一种评价抗氧剂对溶剂体系污染性的分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于检测和评估抗氧体系在合成橡胶生产过程中是否会对溶剂 体系造成污染的方法。该方法适用于溶液聚合体系的合成橡胶如顺丁橡胶、异戊橡胶和溶 聚丁苯橡胶等的生产过程。本发明属于合成橡胶生产与化学分析检测技术领域。
【背景技术】
[0002] 溶液聚合方法生产合成橡胶，如溶聚丁苯橡胶间歇法生产其一般生产流程为：新 鲜溶剂体系和回收溶剂体系按照一定比例混合后，经精制处理后，与反应单体、活性剂等在 一定温度下送入聚合釜内；达到反应条件后加入引发剂引发聚合；反应后的胶液经预加热 器送至闪蒸罐。闪蒸出的溶剂气体一部分进入干燥的气提段底部，另一部分经换热器降温 后再送入冷凝器冷凝后，与干燥塔底的干燥溶剂一起返回聚合系统。闪蒸罐底的浓缩胶液 加入终止剂和抗氧体系，混合后送往凝聚工序。凝聚过程中，气化溶剂经冷却分离后，湿溶 剂送至溶剂回收与精制工序，凝聚后的合成橡胶进入后处理工序。
[0003] 从溶液聚合生产橡胶的工艺过程来看，回收的溶剂体系都是要重新处理后投入使 用的。抗氧体系如果容易挥发，在生产过程中容易进入溶剂体系，并对溶剂体系造成污染。 抗氧体系进入回收的溶剂体系后就会增加溶剂体系的处理难度，也造成生产成本的增加。 如果抗氧体系难以去除，在溶剂体系回收利用时，会对聚合反应造成一定的影响，因为抗氧 剂很多时候还可以起到终止剂的作用。加入反应釜中会对最终产物的相对分子量及分子质 量分布造成不利影响。如抗氧体系积累较大溶剂体系只能废弃，既造成极大的浪费和生产 成本的增加，也会对环境造成不良影响。
[0004] 牟奇军和郑国军等人在《1076防老剂在顺丁橡胶中的应用》文献中通过检测橡胶 实际生产过程中凝聚回收溶剂和脱重塔塔底溶剂中抗氧剂的含量来判断所用抗氧体系是 否对溶剂体系有所污染。此方法较为复杂，对于一般的生产现场实验室来说难以采用。并 且在生产过程中测定，难以起到前瞻作用。杜飞和常美荣人等在《新型抗氧剂XD-1580在顺 丁橡胶生产中的应用》一文中，用热失重方法考察了不同抗氧剂的起始失重温度。采用此方 法可以考察不同抗氧体系的热稳定性，但是不能直观地反映抗氧剂在使用过程中是否对溶 剂体系有所污染。
[0005] 同种类抗氧剂分子量大的挥发性小。但是作为较好的抗氧体系，抗氧剂分子量不 可过大，否则会影响其在最终产品的迁移性。产品表面的氧化剂消耗最快，需要产品内部的 抗氧剂及时迁移补充过来，如果迁移性不佳，则表面会迅速氧化。所以单纯从分子量也难以 选择合适的抗氧剂。因此，开发一种在生产现场实验室内即可以进行的准确检测抗氧体系 对溶剂体系污染性的检测方法具有其必要性。
[0006] 本发明针对上述问题设计了一种用于检测和评估抗氧剂在合成橡胶生产过程中 是否会对溶剂体系造成污染的方法。采用本发明的方法与试验装置，整个试验过程在一定 程度上模拟了溶液聚合体系生产合成橡胶中溶剂的回收工艺过程，如加热挥发、闪蒸等，可 以真实反映抗氧体系对溶剂体系是否具有污染性。并且本发明可以在实验室使用，可以在 生产现场快速、精确测定抗氧体系挥发性对于所用溶剂体系的污染性，为合成橡胶生产企 业遴选合格的抗氧剂体系起到有益的指导作用。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是为了提供一种在实验室快速简易测定抗氧剂对所在用的溶剂体 系污染性的方法。
