本發(fā)明涉及不溶性硫磺的生產(chǎn)領(lǐng)域,具體涉及一種低溫熔融法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù):
不溶性硫磺是一種優(yōu)異的橡膠硫化劑,具有在膠料中分散性好、制品硫化交聯(lián)點(diǎn)均勻的特性,用其硫化的橡膠具有最佳的噴霜性,能有效地預(yù)防膠料焦燒和增進(jìn)橡膠與鋼絲或化纖簾子線的粘合,目前廣泛用作子午線輪胎生產(chǎn)的專用硫化劑。隨著汽車工業(yè)的飛躍發(fā)展,子午線輪胎的施用量增加,不溶性硫磺的需求量也大大增加。因此,不溶性硫磺具有非常廣闊的市場前景。
不溶性硫磺的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是氣化法和高溫液相法,并以二硫化碳浸取提高產(chǎn)品不溶性硫含量。但這兩種方法均沉溺在能耗大、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等缺點(diǎn),同時(shí)用作浸取劑的二硫化碳易燃、易爆、毒性大,使得生產(chǎn)操作十分危險(xiǎn)。為了克服傳統(tǒng)工藝的不足,因此開發(fā)低溫法生產(chǎn)不溶性硫磺具有重要的實(shí)際意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種低溫熔融法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝,在較低溫下即可制備得到高穩(wěn)定性以及高含量的不溶性硫磺。
為實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種低溫熔融法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝,步驟如下:
(1)升溫、聚合:將原料硫磺與穩(wěn)定劑按質(zhì)量比100:0.05-0.07混合均勻后加入至反應(yīng)器中,以5-7℃/min的升溫速率將反應(yīng)器內(nèi)溫度升至125-135℃,保溫15-20min后,再以3-5℃/min的升溫速率將溫度升至240-245℃,保溫20-30min;
(2)淬火:將上述液態(tài)硫磺經(jīng)加壓后噴淋在淬冷液中淬火,所述淬冷液為含有乙醇和溴化鉀的水溶液;
(3)固化:將淬冷液中的不溶性硫磺彈性體取出,于55-60℃下真空干燥4-6h,之后粉碎并過120-140目篩,得不溶性硫磺粗品粉末;
(4)萃取、干燥:將不溶性硫磺粗品粉末倒入萃取劑中進(jìn)行萃取,萃取溫度為40-45℃,所述萃取劑為二硫化碳、四氯乙烯、乙酸乙酯按質(zhì)量比4-6:1-2:0.2-0.5混合而成;萃取后過濾、干燥,得不溶性硫磺精品;
(5)充油:向干燥的不溶性硫磺精品內(nèi)加入填充油,攪拌后得充油型不溶性硫磺。
優(yōu)選地,所述步驟(1)中的穩(wěn)定劑為碘單質(zhì)。
優(yōu)選地,所述原料硫磺與淬冷液的質(zhì)量比為1:8-10,淬冷液溫度為10-15℃。
優(yōu)選地,所述淬冷液中乙醇的質(zhì)量含量為1-3%,溴化鉀的質(zhì)量含量為0.8-1%。
優(yōu)選地,所述步驟(3)中真空干燥的溫度為58℃,干燥時(shí)間為5h。
優(yōu)選地,所述填充油為環(huán)烷基橡膠油或石蠟基橡膠油,
優(yōu)選地,所述不溶性硫磺精品與填充油的比例為5-7:1。
