本發(fā)明涉及橡膠膠乳化工技術領域，具體地說是一種改性石墨烯丁腈橡膠膠乳及其生產工藝。

背景技術：

一般的，傳統(tǒng)工藝生產的石墨烯丁腈橡膠膠乳，其粒徑大小不在同一大小范圍，其流動性不佳，粘度不穩(wěn)定，其機械穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性不能達到所預期的程度，其韌性、粘結強度也不能很好的保證。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術任務是解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種改性石墨烯丁腈橡膠膠乳及其生產工藝。

本發(fā)明的技術方案是按以下方式實現(xiàn)的，該改性石墨烯丁腈橡膠膠乳是以丁二烯和丙烯腈為主要單體，加入石墨烯，采用不飽和羧酸，并輔以多雙鍵型交聯(lián)單體和/或其他功能單體，進行聚合反應獲得產品，聚合時采用復合乳化體系，即反應型乳化劑和少量陰離子乳化劑，過硫酸鹽為引發(fā)劑，烷基硫醇為分子量調節(jié)劑，以及其它助劑，提高轉化率。

聚合反應所使用的丁二烯、丙烯腈或其他反映初始物的液體均采用超聲波均化器或高壓均質機分散，形成50～500nm的穩(wěn)定的細乳液，然后滴加到反應釜中反應。

改性石墨烯丁腈橡膠膠乳的生產工藝，該工藝采用丁腈橡膠膠乳做種子的乳液聚合工藝，工藝流程分為罐區(qū)流程、配料工序、聚合工序、降溫工序四部分；

（1）罐區(qū)流程

a、丁二烯輸送至丁二烯儲罐；

b、丙烯腈輸送到丙烯腈儲罐儲存；

（2）配料工序

a、丁二烯從儲罐，經丁二烯泵輸送到丁二烯堿洗罐，堿洗后壓到丁二烯水洗罐，水洗后壓到丁二烯計量罐備用；

b、丙烯腈從丙烯腈儲罐經丙烯腈泵輸送到丙烯腈高位槽，然后自流到丙烯腈計量罐備用；

c、十二烷基苯磺酸鈉與軟水在十二烷基苯磺酸鈉配料罐中混合后，自流到十二烷基苯磺酸鈉計量罐備用；

d、叔十二烷基硫醇經硫醇液下泵輸送到硫醇罐，然后自流到硫醇計量罐備用；

e、過硫酸鉀、石墨烯、添加劑、氫氧化鉀分別在各自的配料罐與軟水定量混合后，備用；

（3）聚合工序

a、加料：聚合釜通氮氣置換后，抽真空至-0.08mpa，開始加料，依次加入定量的乳化劑十二烷基苯磺酸鈉水溶液、甲基丙烯酸、丙烯腈、石墨烯、硫醇、引發(fā)劑、純水，通氮氣置換兩次，然后一次性加入定量的處理后的丁二烯；

b、聚合：開啟攪拌，聚合釜升溫至30℃，此時聚合釜壓力0.4mpa，開始反應，維持聚合釜溫度30～35℃，反應10小時，然后聚合釜升溫到60～70℃，反應7小時，聚合釜內聚合干物質達45%以上，反應后釜內壓力約0.04mpa，放空后，加氮氣壓料至降溫釜；

（4）降溫工序

降溫釜內抽真空-0.06mpa，降溫兩小時，降溫釜降溫到30℃，加氫氧化鉀水溶液調ph8～9，補加入助劑，取樣化驗合格后，轉入產品罐或產品池。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比所產生的有益效果是：

該改性石墨烯丁腈橡膠膠乳是丁二烯、丙烯腈、甲基丙烯酸和石墨烯等材料的反應聚合物，是丁腈橡膠膠乳的改性品種。反應單體的用量分別為：丁二烯25-30份、丙烯腈15-20份、甲基丙烯酸3-5份、石墨烯0.5-1份、一段反應溫度為28-40℃，二段反應溫度為50-60℃。由于引入了羧基、石墨烯,同時含有c=c雙鍵,可通過多種方式進行交聯(lián)硫化,如硫磺硫化、過氧化物硫化、羧基脫水交聯(lián)、胺類硫化、環(huán)氧化合物硫化、二異氰酸酯硫化、輻照硫化,從而獲得各種優(yōu)良性能,且優(yōu)于普通丁腈橡膠膠乳。

改性石墨烯丁腈橡膠橡膠比普通丁腈橡膠膠乳擴大了應用范圍，廣泛應用于航空航天、化工、汽車、石油開采、電線電纜、印刷、食品包裝和紡織等領域，尤其適用于手術手套，避孕套，其產品拉伸強度為普通丁腈橡膠膠乳制品的1.5倍，確保了安全性可靠性。

