制备丁基橡胶溶液的方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种制备丁基橡胶溶液的方法，包括：a)将丁基橡胶胶粒水混合物通过振动筛脱水；b)将步骤a)得到的脱水后的胶粒水混合物溶解在作为溶剂的烷烃和/或环烷烃中，得到含水胶液；c)将步骤b)得到的含水胶液通过重力沉降脱水进行一级脱水，得到含水胶液；以及d)将步骤c)得到的含水胶液通过电脱水进行二级脱水，得到水含量低于0.3重量%的丁基橡胶溶液，基于该丁基橡胶溶液的总重量。还涉及该方法在生产卤化丁基橡胶中的应用。本发明方法相比于现有丁基橡胶溶胶工艺，不仅设备投资低，而且溶胶效率和溶胶效果好。
【专利说明】制备丁基橡胶溶液的方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备丁基橡胶溶液的方法。更具体而言，本发明涉及一种制备卤化丁基橡胶生产用的丁基橡胶溶液的方法。本发明还涉及前述方法在生产卤化丁基橡胶中的应用。
【背景技术】
[0002]丁基橡胶是异丁烯与少量异戊二烯共聚而成的一种合成橡胶。它是一种优良的轮胎内胎和内衬材料，它的低透气性、耐老化和耐高温特性使得它是轮胎制造业中不可缺少的一种原料。
[0003]然而，丁基橡胶的共混性较差，为改善丁基橡胶这一缺点，I960年以来出现了卤化丁基橡胶。这种橡胶是将丁基橡胶溶于烷烃或环烷烃中，在搅拌下进行卤化反应制得。它含溴约2%或含氯1.1%~1.3%，分别称溴化丁基橡胶和氯化丁基橡胶。丁基橡胶卤化后，硫化速度大大提闻，与其他橡I父的共混性和硫化性能均有所改善，粘结性也有明显提闻。齒化丁基橡胶除有一般丁基橡胶的用途外，还特别适用于制作无内胎轮胎的内密封层、子午线轮胎的胎侧和胶粘剂等。
[0004]溴化丁基橡胶是卤化丁基橡胶的一种重要改性产品。它通常按照如下工序制备:将丁基橡胶溶解在饱和烃中形成一定浓度的丁基橡胶溶液，然后在充分混合的情况下与液溴反应，再加入碱液中和，蒸汽凝聚、挤压脱水膨胀干燥，打包成块。溴化丁基除了保留丁基橡胶原有的优异性能外与其他胶种的共混互粘性、硫化速度大大改善。是目前制造子午胎内衬的最佳原料。
[0005]溴化丁基橡胶生产工艺分为干法和湿法两种，湿法工艺比较成熟，生产出的橡胶品质也稳定均一。目前工业上广泛采用的湿法工艺的主要过程是将丁基橡胶颗粒溶解于己烷溶液中形成一定浓度的丁基橡胶己烷溶液，然后与溴反应，生成溴化丁基橡胶。基础丁基橡胶在与溴反应之前需要使用己烷溶解形成一定浓度的橡胶溶液，而溶解前的基础丁基橡胶一般以胶粒水混合物形式存在。为此通常的做法是:将丁基橡胶胶粒水混合物经过振动筛脱水，将如此脱水后的胶粒水混合物用单螺杆挤出机挤压进一步脱水，然后将该进一步脱水得到的胶粒水混合物溶于饱和烃溶剂中形成含水约10%的橡胶溶液，之后将该橡胶溶液经过自由沉降法沉降脱水，以尽可能多地除去残留的水，得到具有适于通过溴化反应制备溴化丁基橡胶的浓度的橡胶溶液。由于螺杆挤出机的造价昂贵，单螺杆挤出进行脱水会使得工艺装置造价高，而且运行能耗也不容忽视。
[0006]因此，需要一种改进的丁基橡胶溶胶工艺，该工艺不但使得设备投资低，而且还可以使得溶胶效率和溶胶效果好。
【发明内容】
