年產(chǎn)10萬噸丁苯橡膠聚合工段工藝設(shè)計 開題報告

1、 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目年產(chǎn)10萬噸丁苯橡膠聚合工段工藝設(shè)計學(xué) 院化學(xué)與材料工程 專 業(yè) 高分子材料與工程班級學(xué) 號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師開題日期2015-4-105年產(chǎn)10萬噸丁苯橡膠聚合工段工藝設(shè)計開題報告 一、選題的背景與意義：（一）課題研究來源丁苯橡膠（SBR) ，又稱聚苯乙烯丁二烯共聚物，廣泛用于輪胎、膠帶、膠管、電線電纜、醫(yī)療器具及各種橡膠制品的生產(chǎn)等領(lǐng)域，是最大的通用合成橡膠品種，也是最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的橡膠品種之一。SBR一般有溶液自由基共聚或乳液自由基共聚合成。溶液聚合實際生產(chǎn)中應(yīng)用較少，世界上SBR生產(chǎn)能力中約87%使用乳液聚合。乳液聚合中又分為高溫乳液聚合和低溫乳液聚合

2、，高溫乳液聚合所得丁苯橡膠性能較差，低溫乳液聚合所得的SBR有較高的耐磨性和很高的抗張強(qiáng)度并且具有良好的加工性能，此次設(shè)計采用低溫乳液聚合法制備SBR。 （二）課題研究的目的通過本課題的探究討論，通過對制得的丁苯橡膠的性能測試和表征，改善確定丁苯橡膠的性能。使其在輪胎、膠帶、膠管、電線電纜、醫(yī)療器具及各種橡膠制品的生產(chǎn)等領(lǐng)域，得到更廣泛的應(yīng)用。（三）課題研究的意義 當(dāng)前SBR的生產(chǎn)面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。比如生態(tài)環(huán)境的惡化，潛在替代品的市場競爭，資源的進(jìn)一步優(yōu)化配置，能量的合理充分利用，生產(chǎn)過程的優(yōu)化和高效率，生產(chǎn)和使用效率的提高，應(yīng)用技術(shù)和市場開拓等，都在不同程度上影響著SBR的進(jìn)一步發(fā)展，在上述問

3、題中仍有大量工作要做，更需要花大力氣進(jìn)行研究。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：（一）國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國現(xiàn)有4套ESBR生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)的ESBR有一般類和特殊類兩大品種，其中一般類品種為1500和1700兩大系列，前者包括1500,1502，和1503 3個牌號，后者包括1712,1706 5和1778 3個牌號；特殊類品種為HS SBR（相當(dāng)于日本的HS860），尚未形成系列。包括充油膠只有8種，SBR1600，SBR1800充油炭黑母煉膠尚屬空白，目前國內(nèi)橡膠加工業(yè)需要的檔次較高的牌號還不能生產(chǎn)。（二）國外研究現(xiàn)狀 國外SBR品種有十大系列，上千個牌號。高溫ESBR 40種，低溫ESBR 80種，炭黑母

4、煉膠 60多種，充油膠50多種，充油充炭黑膠140多種，高苯乙烯橡膠70多種。相比之下，我國SBR研究還處于相對落后狀態(tài)，國外能生產(chǎn)的10個通用品級系列中，我國僅能生產(chǎn)兩個系列，即使是這兩個系列，我們能生產(chǎn)的牌號也為數(shù)較少。三、課題研究內(nèi)容及創(chuàng)新：（一）課題研究內(nèi)容1. 丁苯橡膠的制備及發(fā)展現(xiàn)狀 丁苯橡膠的制備方法主要有溶液聚合法和乳液聚合法。溶液聚合在實際生產(chǎn)中應(yīng)用較少，高溫乳液聚合所得丁苯橡膠性能較差，在實際生產(chǎn)中多采用低溫乳液聚合法生產(chǎn)丁苯橡膠。全球丁苯橡膠市場明顯地依賴于他們的最終用途行業(yè)。預(yù)計亞太地區(qū)將主宰這一市場，對丁苯橡膠日益增長的需求在于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是在輪胎、鞋類和建筑

