[發明專利]一種多釜串聯制備環氧化天然橡膠的裝置及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011433593.2
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN114621364B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 張立群;宋維曉;盧詠來;吳曉輝;丁小芳;王梓軒
• 申請（專利權）人: 北京化工大學;海南天然橡膠產業集團股份有限公司
• 主分類號: C08C19/06
• 分類號: C08C19/06;B01J19/00;B01J19/02;B01J19/18
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 趙宇

本發明涉及一種多釜串聯制備環氧化天然橡膠的裝置及其制備方法和應用，裝置包括依次串聯的三個罐體：第一反應罐體、第二冷卻罐體和第三凝固罐體。該裝置為安全性高，耐腐蝕、控溫效果好的天然橡膠膠乳環氧化的反應裝置，利用該裝置可以控制反應溫度在設定溫度的±3℃范圍內，并且在反應結束后可以實現快速凝固。

技術領域

本發明涉及橡膠制備領域，具體涉及一種多釜串聯制備環氧化天然橡膠的裝置及其方法應用。

背景技術

天然橡膠具有高彈性、高定伸強度、良好的絕緣性、可塑性、抗撕裂性和耐磨性，還能與其他材料產生較好的粘合力，并且還具有“拉伸結晶”的特性，種種優點決定了天然橡膠成為了一種綜合性能優異的彈性體，并廣泛用于交通運輸、國防軍工、醫療衛生、航空航天等各行各業，是一種應用最廣的、綠色可再生的通用橡膠。然而天然橡膠是一種非極性結構的橡膠，這導致其耐溶劑性、耐老化性、抗濕滑性、氣密性等性能較差，進一步限制了其廣泛應用。通過化學方法對其分子鏈上的雙鍵進行改性，能夠有效提升天然橡膠的性能，拓展其應用，增加其產品附加值。

在天然橡膠的各種改性方法中，天然橡膠的環氧化改性是其中最具潛力和應用價值的方法。通過環氧化改性，天然橡膠分子鏈上的部分雙鍵被極性的環氧鍵無規取代，一方面保留了天然橡膠自身的優異性能，另一方面又增加了天然橡膠的極性、提高了其玻璃化轉變溫度，從而使其耐溶劑性、氣密性以及抗濕滑性等性能得到大幅度改善，可以用作汽車外胎、高性能載重輪胎、阻尼減震材料和自行車內胎等，且可與PVC、NBR等材料復合。

現有技術中制備環氧化天然橡膠的反應裝置只用一個反應釜，反應裝置為一個攪拌裝置的大型反應釜外接一個冷卻水控溫機組，在反應完畢后，將膠乳從反應釜中放出，轉移到加熱池中進行絮凝并且在膠乳轉移過程中并未設有冷凝裝置來終止反應。

國內外許多研究機構都對環氧化天然橡膠的制備、結構與性能、應用等進行了詳盡的研究。現在泰國和馬來西亞都有工業級的環氧化天然橡膠商品應用在高性能輪胎胎面膠上，并進一步出口到全球。但目前國內仍然沒有工業級的環氧化天然橡膠生產線，主要是因為環氧基團開環反應對溫度較為敏感，環氧化天然橡膠生產過程中對溫度控制要求較高，反應體系黏度會隨反應時間延長而升高，不僅降低熱傳遞效率，還有可能導致反應自動加速，存在破乳的危險，而且使用過氧甲酸作為氧化劑，對設備防腐蝕要求高，普通反應釜雖然導熱性強，但不耐腐蝕，而耐腐蝕材質的反應釜熱量傳遞效率又較差，導致環氧化天然橡膠生產過程中精確控溫來抑制開環副反應與生產設備的耐腐蝕無法做到較好的協調均衡。因此，亟待開發綜合性能優異的制備環氧化天然橡膠的裝置。

發明內容

針對現有技術中環氧化天然橡膠的制備裝置對溫度控制、防腐蝕性要求較高等問題，本發明提供一種多搪瓷釜串聯制備環氧化天然橡膠的裝置，該裝置為安全性高，耐腐蝕、控溫效果好的天然橡膠膠乳環氧化的反應裝置，利用該裝置可以控制反應溫度在設定溫度的±3℃范圍內，并且在反應結束后可以實現快速凝固。

本發明的目的之一是提供一種多搪瓷釜串聯制備環氧化天然橡膠的裝置，根據反應不同階段和需要，裝置各釜的溫度和攪拌槳的類型、轉速均有所調整，不僅滿足了罐體耐腐蝕的要求，還最大化實現了對反應溫度的控制。

為了實現上述目的之一，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明所述的一種多搪瓷釜串聯制備環氧化天然橡膠的裝置，包括依次串聯的三個罐體：第一反應罐體、第二冷卻罐體和第三凝固罐體。

上述技術方案中，所述第一反應罐體上設置進料口和出料口，其出料口與第二冷卻罐的進料口相連，第二冷卻罐的出料口與第三凝固罐體的進料口相連。

上述技術方案中，所述第一反應罐體和第二冷卻罐體的進料口設置于罐蓋上，出料口均設置于罐底；第三凝固罐體的進料口設置于罐體側壁上部。