[0007] 鉴于上述现有技术状况，本发明的发明人在丁基橡胶溶胶领域进行了广泛而又深入的研究，以期发现一种设备投资低、溶胶效率和溶胶效果改进的丁基橡胶溶胶工艺。结果发现，通过将现有丁基橡胶溶胶工艺中振动筛脱水得到的胶粒水混合物不经挤出脱水，而是直接溶解于饱和烃溶剂中，然后进行作为一级脱水的沉降和随后作为二级脱水的电脱水，不仅可以大大节省设备投资(包括设备占据的厂房空间)，而且溶胶效率和溶胶效果较好。本发明人正是基于上述发现完成了本发明。
[0008]因此，本发明的一个目的是提供一种制备丁基橡胶溶液的方法，该方法相比于现有丁基橡胶溶胶工艺，不仅设备投资低，而且溶胶效率和溶胶效果好。
[0009]本发明的另一目的是提供一种本发明的制备丁基橡胶溶液的方法在生产卤化丁基橡胶中的应用。
[0010]实现本发明上述目的的技术方案可以概括如下:
[0011]1.一种制备丁基橡胶溶液的方法，包括如下步骤:
[0012]a)将丁基橡胶胶粒水混合物通过振动筛脱水；
[0013]b)将步骤a)得到的脱水后的胶粒水混合物溶解在作为溶剂的烷烃和/或环烷烃中，得到含水胶液；
[0014]c)将步骤b)得到的含水胶液通过重力沉降脱水进行一级脱水，得到含水胶液；以及
[0015]d)将步骤c)得到的含水胶液通过电脱水进行二级脱水，得到水含量低于0.3重量％的丁基橡胶溶液，基于该丁基橡胶溶液的总重量。
[0016]2.根据第I项的方法，其中步骤a)中待脱水的丁基橡胶胶粒水混合物的含水量为85-96重量％，基于待脱水丁基橡胶胶粒水混合物的总重量。
[0017]3.根据第I或2项的方法，其中经过振动筛脱水得到的胶粒水混合物的水含量为20-40重量％，基于振动筛脱水后的胶粒水混合物的总重量。
[0018]4.根据第1-3项中任一项的方法，其中经过步骤(C)的重力沉降脱水得到的含水胶液的水含量不超过3重量％，基于该重力沉降脱水得到的含水胶液的总重量。
[0019]5.根据第1-4项中任一项的方法，其中步骤b)中使用的溶剂为正己烷、环己烷和/或正戊烷。
[0020]6.根据第1-5项中任一项的方法，其中步骤b)中的溶解在40_65°C的温度下进行，和/或步骤b)中的溶解在表压为IOkPalOkPa的压力下进行。
[0021]7.根据第1-6项中任一项的方法，其中步骤d)中的电脱水通过将含水胶液通过高频交流电场、高频直流脉冲电场或高压直流电场而进行，优选通过频率为6(Tl000Hz且电压为1000伏-4万伏的交流电场，或电压为1-10万伏的直流电场。
[0022]8.根据第1-7项中任一项的方法，其中步骤c)得到的含水胶液在电场中的停留时间为 10-40min。
[0023]9.根据第1-8项中任一项的方法，其中进行步骤d)的电脱水的电场强度为1-100万伏/米，优选为10-100万伏/米。
[0024]10.根据第1-9项中任一项的方法，其中步骤d)中的电脱水通过将含水胶液以水平方向或竖直方向通过电场区域而进行，相对于水平地面。
[0025]11.根据第1-10项中任一项的方法，其中步骤d)中获得的丁基橡胶溶液的浓度为8-20重量％，基于该丁基橡胶溶液的总重量。
[0026]12.根据第1-11项中任一项的方法在生产卤化丁基橡胶，尤其是溴化丁基橡胶中的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是实施本发明方法的一个典型流程图。以下为各数字标记所代表的设备名称列表:
[0028]1.离心泵
[0029]2:振动筛
[0030]3:溶胶罐
[0031]4: 一级沉降分水罐
[0032]5:胶液泵
[0033]6.二级电脱水罐
[0034]7.胶液泵
【具体实施方式】