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明嚴(yán)格通過嚴(yán)格控制聚合時(shí)的升溫速率并于合適的溫度下進(jìn)行保溫,最大限度的促使硫磺8元環(huán)斷裂聚合成長鏈高分子聚合物,有效提高了不溶性硫磺的含量。同時(shí),本發(fā)明分別在聚合、淬火、萃取、充油過程中分別加入不同的穩(wěn)定劑并合理設(shè)置穩(wěn)定劑的加入量,使最終制備得到的產(chǎn)品不溶性硫磺含量高,穩(wěn)定性高,分散性好,其中不溶性硫磺含量≥95%,105℃/15min的高熱穩(wěn)定性≥81%,120℃/15min的高熱穩(wěn)定性≥52%。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例,對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1:
一種低溫熔融法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝,步驟如下:
(1)升溫、聚合:將原料硫磺與碘單質(zhì)按質(zhì)量比100:0.07混合均勻后加入至反應(yīng)器中,以7℃/min的升溫速率將反應(yīng)器內(nèi)溫度升至130℃,保溫20min后,再以4℃/min的升溫速率將溫度升至245℃,保溫25min;
(2)淬火:將上述液態(tài)硫磺經(jīng)加壓后噴淋在10℃的淬冷液中淬火(淬冷液質(zhì)量為原料硫磺的10倍),該淬冷液為含有乙醇和溴化鉀的水溶液,其中乙醇的質(zhì)量含量為2%,溴化鉀的質(zhì)量含量為0.8%;
(3)固化:將淬冷液中的不溶性硫磺彈性體取出,于58℃下真空干燥5h,之后粉碎并過140目篩,得不溶性硫磺粗品粉末;
(4)萃取、干燥:將不溶性硫磺粗品粉末倒入萃取劑中進(jìn)行萃取,萃取溫度為45℃,所述萃取劑為二硫化碳、四氯乙烯、乙酸乙酯按質(zhì)量比5:1:0.5混合而成;萃取后過濾、干燥,得不溶性硫磺精品;
(5)充油:向干燥的不溶性硫磺精品內(nèi)加入環(huán)烷基橡膠油(不溶性硫磺精品與環(huán)烷基橡膠油的質(zhì)量比為6:1),攪拌后得充油型不溶性硫磺。
實(shí)施例2:
一種低溫熔融法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝,步驟如下:
(1)升溫、聚合:將原料硫磺與碘單質(zhì)按質(zhì)量比100:0.05混合均勻后加入至反應(yīng)器中,以6℃/min的升溫速率將反應(yīng)器內(nèi)溫度升至125℃,保溫20min后,再以3℃/min的升溫速率將溫度升至245℃,保溫20min;
(2)淬火:將上述液態(tài)硫磺經(jīng)加壓后噴淋在12℃的淬冷液中淬火(淬冷液質(zhì)量為原料硫磺的8倍),該淬冷液為含有乙醇和溴化鉀的水溶液,其中乙醇的質(zhì)量含量為3%,溴化鉀的質(zhì)量含量為0.8%;
(3)固化:將淬冷液中的不溶性硫磺彈性體取出,于60℃下真空干燥4h,之后粉碎并過140目篩,得不溶性硫磺粗品粉末;
(4)萃取、干燥:將不溶性硫磺粗品粉末倒入萃取劑中進(jìn)行萃取,萃取溫度為40℃,所述萃取劑為二硫化碳、四氯乙烯、乙酸乙酯按質(zhì)量比6:1:0.2混合而成;萃取后過濾、干燥,得不溶性硫磺精品;
(5)充油:向干燥的不溶性硫磺精品內(nèi)加入石蠟基橡膠油(不溶性硫磺精品與石蠟基橡膠油的質(zhì)量比為5:1),攪拌后得充油型不溶性硫磺。
實(shí)施例3:
一種低溫熔融法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝,步驟如下:
(1)升溫、聚合:將原料硫磺與碘單質(zhì)按質(zhì)量比100:0.06合均勻后加入至反應(yīng)器中,以6℃/min的升溫速率將反應(yīng)器內(nèi)溫度升至135℃,保溫15min后,再以5℃/min的升溫速率將溫度升至240℃,保溫30min;
