是镍催化体系中的一元催化剂，又是有害杂质，适量的水含量能促进聚合活性，增加聚合物门尼粘度。水含量过高，水与AL发生反应，破坏AL与Ni的反应产物，消耗催化剂，影响聚合反应。回收循环使用的丁二烯中TBC含量超标后，聚合反应减弱，甚至导致聚合反应无法进行。

原料中有害杂质的控制措施

1）严格控制新鲜原料丁二烯的质量，特别在聚合反应出现波动的时候，重点对原料中的炔烃和水分含量进行化验分析，控制原料中杂质的含量，其中炔烃含量越低越好，水分含量控制在13-15ppm之间较为理想。

2）严格控制回收丁二烯中TBC含量。当TBC含量超标时，及时调整回收系统的操作参数，降低TBC含量，同时调整新鲜原料与回收原料的混合比例，减少原料对聚合反应带来的影响。

3）严格控制外购溶剂油的质量。对采购的溶剂油质量进行严格控制，减少溶剂油中杂质对聚合反应的影响。

3.2聚合反应控制对产品质量的影响及控制措施

顺丁橡胶产品质量的核心指标是门尼黏度，门尼黏度数值大小反映出丁二烯聚合物结构、分子量分布、支链结构及支化度。一般顺丁橡胶的平均分子量适中、分子量分布较窄、门尼黏度适中，物性好。若反应中长支化链大分子和交联大分子的含量越大，门尼粘度指数高，这种胶容易断链降解。

丁二烯聚合反应是在多催化剂共同作用下的放热反应，其包括链的引发、增长、转移和终止四个过程。聚合反应温度提高，链转移速率常数比链增长常数增加快，低聚合度的聚合物生产量增加，聚合物门尼黏度降低。在一定范围内，催化剂用量增加，反应速度加快，聚合物门尼黏度基本不变，催化用量过高，反应剧烈，甚至发生爆聚。链转移常数同时与催化剂组分间配比有关，在一定范围内B或H2O及二者同时用量增加，链转移常数增加，低聚合度的聚合物生成量增加，聚合物门尼黏度降低;AL用量增加，链转移常数降低，高聚合度的聚合物生成量增加，聚合物门尼黏度升高。

聚合反应控制的优化措施

1）根据聚合反应的强弱和链转移常数的影响因素，合理匹配催化剂之间的配比关系，保证聚合物门尼黏度保持在合理的范围。AL和水量增加，反应速度加快，门尼黏度增加，B量增加门尼黏度降低。AI与B作用影响聚合活性，其产物促进凝胶的生成。

2）结合原料杂质含量的变化及时调整各催化剂之间的配比关系。当原料中水、C0含量超过控制指标，可以增大AI剂的加入量，消耗系统中多余的水分，降低CO/AI比。原料中炔烃存在时，可以适当提高NI的量，同时适当降低B的用量，减少凝胶的生成。回收丁二烯中TBC含量超标时，需要增加NI的量，同时增加新鲜丁二烯的比例或停止回收丁二烯的加入。

3）依据聚合反应特性，合理控制聚合反应温度。通常情况下首釜温度按照指标下线控制，聚合物支化度小，聚合物稳定。首釜反应温度越高，首末釜聚合反应温度差越大，造成聚合反应支化程度大，门尼黏度升值增大。

3.3揮发分的影响因素及优化措施

挥发分大小取决于胶粒中水分的脱除程度，受到胶粒的大小、胶粒干燥温度、包装过程水分的扩散程度等多因素的影响。把控好各环节的操作

和参数控制，才能保证挥发分指标的稳定。

挥发分控制措施

1）实时监控凝聚釜胶粒的状态，优化操作条件，控制胶粒大小在10-15mm之间，以便胶粒中的水分能充分挥发脱除。

2）根据胶粒挥发分检测数据，及时调整干燥单元操作参数。胶粒颗粒大、粘度高时，适当提高干燥机模头温度和压力，同时提高提升机的风机风量和温度，挥发分低，则相反调整。

3）优化包装袋内衬膜的开孔数。在包装袋的内衬膜双面开孔，保证透

气孔的数量和开孔大小，有效将胶块中散发的蒸汽扩散到包膜外，减少胶块中的含水量。

4）吨包装箱装好胶块后，箱体上方加透气网，待胶块冷却后进行封闭包装，在防止蚊虫进入胶粒的同时保证胶块中水分得到充分挥发，减少胶块中的水含量。

3.4胶体黑点或者色差的影响因素及控制措施

胶体黑点主要是包装过程中蚊虫、机械杂质或系统中塑化变色的胶末残渣进入到胶块中形成的。色差主要是聚合反应过程中由于原料质量波动，催化剂匹配失调，造成胶液中残存催化剂含量过高或者AL剂加入量过高，系统中出现Ni0导致胶液颜色变深，Ni0析出，形成了聚集态的镍黑色沉淀，导致顺丁橡胶产品外观呈浅灰色。另外长时间光照，会引起胶块热老化和光老化变色。

黑点或色差控制措施

1）提高干燥系统设备胶体接触面的光洁度，减少挂胶量，防止挂胶塑化对胶块质量的影响。

2）控制热水水质，减少水中胶末含量。改进凝聚热水槽过滤器，或增加过滤器的目数，提高过滤效果，防止胶末长期残存在热水系统中老化变色。

3）包装厂房内在用好纱窗等防蚊虫设施的同时，采用高科技驱蚊虫手段，减少蚊虫进入胶块中。

4）在产品储存和运输过程中，做好防晒措施，避免长时间日照造成老化变色。

结束语

顺丁橡胶生产的全过程，受到原料质量、聚合反应、凝聚后处理及包装各环节的影响。控制好新鲜原料丁二烯质量和回收丁二烯中TBC的含量，保证聚合反应稳定。优化聚合反应催化剂配比和聚合反应的控制参数，提升聚合物内在质量。适时调整凝聚和后处理操作参数，完善干燥系统设备的光洁度，减少胶末挂壁。强化热水水质管理，改善产品包装过程和环境条件，减少产品在干燥和包装过程中对质量的影响。通过生产过程全方位的严格管控，保证成品的整体质量。

参考文献

[1] 田永生.顺丁橡胶质量控制浅析.科学创新与应用（J）.2012（2）：35-36.

[2] 黄建.何连生.镍系顺丁橡胶生产技术（M）.化学工业出版社.2008.1

[3] 刘玉旻.顺丁橡胶门尼粘度升值的原因分析及对策.黑龙江石油化工（J）.2002（13）：30-31