粉末丁腈橡胶的生产现状和发展前景

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2 X% \3 ^7 J3 ?5 `- a1 t5 t粉末丁腈橡胶(PNBR)属于丁腈橡胶(NBR)中的一类。主要用作树脂改性剂，在橡胶并用制品领域占有重要地位。与块状胶相比，由于其粒径小，分散性好，便于与加工助剂或树脂粉掺混后直接挤出或注塑成型，为加工成形的连续化、自动化创造了条件，从而减少了加工设备，节省能耗，减轻了劳动强度。

自上世纪50年代美国Goodrich公司首先开发PNBR成功以来，世界许多公司竞相开发，目前产品牌号很多，应用广泛。兰州化学工业公司合成橡胶厂利用生产NBR的技术条件，采用凝聚法20世纪90年代研制成功PNBR，其后又开发了中试技术，现每年约有200t产品投放市场。笔者对该产品进行了长时间考查，为了促进PNBR生产和应用的发展，本文将对PNBR生产技术和产品应用现状作一介绍。
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1兰化PNBR的生产技术特点及产品介绍

1.1生产工艺及特点
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在低温或高温下进行乳液共聚，得到PNBR专用NBR乳液。将该乳液分段用凝聚剂预凝、絮凝和粉末胶粒球化，同时用特殊的技术将胶粒活性隔离而得PNBR淤浆，再经离心过滤、洗涤脱水、滤饼分散、湿粉干燥和过筛等过程得NPBR产品。利用该工艺建成了200t/a规模的装置，其工艺技术有如下特点：
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! e" K# K- I3 I1 l& B# W8 z1 C(1)改变单体配比、调节剂和终点聚合转化率，可得交联度、腈含量和门尼粘度各不机同的NBR的乳液，故可制得系列PNBR产品。制备交联和半交联型PNBR专用乳液时，聚合转化率高达95%；

(2)凝聚活性隔离成PNBR淤浆时，成粉率高达98%；

+ c$ t& k5 r3 a0 M(3)活性隔离效果好，隔离剂成本低、用量少，产品的橡胶含量高达95%；
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(4)特殊的滤饼分散方法，起到了破碎滤饼、胶料撕碎、隔离剂再分配的多重作用；

(5)专用设备干燥湿粉，提高了换热效率，缩短了热区停留时间，避免了热敏性PNBR因长时间受热而粘附干燥机和过热塑化。
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6 l  v6 {5 g. A- v/ x与PNBR的其他生产工艺相比，本工艺的流程短，设备结构简单、操作方便、能耗低，所得产品杂质少、含胶量高、耐水性好。由于该技术具有的新颖性和创造性，而获中国发明专利。

1.2产品牌号及质量规格
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利用200t/a装置生产的非交联型、交联型和半交联型产品的相应牌号为PNBR-4001、PNBR-4002和PNBR-4003。原胶控制规格：结合丙烯腈质量分数均为37%-40%；凝胶质量分数分别为0-5%、80%-90%、50%-70%；门尼粘度分别为60-80、100-130、60-100。产品粒径分为2个规格：一级品为0.45-1.25mm；优级品粒径不大于0.45mm。利用本技术也曾为用户提供过交联型PNBR-45、PNBR-33和PNBR-26样品，但均未能批量生产投放市场。

8 ?8 V( m& C' @2 M) L; z% v9 P1.3现有装置和产品的水平

生产PNBR的200t/a装置所采用的技术路线虽处于国际先进水平，但由于规模小，除离心工序具有自动控制程序外，其余几乎全是手工操作。不但劳动强度大、劳动生产率低、能耗高，并且受装置水平的制约，产品牌号少，粒径品级也偏少。不但难于满足市场的需要，而且也限制了生产技术的发展和应用领域的开拓。所以，提高装置整体水平应是今后工业技术开发的重点。
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3 n" ]; W1 b' n2 K! q- J2 PNBR的主要用途