(2)淬火:將上述液態(tài)硫磺經(jīng)加壓后噴淋在15℃的淬冷液中淬火(淬冷液質(zhì)量為原料硫磺的9倍),該淬冷液為含有乙醇和溴化鉀的水溶液,其中乙醇的質(zhì)量含量為1%,溴化鉀的質(zhì)量含量為1%;
(3)固化:將淬冷液中的不溶性硫磺彈性體取出,于55℃下真空干燥6h,之后粉碎并過120目篩,得不溶性硫磺粗品粉末;
(4)萃取、干燥:將不溶性硫磺粗品粉末倒入萃取劑中進(jìn)行萃取,萃取溫度為40℃,所述萃取劑為二硫化碳、四氯乙烯、乙酸乙酯按質(zhì)量比4:2:0.3混合而成;萃取后過濾、干燥,得不溶性硫磺精品;
(5)充油:向干燥的不溶性硫磺精品內(nèi)加入環(huán)烷基橡膠油(不溶性硫磺精品與環(huán)烷基橡膠油的質(zhì)量比為7:1),攪拌后得充油型不溶性硫磺。
實(shí)施例4:
一種低溫熔融法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝,步驟如下:
(1)升溫、聚合:將原料硫磺與碘單質(zhì)按質(zhì)量比100:0.05混合均勻后加入至反應(yīng)器中,以7℃/min的升溫速率將反應(yīng)器內(nèi)溫度升至125℃,保溫18min后,再以3℃/min的升溫速率將溫度升至240℃,保溫20min;
(2)淬火:將上述液態(tài)硫磺經(jīng)加壓后噴淋在15℃的淬冷液中淬火(淬冷液質(zhì)量為原料硫磺的9倍),該淬冷液為含有乙醇和溴化鉀的水溶液,其中乙醇的質(zhì)量含量為2%,溴化鉀的質(zhì)量含量為0.8%;
(3)固化:將淬冷液中的不溶性硫磺彈性體取出,于58℃下真空干燥6h,之后粉碎并過140目篩,得不溶性硫磺粗品粉末;
(4)萃取、干燥:將不溶性硫磺粗品粉末倒入萃取劑中進(jìn)行萃取,萃取溫度為40℃,所述萃取劑為二硫化碳、四氯乙烯、乙酸乙酯按質(zhì)量比5:1:0.5混合而成;萃取后過濾、干燥,得不溶性硫磺精品;
(5)充油:向干燥的不溶性硫磺精品內(nèi)加入環(huán)烷基橡膠油(不溶性硫磺精品與環(huán)烷基橡膠油的質(zhì)量比為7:1),攪拌后得充油型不溶性硫磺。
實(shí)施例5:
一種低溫熔融法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝,步驟如下:
(1)升溫、聚合:將原料硫磺與碘單質(zhì)按質(zhì)量比100:0.07混合均勻后加入至反應(yīng)器中,以6℃/min的升溫速率將反應(yīng)器內(nèi)溫度升至130℃,保溫20min后,再以5℃/min的升溫速率將溫度升至245℃,保溫30min;
(2)淬火:將上述液態(tài)硫磺經(jīng)加壓后噴淋在105℃的淬冷液中淬火(淬冷液質(zhì)量為原料硫磺的8倍),該淬冷液為含有乙醇和溴化鉀的水溶液,其中乙醇的質(zhì)量含量為1%,溴化鉀的質(zhì)量含量為0.8%;
(3)固化:將淬冷液中的不溶性硫磺彈性體取出,于60℃下真空干燥6h,之后粉碎并過120目篩,得不溶性硫磺粗品粉末;
(4)萃取、干燥:將不溶性硫磺粗品粉末倒入萃取劑中進(jìn)行萃取,萃取溫度為45℃,所述萃取劑為二硫化碳、四氯乙烯、乙酸乙酯按質(zhì)量比4:1:0.5混合而成;萃取后過濾、干燥,得不溶性硫磺精品;
(5)充油:向干燥的不溶性硫磺精品內(nèi)加入石蠟基橡膠油(不溶性硫磺精品與石蠟基橡膠油的質(zhì)量比為5:1),攪拌后得充油型不溶性硫磺。
以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。