Производство бутадиенстирольного каучука эмульсионной сополимеризацией бутадиена и стирола (номера зачетных книжек от 00 до 29)

 

Сущность процесса. Химическая реакция процесса эмульсионнойполимеризации следующая:

 

n ₁(CH) + n ₂(C₆H₅CHCH₂)→(−CH₅−CH = CH−CH₂−CH₂−CH−) _n

 

|

C₆H₅

 

Молекула дивинилстирольного каучука имеет линейную структуру, молекулярная масса ее находится в пределах 80-100 тыс.

 

Бутадиенстирольный каучук получают различного состава в зависи-мости от соотношения мономеров в эмульсии. Соотношение мономеров может быть следующим по массе: бутадиен − 50-90 %, стирол − 50-10 %.

 

Процент стирола в каучуке указывается на его марке. Например, СКС-30А имеет в своем составе 70 % бутадиена, 30 % стирола и т. д.

 

Кроме того, в состав эмульсии входят (исходя из суммарной массы мономеров): эмульгатор − 0,2-2 %; стабилизатор − 2-5 %; инициатор − 0,1-1,0 %; регулятор степени полимеризации − 4-6 %. Воду и мономеры берут примерно в отношении 1:1.

 

В процессе получения синтетического каучука в него могут добав-лять, кроме вышеуказанных, другие вещества, улучшающие качество кау-чука. Так, например, в латекс могут добавлять 10-17 % машинного масла. При этом получают маслонаполненный каучук (СКС-30АМ). Могут до-бавлять сажу, получая при этом саженаполненный каучук, используемый в резинотехнической промышленности.

 

Поточность технологического процесса видна из упрошенной техно-логической схемы эмульсионной полимеризации бутадиена и стирола, приведенной на рис. 1.

 

Дивинил-ректификат (бутадиен) из емкости 1 и стирол-ректификат из емкости 2 насосами в требуемой пропорции подают в смеситель 3. По-сле интенсивного перемешивания мономеры закачивают в напорный бак 4.

 

В смесителе 5 готовят водную фазу, заливая в него очищенную воду, водный раствор некаля (алкилнафталинсульфокислота), олеиновую кисло-ту и едкий натр для ее омыления. Смесь мономеров и водную фазу в пр о-порции 1:1 непрерывно подают в первый аппарат 6 полимеризационной батареи, которая состоит из 12-20 полимеризаторов, включенных последо-вательно и соединенных между собой переточными трубами. Из первого аппарата эмульсия перетекает во второй и так проходит все аппараты.

 

В первый, четвертый и восьмой полимеризаторы вводят инициатор − 4 %-ный водный раствор персульфата калия или (чаще всего) раствор ги-периза (гидроперекись изопропилбензола) в эмульгаторе. Во второй, пя-тый и девятый полимеризаторы подают раствор регулятора (5 %-ный вод-ный раствор дипроксида). По мере прохождения водной эмульсии через каждый полимеризатор степень превращения мономеров возрастает при-мерно на 5 %, так что суммарная степень полимеризации достигает 55-60 %.

 

Каждый полимеризатор представляет собой цилиндрический сосуд емкостью от 8 до 20 м³ с мешалками и рубашкой. Внутри полимеризато-ров расположены дополнительные поверхности охлаждения в виде змееви-

 

 

ков. Температуру в полимеризаторах поддерживают от 50 до 0 ^оС (в зави-симости от марки каучука).

 

Латекс, полученный из последнего полимеризатора и содержащий до 55 % полимера, после стабилизации неозоном Д (негорючее вещество) направляют в сборник 7, в котором давление снижают до 0,02-0,04 МПа изб., а затем в сборник 8, в котором давление еще меньше. При этом из ла-текса выделяют основное количество незаполимеризовавщегося дивинила, пары которого вакуум-насосами 9 и 10 подают в конденсатор 11, в ко-тором бутадиен сжижают при давлении 0,4 МПа (4 атм) и вновь использу-ют в производстве.

 

Из сборника 8 латекс поступает в отпарную тарельчатую колонну 12, работающую под вакуумом. В этих условиях из латекса отгоняют пары ос-тавшегося дивинила, стирола и воды. Пары стирола и воды поступают В конденсатор 13, неконденсирующиеся пары из сепаратора 15 поступают в конденсатор 11. Стирол, поступивший из сепаратора 15, отделяют от во-ды в сепараторе 14 и направляют вновь в производство.

 

Из нижней части колонны 12 получают освобожденный от мономеров (дегазированный) латекс, который насосом подают на узел коагуляции, ку-да одновременно с ним поступает раствор хлористого кальция и 10 %-ный раствор уксусной кислоты. Коагулированный латекс непрерывно направ-ляют на лентоотливочную машину, отжимают от воды и уплотняют пресс-вальцами. Затем влажную каучуковую ленту подают в паровые сушилки на сушку до влажности 1 %. Лента каучука из сушилки проходит ряд валь-цев. При этом ее опудривают, наматывают в рулоны по 50-100 кг каждый и направляют на склад готовой продукции.

 

Студенты, у которых номер зачётной книжки имеет две последние цифры от 00 до 09, должны брать данные по аппаратам и помещениям в табл.1.

 

Студенты, у которых номер зачётной книжки имеет две последние цифры от 10 до 19, должны брать данные по аппаратам и помещениям в табл. 2.

 

Студенты, у которых номер зачётной книжки имеет две последние цифры от 20 до 29, должны брать данные по аппаратам и помещениям в табл. 3.