[0008] 技术方案： 该方法需要建立一套由蒸馏瓶、恒温浴箱、冷凝器、抽真空装置和回收瓶等装置组成的 抗氧剂污染性测试设备，并需要用到精密天平和红外光谱分光光度计等测量设备。
[0009] 恒温浴箱装置应可选择水浴的恒温温度，以便对装有含抗氧剂溶剂体系的蒸馏 瓶进行恒温加热。温度在50°C~10(TC之间选择时可以采用水作为传热介质。如果需要更 高温度，可选择其他传热介质，但温度以不超过180°C为宜。蒸馏瓶上口与冷凝器相连接。 [0010] 冷凝器的上端有抽真空口，并与抽真空泵相连接。抽真空过程使得实验过程与生 产中的闪蒸过程类似，并可以加速溶剂的挥发速度。
[0011] 在冷凝器冷却的溶剂流入与冷凝管下口相连接的回收瓶中。回收瓶在使用前应保 证干净清洁。
[0012] 蒸馏结束，如果蒸馏瓶内有剩余样品需用氮吹仪吹干溶剂；采用天平对称量蒸馏 瓶进行精确称量，对照蒸馏前空瓶与抗氧剂样本合计的重量，蒸馏后含有剩余抗氧剂的蒸 馏瓶重量，根据质量守恒定律判断氧化剂在整个试验过程中的挥发性；用红外光谱分光光 度计对回收瓶回收到溶剂体系进行定性测定，进一步确定防老体系是否伴随溶剂一同挥发 并留存。
[0013] 有益效果： 本发明涉及的一种评价抗氧剂对溶剂体系污染性的分析方法，较好的模拟了溶液聚合 型合成橡胶在生产过程中溶剂体系的回收过程，实现了一种简单的在生产现场可以使用的 抗氧剂挥发性检测方法。采用精密称量法和红外光谱法可以保证检测结果的准确性。本发 明所用的器材均是通用的化学试验器材，相对于专用设备而言，价格便宜容易取材，制作安 装方便可行。
[0014] 以下结合附图对本发明涉及的一种评价抗氧剂对溶剂体系污染性的分析方法， 做进一步的说明。
[0015]
【附图说明】 图1是本发明设计的抗氧剂污染性测试设置示意图。
[0016] 其中：1冷凝器，2蒸馏瓶(装有抗氧剂和溶剂体系)，3恒温水浴箱，4溶剂回收瓶， 5冷凝器与蒸馏瓶接口，6冷凝器冷却水进口，7冷凝器冷却水出口，8冷凝器抽真空接口，9 冷凝器冷却盘管。
[0017] 抗氧剂污染性测试设置具体组装如下：蒸馏瓶2处于可以调整温度的恒温水浴箱 3中；蒸馏瓶1上口与冷凝器与蒸馏瓶接口 5相连；冷凝器抽真空口 8接真空泵，下口插于 溶剂回收瓶4中。
[0018] 在进行测试操作时，冷却水由冷凝器冷却水进口 6进入冷凝器冷却盘管9,从冷凝 器冷却水出口 7流出冷凝器1 ;蒸馏瓶2中的抗氧剂、溶剂体系经恒温水浴箱3的加热，溶 剂气体从冷凝器与蒸馏瓶接口 5进入冷凝器1，冷却后流入溶剂回收瓶4。冷凝器抽真空接 口 8接真空泵，真空泵工作对测试设置提供适当的负压，模拟了生产过程中的工艺状态，并 有利于加快溶剂体系的蒸发。
[0019]
【具体实施方式】： 为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下实施例对本发明涉及的 一种评价抗氧剂对溶剂体系污染性的分析方法进一步详细说明。应当理解，此处所描述的 具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020] 称取一定量的抗氧剂样品，加入经过恒重且精确称量的蒸馏瓶中，并加入适量溶 剂使之完全溶解。抗氧剂溶液的浓度在1%~20%之间。该溶剂应选择为工厂生产实际使用 溶剂体系。