[0035]根据本发明的一个方面，提供了一种制备丁基橡胶溶液的方法，该方法包括如下步骤:
[0036]a)将丁基橡胶胶粒水混合物通过振动筛脱水；
[0037]b)将步骤a)得到的脱水后的胶粒水混合物溶解在作为溶剂的烷烃和/或环烷烃中，得到含水胶液；
[0038]c)将步骤b)得到的含水胶液通过重力沉降脱水进行一级脱水，得到含水胶液；以及
[0039]d)将步骤c)得到的含水胶液通过电脱水进行二级脱水，得到水含量低于0.3重量％的丁基橡胶溶液，基于该丁基橡胶溶液的总重量。
[0040]丁基橡胶在合成之后，一般需要用水凝聚处理。通过凝聚处理，通常得到丁基橡胶和水的混合物。该混合物含水量通常较高，含水约95重量％。
[0041]在本发明方法中，供入步骤(a)中进行振动筛脱水的丁基橡胶胶粒水混合物可采用丁基橡胶生产中水凝聚处理后获得的丁基橡胶水混合物。有利的是，该丁基橡胶胶粒水混合物的含水量为85-96重量％，基于待脱水丁基橡胶胶粒水混合物的总重量。
[0042]为了进行步骤(a)的振动筛脱水，使待脱水的丁基橡胶胶粒水混合物通过振动筛，借助振动筛的抖动和过滤作用，丁基橡胶胶粒水混合物中的大部分水从混合物中分离出来。待脱水的丁基橡胶胶粒水混合物通常储存于胶粒水储罐中，当要振动脱水时，通常借助泵，如离心泵，输送至振动筛。对本发明有利的是，振动筛脱水的进行应使得得到的脱水后的胶粒水混合物含有20-40重量％的水，基于振动筛脱水后的胶粒水混合物的总重量。为此，本领域技术人员可以理解，这可以根据待脱水胶粒水混合物的水含量，通过对待脱水混合物的通过量、通过速率，振动筛的过滤面积、振动强度等工艺参数的控制来实现。
[0043]通过振动脱水，得到水含量大大降低的胶粒水混合物。优选的是，经过振动筛脱水得到的胶粒水混合物的水含量为20-40重量％，基于振动筛脱水后的胶粒水混合物的总重量。
[0044]在本发明方法的步骤(b)中，将步骤(a)中获得的脱水后的胶粒水混合物溶解于饱和烃溶剂中，得到含水胶液。作为饱和烃溶剂，包括烷烃和环烷烃，特别优选使用正己烷、环己烷和/或正戊烷，尤其是正己烷。溶剂的用量是常规的，但是优选该用量使得通过本发明方法获得的丁基橡胶溶液适于制备卤化丁基橡胶，尤其是溴化丁基橡胶和氯化丁基橡胶，特别优选所述溶剂的用量使得通过本发明方法获得的丁基橡胶溶液含有8-20重量％的丁基橡胶。为了便于丁基橡胶在溶剂中的溶解，通常需要在升高的温度下进行，应当理解，该升高的温度不应超过溶剂的沸点。优选该溶解在40-65°C的温度下进行。溶解的压力没有特别的限制，通常在自生压力下进行，但是优选压力(表压，表压即相对压力)为10kPa~40kPa。溶解可以在任何容器中进行，但是优选溶解在溶胶罐中进行。该溶胶罐通常设有多级搅拌，以加快丁基橡胶的溶解。通常而言，步骤(a)中获得的脱水后的胶粒水混合物在饱和烃溶剂中的溶解有利地进行1-8个小时。对本发明有利的是，步骤b)中的溶解在惰性气氛下进行，例如在氮气保护下进行。
[0045]本发明方法的一个突出特点在于，在步骤(b)之前，不包括将胶粒水混合物进行挤出脱水的步骤。这一步骤的省却，使得本发明方法无需使用螺杆挤出机，因而既省却了该项设备的投资，又省却了螺杆挤出机所必须的厂房空间，此外由于螺杆挤出机的能耗大，因此还会降低操作成本。
[0046]经过步骤(b)中的溶解，得到含水胶液。该含水胶液在进行步骤⑷中的电脱水之前，需要进行预脱水，以除去含水胶液中仍旧存在的大部分水。为此，将步骤(b)中获得的含水胶液进行一级脱水，该脱水的方式为重力沉降脱水。如此脱水之后使得含水量进一步降低。