5、行業(yè)，亞太和北美市場在未來五年內(nèi)估計將會有不斷上升的增長。全球丁苯橡膠市場的關(guān)鍵參與者是陶氏化學(xué)公司(美國)、朗盛公司(德國)、Synthos公司(波蘭)、固特異輪胎及橡膠有限公司(美國)、亞什蘭公司(美國)、諾瓦化學(xué)公司(加拿大)、Trinseo公司(美國)、Versalis公司(意大利)、臺灣化學(xué)和纖維公司(臺灣)、錦湖石化有限公司(韓國)等。當(dāng)前全球丁苯橡膠市場的市值(2014年)約為132.45億美元,預(yù)計到2019年將達(dá)到161.1億美元,從2014年到2019年將以3.3%的復(fù)合年增長率增長。高需求的行業(yè),如輪胎、鞋類、建筑、聚合物改性、粘合劑和其他行業(yè)，將增加丁苯橡膠的整體消費2

6、. 聚合制備高分子量丁苯橡膠的最佳工藝配方探討本研究通過改變單一變量（溫度、單體配比、乳化劑用量等）來研究在各個變量不同時的性能，并對其進(jìn)行對照比較，從而獲得最好的工藝配方。3. 丁苯橡膠結(jié)構(gòu)對性能的影響，如下所示：1）苯乙烯的含量 含量增加，硬度，模量都會增加，彈性降低，耐低溫性能下降，在空氣中老化性能增加，SSBR磨耗指數(shù)下降。2）ESBR與天然橡膠對比 丁苯橡膠的介電性能要好，它的彈性，耐磨性，抗老化性都要超過天然橡膠，耐酸性，耐堿性與天然橡膠相似，但是大分子中含有苯環(huán)，滯后損失大，動態(tài)變形時發(fā)熱量大，由制造的輪胎使用壽命短。9） 紅外光譜對苯丙乳液結(jié)構(gòu)的表征。（二）課題創(chuàng)新 本研究的丁

7、苯橡膠是以丁二烯苯乙烯為單體，采用低溫乳液聚合法制備。但是僅以丁二烯苯乙烯為單體的傳統(tǒng)ESBR產(chǎn)品越來越多地受到NR和SR新品種尤其是SSBR的挑戰(zhàn)，愈來愈難適應(yīng)日益高速發(fā)展的橡膠加工業(yè)的使用要求，應(yīng)花大力氣并有所創(chuàng)新地研發(fā)類似羧基丁苯，預(yù)交聯(lián)丁苯等第3，第4單體共聚改性ESBR新品種及其與之相適應(yīng)的聚合配方與工藝。四、課題的研究方法五、研究計劃及預(yù)期成果：天數(shù)任務(wù)內(nèi)容備注1天接受畢業(yè)論文任務(wù)書論文動員5天查閱文獻(xiàn)及資料，完成畢業(yè)論文的文獻(xiàn)綜述部分階段檢查5天設(shè)計實驗方案，完成開題報告階段檢查15天丁苯橡膠的制備階段檢查15天丁苯橡膠與天然橡膠性能對比階段檢查7天改性丁苯橡膠聚合工藝，探索新的

8、聚合方法階段檢查1天綜合文獻(xiàn)綜述及各部分研究報告，完成畢業(yè)論文1天進(jìn)行小組預(yù)答辯及論文修改1天畢業(yè)答辯，成績上報論文提交 能夠通過本課題的探究討論，確定生產(chǎn)丁苯橡膠的最佳制備方法，并對制備的丁苯橡膠進(jìn)行性能檢測，希望制備的丁苯橡膠為淺黃褐色彈性，并且所得丁苯橡膠的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率較高，并使其硬度，模量，彈性，抗老化性，耐磨損性，加工性能等各種性能良好，滿足工業(yè)需求。六ss、參考文獻(xiàn)：1吳指南. 基本有機(jī)化工工藝學(xué)M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2010.2馬連湘. 化工設(shè)備算圖手冊M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003.3李多民. 化工過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M. 北京: 中國石化出版社, 2006.4 湯金石. 化工過程及設(shè)備課程設(shè)計M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1998.5馬江權(quán), 冷一欣. 化工原理課程設(shè)計M. 北京