Page 69 - 《橡塑技术与装备》2022年9期

理论与研究 王菲 等·低温乳液技术合成丁腈橡胶及其性能研究（一）聚合部分

邵 A 硬度测试 ：室温下用硬度测试仪进行测试， 门尼黏度受到很多因素的影响，如反应时间、温度等。
参照国标 GB531—92。 温度上升加快了反应速度，在反应时间相同的情况下，
其他测试类型均为常见测试。 相当于提高了反应程度，同时温度的升高可能会导致
NBR 分子链之间产生部分的交联键。工厂中由于存在
2 结果与讨论 温度连锁系统，只能将温度在 ±3 ℃变化，取 10 h 试
2.1 两种乳化体系对乳液聚合过程固体含量 样结果作为对比，表 3 为温度对两种乳化体系门尼黏
的影响 度的影响。
在聚合的过程中，丙烯腈和丁二烯进行无规共聚， 表 3 两种体系下固含量的变化过程
游离在乳液中的两种单体越来越少，因此利用产品的 温度变量 /℃ -2 -1 0 1 2
A 门尼 83.0 83.5 84.0 84.5 85.0
固体含量表征产品的聚合程度，同时能够反应聚合的 B 门尼 84.0 84.5 85.0 85.6 86.0
过程。
从表中可以看出，温度对最终产品的门尼黏度影
将取样容器中提前加入阻聚剂邻苯二酚，邻苯二
响是很大的，温度每上升 1 ℃，AB 两种体系的门尼
酚能立刻终止自由基，防止在取样后产品继续反应，
黏度上升 0.5 左右，根据阿伦尼乌斯方程，温度每上
取 2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、14 h 各 10 mL 乳 液，
升 10 ℃，反应速度提升一倍，当温度上升或者下降时，
加入破乳溶剂异丙酮，然后放入干燥箱中进行干燥，
NBR 乳液中每一个单体小液滴的反应速度都响应的加
干燥温度 80 ℃，干燥时间 24 h，最后剩余的固体为
快，从而导致 NBR 整体的分子量提高，在宏观性能上
聚合的高分子和部分不能发挥物质。
表现为门尼黏度的上升。
最后得到链烷烃类聚合体系（体系 A）、苯类聚合
2.3 不同聚合时间对两种体系门尼黏度的影
体系（体系 B），两种体系下固含量随时间的变化过程，
响
见表 2 ：
要想使体系中所有的单体都反应完全，所需要
表 2 两种体系下固含量的变化过程
时间 /h 2 4 6 8 10 14 的时间很很长的，同时随着反应时间的增加，聚合反
A 固含 /% 9 12 17 23 25 26 应釜中的单体的转化率越来越高，它们的门尼黏度也
B 固含 /% 8 10 19 26 27 27
会响应的发生变化，表 2~3 为不同取样时间对两种体
从表中可以看出，随时间的增加，两种体系的固 系门尼黏度的影响 ：
含逐渐增加，14 h 时 A 体系的固含为 26%，B 体系的 表 4 不同聚合时间对两种体系门尼黏度的影响
聚合时间 /h 6 8 10 12
固含量为 27%，从结果上看，两种体系的固含相近。
A 门尼 65.0 74.0 84.0 88.0
由于前 2 h，体系中存在着大量的气体，丁二烯 B 门尼 66.0 77.0 85.0 87.0
属于爆炸性危险气体，同时反应釜中压力较大，在操
从表中可以看出，聚合时间能够影响门尼黏度，
作的过程中具有一定的危险性，因此从 2 h 开始取样，
随着聚合时间的增加，两种体系的门尼黏度都发生了
实验得知，2 h 时 A 体系的固体含量为 9% 而 B 体系
明显的提高，其中 A 体系的门尼黏度 6 h 为 65，经过
的固体含量为 8%，说明 A 体系的反应速度快于 B 体
4 h 后门尼黏度增加了 23 变为 88，B 体系的门尼黏度
系，同时随着和时间的增加，两种体系在 4~8 h 的固
6 h 为 66，经过 4 h 后门尼黏度增加了 21 变为 87。
含量猛增，A 体系固含量的变化为 11%，B 体系的固
结果表明，我们可以通过控制反应时间或者反应
含量变化为 16%，说明 B 体系在反应过程中反应速率
温度来控制门尼黏度，但实际过程中往往更加复杂。
较快，在 8 h 时几乎完成了反应，而 A 体系反应速度
最后，利用两种体系低温乳液聚合技术，成功制
较慢，在 10 h 时才几乎完成反应。值得注意的是，实
备出了 4 种牌号的 NBR 橡胶，详情及分析见该团队系
际操作中为了控制 NBR 分子链之间不产生交联，同时
类论文。
为了提升效率，将转化率控制在一定的水平，例如两
种体系控制最终转化率在 90% 左右。
3 结论
2.2 温度对两种乳化体系门尼黏度的影响
（1）简述了低温乳液聚技术制备 NBR 的基本原
门尼黏度是橡胶加工的重要指标，在橡胶合成中，
理和工厂过程控制。

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