鄧禮洪

【摘要】氟橡膠以其優(yōu)異的耐熱、耐油、耐溶劑、耐強(qiáng)氧化劑、阻燃等特性，以及良好的加工性能，已廣泛用于航天、航空、交通、石油、機(jī)械、冶金、化工等工業(yè)部門，隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國國內(nèi)對(duì)氟橡膠的需求迅速增長。氟橡膠的加工助劑也成為生產(chǎn)發(fā)展的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，不少人把氟橡膠的硫化劑作為研究的主要方向。盡管有加工性能優(yōu)異的雙酚硫化體系，但其價(jià)格昂貴，加工技術(shù)含量高，市場(chǎng)需求量較少。而氟橡膠3#硫化劑作為一種價(jià)格相對(duì)便宜、應(yīng)用廣泛的硫化劑，60～70%的用戶仍在繼續(xù)使用。本文介紹了氟橡膠3#硫化劑的性質(zhì)、市場(chǎng)狀況，通過對(duì)氟橡膠3#硫化劑合成及應(yīng)用情況進(jìn)行研究，提出了合成3#硫化劑的最佳工藝條件。本技術(shù)采用苯作為惰性溶劑，肉桂醛與己二胺的最佳投料比確定為2mol：1.1mol，反應(yīng)溫度控制在35～40℃，反應(yīng)時(shí)間為3～3.5小時(shí)，確定反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速為65轉(zhuǎn)/分，結(jié)晶釜攪拌轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分，并采用惰性氣體保護(hù)條件下進(jìn)行反應(yīng)、程序升溫干燥等方法，可以制得質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。同時(shí)，也對(duì)其應(yīng)用性能進(jìn)行了簡要的介紹。本工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國內(nèi)同行先進(jìn)水平，可以很好的滿足氟橡膠的加工應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】氟橡膠 3#硫化劑 研制 應(yīng)用

1 緒論

氟橡膠以其優(yōu)異的耐熱、耐油、耐溶劑、耐強(qiáng)氧化劑、阻燃等特性，以及良好的加工性能，越來越受到人們的重視，氟橡膠作為一種不可替代的高性能彈性體材料，不僅在需求上有了大幅度增加，而且其應(yīng)用范圍也正在不斷擴(kuò)大。已廣泛用于航天、航空、交通、石油、機(jī)械、冶金、化工等工業(yè)部門，并在各個(gè)領(lǐng)域取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益氟橡膠的加工助劑也成為生產(chǎn)發(fā)展的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，不少人把氟橡膠的硫化劑作為研究的主要方向。

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國國內(nèi)對(duì)氟橡膠的需求迅速增長。盡管有加工性能優(yōu)異的雙酚硫化體系，但其價(jià)格昂貴，加工技術(shù)含量高。因此，氟橡膠3#硫化劑作為一種價(jià)格相對(duì)便宜的硫化劑，60～70%的用戶仍在繼續(xù)使用。目前國內(nèi)對(duì)于3#硫化劑的需求在10噸以上。目前國內(nèi)主要是自貢天龍和上海試劑一廠兩家為最大制造商。晨光院的氟橡膠產(chǎn)量已達(dá)到幾千噸，占據(jù)國內(nèi)同行領(lǐng)先位置。較長時(shí)間內(nèi)，晨光院3#硫化劑卻靠外購與其配套銷售。給我院氟膠用戶的使用，帶來諸多不便。因此，開發(fā)氟橡膠3#硫化劑具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

我們對(duì)3#硫化劑的生產(chǎn)工藝、檢測(cè)方法及應(yīng)用進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，確定了合理的配方和工藝條件，可以較好的應(yīng)用于生產(chǎn)。

2 生產(chǎn)工藝及檢測(cè)方法

2.5 工藝流程敘述

將肉桂醛和石油苯加入搪瓷反應(yīng)釜中，然后將融化后的己二胺和苯混合溶解，加入高位槽內(nèi)，開啟夾套冷卻水，開啟攪拌，緩慢滴加己二胺和苯的混合物，并控制反應(yīng)溫度，待反應(yīng)完全后，將其轉(zhuǎn)入結(jié)晶鍋內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶，離心分離出有機(jī)溶劑，然后在旋轉(zhuǎn)真空干燥器內(nèi)干燥，冷卻粉碎后，包裝。

2.5.1 反應(yīng)工序

將一定量的肉桂醛和溶劑加入反應(yīng)釜中，緩慢開啟攪拌，控制攪拌速度在65轉(zhuǎn)/分，通入氮?dú)?，防止肉桂醛氧化變質(zhì)，在另一加料釜中將己二胺和溶劑按一定比列配制好，開啟反應(yīng)釜夾套冷卻水降溫，緩慢滴加己二胺溶液，控制好反應(yīng)溫度在35—40℃，約1.5小時(shí)滴完。滴加完成后，繼續(xù)維持反應(yīng)2小時(shí)。

2.5.2 結(jié)晶工序

反應(yīng)結(jié)束后，溫度較高，繼續(xù)降溫，控制攪拌轉(zhuǎn)速在25轉(zhuǎn)/分鐘，觀察從反應(yīng)釜內(nèi)周邊開始出現(xiàn)微黃色膏狀物，直至全部結(jié)晶析出。