[0021] 蒸馏瓶在40°C~KKTC之间的某个温度下蒸馏2(T60min，然后用氮吹仪吹干溶剂。 称量蒸馏瓶。此时蒸馏瓶内因不含有溶剂，溶剂蒸馏后抗氧剂留在蒸馏瓶中，因此称量结果 只是瓶重与抗氧剂剩余的质量。如果抗氧剂不污染溶剂体系，此时称量的结果应基本等同 于蒸馏前的数值；如果抗氧剂不污染溶剂体系，则有一部分抗氧剂随同蒸馏的溶剂离开蒸 馏瓶，进入到回收瓶的溶液体系中，所称量的结果应与蒸馏前的数值有明显差异。
[0022] 用傅立叶红外光谱法定性分析回收瓶中物质的成分，用天平精密称量蒸馏瓶中所 剩余的抗氧剂的质量定量分析。对红外分析与称量结果进行综合分析后得出被检测的抗氧 剂样本是否对溶剂体系造成污染的结论。
[0023] 以下结合具体实施例对上述方法进行详细说明。
[0024] 实施例一：将蒸馈瓶进行恒重,并进行精确称量,精确到小数点后四位；精确称取 一定质量的酚类抗氧剂1076,加入到蒸馏瓶中。加入溶剂油，将抗氧剂配置成9%浓度的溶 液。
[0025] 将蒸馏瓶、冷凝管和回收瓶、真空泵连接组装，蒸馏瓶所处恒温水浴温度为60°C。 启动真空泵，打开循环冷却水。
[0026] 溶剂体系挥发完全后5min，关停设备。用氮吹仪吹蒸馏瓶，以免有溶剂残留。精确 称量蒸馏瓶，并将此重量与加入抗氧剂样品与蒸馏瓶的总质量进行对比。
[0027] 用红外光谱测定仪测定回收瓶中是否有抗氧剂1716的存在。测试前在室温下让 回收瓶中溶剂大量挥发，以提高可能存在的抗氧剂浓度，避免红外光谱测定仪试验灵敏度 不够难以测出。
[0028] 试验结果列出于表1。 「00291 衷1纪施例一试监救据
【主权项】
1. 一种评价抗氧剂对溶剂体系污染性的分析方法，其特征在于：抗氧剂污染性测试设 备由包括冷凝器1，蒸馏瓶2，恒温浴箱3和溶剂回收瓶4组成。
2. 根据权利要求1所述的抗氧剂污染性测试设备，其特征在于：蒸馏瓶2处于可以调 整温度的恒温浴箱3中；蒸馏瓶1上口与冷凝器与蒸馏瓶接口 5相连；冷凝器抽真空接口 8 连接真空泵，下口插于溶剂回收瓶4中；冷却水由冷凝器冷却水进口 6进入冷凝器冷却盘管 9,从冷凝器冷却水出口 7流出冷凝器1。
3. 根据权利要求1所述的评价抗氧剂对溶剂体系污染性的分析方法，其特征在：使用 抗氧剂污染性测试设备蒸馏含有抗氧剂的溶剂体系样本，至蒸馏瓶1内的样本完全蒸干， 回收瓶4接收冷却后的溶剂体系。
4. 根据权利要求1所述的评价抗氧剂对溶剂体系污染性的分析方法，其特征在于：使 用傅立叶红外光谱法定性分析蒸馏后回收瓶4中物质的成分，精确称量抗氧剂样本以及蒸 馏前、后蒸馏瓶2的重量，确定蒸馏瓶2中所剩余的抗氧剂的质量；得出被检测的抗氧剂样 本是否对溶剂体系造成污染的评测结果。
5. 根据权利要求1所述的评价抗氧剂对溶剂体系污染性的分析方法，其特征在于：该 分析方法用于评估合成橡胶生产工艺所使用的氧化剂对溶剂体系的污染性。
【专利摘要】本发明涉及一种用于检测和评估在合成橡胶生产过程中所使用的抗氧剂是否会对溶剂体系造成污染的方法。该方法在一定程度上模拟了溶液聚合体系生产合成橡胶中溶剂体系的回收过程，可以真实反映抗氧剂对溶剂体系是否具有污染性。本发明所用的器材均是通用的化学试验器材，相对于专用设备而言，价格便宜容易取材，制作安装方便可行。并且该方法可以在实验室使用，可以快速、精确地测定样本，为合成橡胶生产企业遴选合格的抗氧剂体系起到有益的指导作用。
【IPC分类】G01N5-04, G01N21-3577
【公开号】CN104729949
【申请号】CN201310716568
【发明人】张新军, 李花婷, 刘欣然
【申请人】北京橡胶工业研究设计院
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月23日