 

4.2. Цех 4.2. Цех окраски изделий с краскоприготовительным отделением (номера зачётных книжек от 30 до 49)

 

Окрасочный цех автомобилестроительного и тракторостроительного заводов предназначен для окраски и сушки металлических деталей машин. Перед окраской поверхность окрашиваемых деталей очищают от коррозии и обезжиривают. Необходимое количество лакокрасочного материала при-готавливается в краскоприготовительном отделении цеха путем разбавле-ния полуфабрикатов эмалей растворителем 646 при окраске автомобиль-ных деталей и растворителем Р-5 при окраске тракторных деталей.

 

Для окраски автомобильных деталей используется эмаль ХВ-16, серо-

голубая (ТУ 6-10-1301−78). Состав, % от массы: сухой остаток 25,5; лету-чая часть: бутилацетат 10, ацетон 28, толуол 20, ксилол 42. Темпера-тура вспышки менее -2 °С (о. т.); температура самовоспламенения 541°С; температурные пределы распространения пламени: нижний -7 °С, верхний 19 °С.

 

Для окраски тракторных деталей используется эмаль НЦ-132П (свет-ло-серая). Состав, % от массы: сухой остаток 35,5; летучая часть: бутил-ацетат 12,5, этилацетат 7, ацетон 5, изобутанол 20,5, этанол 40. Температу-ра вспышки -1 °С (з. т.), 10 °С (о. т.); температура воспламенения 10 °С, температура самовоспламенения 395 С.

Технологические процессы приготовления готового состава красок, а также процессы подготовки деталей, их окраска и сушка одинаковы как на автомобильном, так и на тракторном заводах. Поэтому ниже приведена схема (рис. 2) и дано описание технологического процесса, общего для це-ха окраски автомобильных и тракторных деталей.

 

Процесс приготовления краски заключается в следующем.В крас-

коприготовительное отделение цеха насосом 1 подается необходимое ко-личество растворителя, которое отмеривается мерником 2 и сливается в лопастный аппарат-растворитель 3. Одновременно в аппарат-растворитель 3 из емкости (мерника) 4 подается эмаль ХВ-16 или эмаль НЦ-132П.

В аппарате 3 при непрерывной работе мешалки и при подогреве его горячей водой (до температуры 40 °С на автомобильном заводе и до 50 °С на тракторном заводе) происходит растворение и разбавление полуфабри-ката до требуемого готового состава эмали. Приготовленная эмаль из ап-парата 3 забирается центробежным насосом 5, продавливается для очистки от твёрдых частичек через фильтр 6 и поступает в расходные емкости 7. Из емкостей 7 эмаль поступает в циркуляционную линию, в которой она непрерывно циркулирует за счет работы насоса 8 по кольцевой линии 9 до окрасочной камеры 12 и обратно.

 

Процесс окраски и сушки деталей. Подлежащие окраске металличе-

 

ские детали поступают из соседних цехов в помещение цеха окраски. Здесь детали навешивают на конвейер 10 и он доставляет их в камеру для механической и химической очистки от грязи и коррозии и для обезжири-вания (на схеме не показана). Химическая очистка осуществляется слабы-ми водными растворами фосфорной кислоты и ПАВ (поверхностно-активных веществ).

После очистки и промывки деталей водой конвейер доставляет их в камеру сушки обезжиренных деталей (на схеме не показана). Очищенные и высушенные детали поступают в окрасочную камеру 12 через открытые проемы в торцовых стенах. Камера имеет два рабочих места для окраски изделий пистолетом-краскораспылителем (пульверизатором). К каждому пульверизатору по гибкому рукаву 13 подводится эмаль от циркуляцион-

 

ного кольца	9,а по отдельному рукаву−сжатый воздух.Производитель-
ность пульверизатора, диаметр краскоподводящего шланга	и давление
в шланге приведены в табл. 4 и 5. Окрасочная камера имеет вытяжную
вентиляцию. Отсасываемый воздух при выходе из камеры	очищается
от частичек краски, проходя через гидрофильтр.
Размеры	окрасочной камеры, производительность	пистолетов-

распылителей и все другие данные приведены в табл. 4 и 5. Стены окра-сочной камеры очищаются от осевшей эмали медными скребками раз в не-делю, после каждой рабочей смены. После окраски детали поступают на сушку в сушильную камеру 14. Сушильная камера терморадиационного типа с электро- или газообогревательными закрытыми панелями. Макси-мальная температура обогреваемой поверхности панели в камере авто-

 

мобильного завода 300 °С, в камере тракторного завода − 400 °С. Сушильная камера имеет вытяжную вентиляцию. Объем камеры

и общая площадь одновременно высушиваемых деталей указаны в табл. 5. При сушке окрашенной поверхности автомобильных деталей выделяются пары ЛВЖ, входящих в эмаль ХВ -16 и растворитель 646, а при сушке тракторных деталей выделяются пары ЛВЖ, входящих в эмаль НЦ-132П

 

и растворитель Р-5. Высушенные детали конвейером подаются на разгру-зочную площадку и далее отвозятся тележками в сборочные цехи. Уст-ройство и работа сушильной камеры описаны в гл. 20 учебника [1]. Разме-ры помещений цеха приведены в табл. 4 и 5.

Смеситель-растворитель 3, баки готовой эмали 7, насос циркуляцион-ный размещены в отдельном помещении. Доставка эмали в красконагне-тательные баки цеха окраски производится централизованно по трубопро-воду. Вместимость красконагнетательных баков 0,1 м³, они установлены около окрасочных камер.

 

Студенты, у которых номер зачетной книжки имеет две последние

цифры от 30	до 39,	должны брать данные по аппаратам и помещению
в табл. 4.
Студенты, у которых номер зачетной книжки имеет две последние
цифры от 40	до 49,	должны брать данные по аппаратам и помещению
в табл. 5.

 

 

4.