自建立装置并开始试产PNBR以来，通过对装置的不断改造和完善，200t/a的规模，累计提供近900t产品投放市场。主要用作树脂改性剂生产橡塑共混制品。
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' V+ H2 ^( V; r  |用其改性聚氯乙烯(PVC)，能提高制品的耐油、耐寒、耐磨、耐压缩永久变形、抗老化、抗温滑、拉伸强度、撕裂强度、伸长率等性能，还能抑制增塑剂的迁移。改性酚醛树脂，能提高制品的韧性、耐磨性、抗冲击强度和伸长率。改性环氧树脂，可提高制品的耐油性、耐屈挠性和粘合强度。改性乙烯-醋酸乙烯树脂(EVA)，可提高制品的剥离强度。

) \% d! r3 ?9 E) B' c* e* I8 S; e兰化产PNBR的主要用途列于表1。

表1兰化PNBR的主要用途
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树脂领域
9 a6 v! T& h) r4 M8 } 制品领域
9 T( \! T+ k$ O. d/ G# j# v 制品名称

5 t* m/ l2 R2 \' h% \( Z改性PVC
+ l) S- m/ A4 J- _! ]: s* E+ ]/ n 薄膜
汽车顶蓬膜、家俱装饰膜、压延膜、雨披、人造革
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/ {% |6 L7 m  t0 s/ G9 Y* l密封条
汽车门窗密封条、窗缝密封条、冰箱门密封条

软管
电线电缆包皮、汽车内饰软片、防冲垫、减振垫
  a: O( o% a4 S2 {$ K% `% b8 c
: @$ }9 y' v6 b* y7 y$ N9 R. ]发泡制品
海绵鞋底、电缆海绵芯、防滑海绵拖鞋、万次印章
  R& e+ k( v; O9 V" w
鞋类
5 y  I# S; u3 O- x 鞋底、鞋筒、胶鞋、透明鞋底
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刹车片
汽车刹车片、火车闸瓦、钻机刹车片、机械制动片

' ?' i" p- W1 O; E) i改性酚醛树脂
4 r3 W' ~1 ^. o$ `. |8 `/ `# A6 I/ F 砂轮
: K$ w. j2 ~1 `# o& J! ]2 B 抛光用树脂砂轮

电仪零件
电器及仪表绝缘零件
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8 u6 `, `; Z7 G! g- A改性环氧树脂
5 h6 k8 `- e. I6 H" z# U# H 胶粘剂
溶剂粘合剂、无溶剂粘合剂
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改性EVA
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7 {7 W. b9 O# W& |( k 屏蔽电缆


由表1可见，刹车片、密封条、薄膜、电线电缆、鞋类等领域用户最多，前4个领域其年耗量分别占总量的20%、30%、15%和20%，鞋类耗量很小，因成本增加，仅出口高档鞋用。
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( }9 [* f' A  ?兰化PNBR投入市场后，引起国内科研和应用单位的关注。现用户已逾百家，应用领域日益拓宽，应用技术不断提高。显然该产品是一种性能优良、经济和社会效益可观的新型合成材料。
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目前国内市场实际年耗PNBR约600t，除兰化提供外，每年尚进口400t，大多为Goodyear公司的ChemigumP83和PSB-A，其结合丙烯腈质量含量均为33%，门尼粘度分别为50-36和72-63，前者属半交联型，后者属交联型。EVA改性约200t/a；环氧树脂改性约5t/a；摩擦制动材料用量估计为1-1.5kt/a。总计年用量可达2kt，实际年耗量和需求量的差异主要是进口产品价格所致。由此可见，发展国产PNBR已是必然趋势。
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3 技术开发的推广应用设想
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7 ]* x  D0 j& P! a" a8 ](1)目前兰化PNBR生产和应用发展的主要因素装置规格小、产量低、产量牌号和品级少。因此，对现有装置来说，应提高自控水平，充分发挥专利技术的特点，扩大晶牌，提高竞争力；

(2)建立3kt/a装置，提高生产规模，以适应市场发展的需求，并通过2kt/a工业试验将PN-BR的开发推向工业化生产。从聚合开始的2kt/a装置(不包括厂房、公用工程和三废处理)，总投资全部贷款，其技术经济评价结果为：投资利税率46.32%，投资利润率35.79%，财务内部收益率31.47%，投资回收期(含建设期)4.72a，贷款偿还期(含建没期)5.57a，经济效益显著；
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(3)通过节能降耗和提高劳动生产率降低产品成本，从而降低销售价格，以此促进产品的市场销售。