2.5.3 離心工序

待結(jié)晶析出完全后，將其轉(zhuǎn)入離心機(jī)中，使結(jié)晶產(chǎn)品從溶劑及未反應(yīng)的原料中分離出來。

2.5.4 干燥

將結(jié)晶物料轉(zhuǎn)入真空旋轉(zhuǎn)干燥器內(nèi)，在真空條件下，采用程序升溫干燥工藝，脫出其中的剩余的水分和溶劑。整個(gè)干燥時(shí)間約需5小時(shí)。

2.5.5 粉碎

干燥的物料必須經(jīng)過粉碎，顆粒越細(xì)，在橡膠中的分散性能更好，粒徑應(yīng)至少大于200目。因此粉碎也是關(guān)鍵的過程。另外，在粉碎過程中會(huì)產(chǎn)生高溫，還必須對(duì)粉碎機(jī)采取降溫措施。

3 結(jié)果與討論

3.1 溶劑的選擇

選擇溶劑必須是3#硫化劑溶解度小，不參與反應(yīng)，在干燥工序容易揮發(fā)的有機(jī)溶劑。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，從苯、甲苯、二甲苯等溶劑中篩選出苯作為反應(yīng)溶劑最為合適。苯作為惰性溶劑，不與原料和產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，且揮發(fā)度較高，與反應(yīng)生成的水形成共沸物，在干燥過程中，極易蒸發(fā)出來。而甲苯、二甲苯等溶劑屬高沸點(diǎn)溶劑，不利于干燥。3.2 反應(yīng)和結(jié)晶過程中攪拌速度的影響

此反應(yīng)為液液反應(yīng)生成固體結(jié)晶物質(zhì)，攪拌速度對(duì)結(jié)晶粒度有直接的影響，因此，必須選擇合適的攪拌速度。攪拌快，分子運(yùn)動(dòng)速度也加快，反應(yīng)過程中攪拌速度快，有利于物料相互接觸，縮短反應(yīng)時(shí)間。經(jīng)過摸索，反應(yīng)過程中攪拌速度控制在65轉(zhuǎn)/分最為適宜，可以有高的轉(zhuǎn)化率和較短的反應(yīng)時(shí)間。

結(jié)晶過程中，攪拌速度對(duì)二次成核是有影響的，攪拌一般會(huì)破壞結(jié)晶顆粒的成長。攪拌越快，結(jié)晶顆粒變小。同時(shí)還與采用的攪拌形式有關(guān)，工業(yè)結(jié)晶應(yīng)最大限度的減少攪拌對(duì)結(jié)晶的影響，至于攪拌速度，只要達(dá)到結(jié)晶釜內(nèi)晶體顆粒有合適的粒度分布梯度就可以了，在做試驗(yàn)過程中，我們一般是用變頻來找到合適的轉(zhuǎn)速。實(shí)踐證明，結(jié)晶過程中攪拌速度應(yīng)控制在25轉(zhuǎn)/分鐘，可以得到粒徑分布均勻的產(chǎn)品。

3.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)己二胺轉(zhuǎn)化率的影響

在其余工藝條件不變的情況下，探討反應(yīng)時(shí)間對(duì)己二胺轉(zhuǎn)化率的影響。具體結(jié)果見下表。

表2 反應(yīng)時(shí)間的影響

3.7 本工藝生產(chǎn)的3#硫化劑產(chǎn)品的質(zhì)量情況

通過近2年的生產(chǎn)，不斷完善工藝，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到表1的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

3.8 3#硫化劑在氟橡膠中的應(yīng)用情況

我們采用本院生產(chǎn)的同批次F2603氟橡膠，采用通用檢測(cè)配方對(duì)自產(chǎn)3#硫化劑和國內(nèi)部分廠家產(chǎn)品進(jìn)行硫變測(cè)試對(duì)比，硫變結(jié)果如下表。本產(chǎn)品用于氟橡膠加工作為硫化劑，在整個(gè)加工過程中有很好的反應(yīng)活性，所得混煉膠力學(xué)性能好。

從表4中可以看出，產(chǎn)品能夠達(dá)到國內(nèi)廠家的硫變性能，通過重慶君利橡膠廠等廠家應(yīng)用結(jié)果表明，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)水平。

4 結(jié)論

（1）采用惰性氣體保護(hù)，可以防止原材料被氧化，很好的起到保護(hù)作用。

（2）采用程序升溫旋轉(zhuǎn)真空干燥工藝，可以得到高質(zhì)量的產(chǎn)品，干燥的物料外觀顏色淺，便于粉碎。

（3）此方法生產(chǎn)的產(chǎn)品外觀和產(chǎn)物主含量、硫變性能等與國內(nèi)先進(jìn)水平相當(dāng)。

存在的問題及今后努力的方向。

（4）完善分析檢測(cè)手段，研究產(chǎn)品中的雜質(zhì)，并對(duì)它們的來源及對(duì)氟橡膠加工可能影響作進(jìn)一步深入研究。

參考文獻(xiàn)

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