生產過程中滴加的原料，采用超聲波均化器或高壓均質機分散，形成50～500nm的穩(wěn)定的細乳液，然后滴加到反應釜中。用該方法生產的石墨烯丁腈橡膠膠乳，粒徑大小為110～130nm，流動性好，粘度適中，跟普通丁腈橡膠膠乳相比，具有優(yōu)良的機械穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，韌性、粘結強度大大提高，其制品具有優(yōu)異的耐油、耐化學、耐磨等特點。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的反應主方程式；

附圖2是本發(fā)明的工藝流程框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的改性石墨烯丁腈橡膠膠乳及其生產工藝作以下詳細說明。

如附圖所示，本發(fā)明的改性石墨烯丁腈橡膠膠乳是以丁二烯和丙烯腈為主要單體，加入石墨烯，采用不飽和羧酸，并輔以多雙鍵型交聯(lián)單體和/或其他功能單體，進行聚合反應獲得產品，聚合時采用復合乳化體系，即反應型乳化劑和少量陰離子乳化劑，過硫酸鹽為引發(fā)劑，烷基硫醇為分子量調節(jié)劑，以及其它助劑，提高轉化率。

聚合反應所使用的丁二烯、丙烯腈或其他反映初始物的液體均采用超聲波均化器或高壓均質機分散，形成50～500nm的穩(wěn)定的細乳液，然后滴加到反應釜中反應。

該工藝采用丁腈橡膠膠乳做種子的乳液聚合工藝，工藝流程分為罐區(qū)流程、配料工序、聚合工序、降溫工序四部分；

（1）罐區(qū)流程

a、丁二烯槽車與卸車鶴管連接后，利用壓縮機把丁二烯儲罐內氣相壓縮至0.7mpa，將槽車內丁二烯壓至丁二烯儲罐，或者利用丁二烯卸車泵，將槽車內丁二烯輸送至丁二烯儲罐，完成卸車；

b、丙烯腈從槽車經丙烯腈泵輸送到丙烯腈儲罐儲存；

（2）配料工序

a、丁二烯從儲罐，經丁二烯泵輸送到丁二烯堿洗罐，堿洗后壓到丁二烯水洗罐，水洗后壓到丁二烯計量罐備用；

b、丙烯腈從丙烯腈儲罐經丙烯腈泵輸送到丙烯腈高位槽，然后自流到丙烯腈計量罐備用；

c、十二烷基苯磺酸鈉與軟水在十二烷基苯磺酸鈉配料罐中混合后，自流到十二烷基苯磺酸鈉計量罐備用；

d、叔十二烷基硫醇經硫醇液下泵輸送到硫醇罐，然后自流到硫醇計量罐備用；

e、過硫酸鉀、石墨烯、添加劑、氫氧化鉀分別在各自的配料罐與軟水定量混合后，備用；

（3）聚合工序

a、加料：聚合釜通氮氣置換后，抽真空至-0.08mpa，開始加料，依次加入定量的乳化劑十二烷基苯磺酸鈉水溶液、甲基丙烯酸、丙烯腈、石墨烯、硫醇、引發(fā)劑、純水，通氮氣置換兩次，然后一次性加入定量的處理后的丁二烯；

b、聚合：開啟攪拌，聚合釜夾套通熱水使聚合釜內升溫至30℃，此時聚合釜壓力0.4mpa，開始反應，通冷凍水維持聚合釜溫度30～35℃，反應10小時，然后聚合釜升溫到60～70℃，反應7小時，聚合釜內聚合干物質達45%以上，反應后釜內壓力約0.04mpa，放空后，加氮氣壓料至降溫釜；

該聚合反應設置dcs控制系統(tǒng)，設置反應釜溫度、壓力現(xiàn)場指示及遠傳報警，并與熱水及冷凍水設置聯(lián)鎖關系，溫度、壓力達到設定值后聯(lián)鎖開啟緊急泄壓閥保證聚合釜安全。同時在緊急情況下，可通過人工開啟閥門，將釜內物料通過釜底管道轉移至降溫釜內，防止聚合釜超壓，本項目聚合反應溫度、壓力升高速率隨反應時間的增加而降低，在自控失靈情況下，溫度、壓力超過限值時間最快不小于60min，采用人工操作緊急卸料能夠滿足要求。

（4）降溫工序

降溫釜內抽真空-0.06mpa，降溫兩小時，降溫釜降溫到30℃，加氫氧化鉀水溶液調ph8～9，補加入助劑，取樣化驗合格后，轉入產品罐或產品池，進行稱重灌裝。

配料工序的反應單體的用量的重量份配比為：丁二烯25～30份、丙烯腈15～20份、甲基丙烯酸3～5份、石墨烯0.5～1份、聚合釜一段反應溫度可為28～40℃，二段反應溫度可為50～60℃。