[0047]为了进行步骤(C)中的重力沉降脱水，将步骤(b)中获得的含水胶液通入重力沉降器中，借助于密度差异靠重力实现分离，使含水胶液中的一部分水沉降出来，从而实现水的脱除。重力沉降通常在胶液分水器中进行。重力沉降时间取决于多种因素，包括待脱水胶液的水含量、粘度，重力沉降器的类型和构造等，通常而言，沉降时间为2-8小时，通常为
2.5-4小时。对本发明有利的是`，步骤(c)中重力沉降脱水的进行应使得，经重力沉降脱水得到的含水胶液含水不超过3重量％，基于该经重力沉降得到的含水胶液的总重量。
[0048]为了将步骤(C)中预脱水得到的含水胶液脱水至适于生产卤化丁基橡胶的水平，本发明需要将重力沉降脱水得到的含水胶液进一步进行电脱水，以尽可能地除去含水胶液中的残留水，即将该含水胶液通过电场，借助于电场的作用将含水胶液中的水分离出来。通过电场脱水，可以将含水胶液中较难分离出来的水分离出来。
[0049]电脱水目前在原油脱水中具有极广泛的应用，通过电脱水，原油中不易分离的水从原油中分离出来。电脱水的机理目前普遍认为是:乳状液置于直流、交流或直流/交流双电场中，由于电场对水滴的作用削弱了水滴界面膜的强度，促进水滴的碰撞，使水滴聚结成粒径较大的水滴而沉降出来。
[0050]为了进行步骤(d)中的电脱水，可以使用的电场包括高频交流电场、高频直流脉冲电场和高压直流电场。有利的是，作为电脱水的电场，使用频率为6(Tl000Hz且电压为1000伏-4万伏的交流电场，或电压为1-10万伏的直流电场。
[0051]在电脱水中，主要作用是利用电场将胶体溶液中的水滴由小聚大，然后沉降下来，从而实现水的脱除。电场的类型(这里指交流电场和直流电场)决定作用在水滴上力的方向，电场强度决定作用在水滴上力的大小，由于电场对水滴的作用是双方面的，聚集水滴的同时也能使大水滴分散成小水滴，因此作用时间过长，以及强度过高反而不利于水滴的聚集和沉降。为了得到所需含水量的胶液，通常而言，胶液在电场中的停留时间为10-40min。电场强度有利地为1-100万伏/米，更优选为10-100万伏/米。
[0052]为了进行步骤(d)中的电脱水，可以将经步骤(C)预脱水的含水胶液水平方向或竖直方向通过电场区域，相对于水平地面。通过电场的时间主要取决于电场强度、含水胶液的水含量以及脱水容器的构造形状等。这三方面的配合对于本领域技术人员而言显然通过几个简单的例行试验即可确定。例如，在丁基橡胶胶液浓度为10重量％和含水量为2重量％时，电压为4万伏时，需要15min的电场作用时间才能完成水滴的聚集形成足以发生沉降的大水滴，同时大水滴从胶液中沉降出来需要一定的时间，这个时间与沉降速度和距离有关。例如对于用3米高的沉降罐处理10重量％的胶液，直径5mm的水滴沉降脱除需要30min左右，因此，需要根据实际电脱水设备的构造形状保证电场处理时间和大水滴沉降时间即可。
[0053]因此，步骤(d)中的二级脱水既可以是整个阶段有电场的作用，也包括前一段为电场作用阶段而随后为单纯沉降脱除阶段。
[0054]经过步骤(d)的二级脱水，所得丁基橡胶溶液的水含量不超过0.3重量％，从而适于将丁基橡胶卤化而制备卤化丁基橡胶。
[0055]步骤(C)中的重力沉降通常在重力沉降罐中进行，步骤(d)中的电脱水通常在电脱水器中进行，这两个容器既可以是分开的，也可以整合到同一个装置中，例如在重力沉降罐中加装电极即可得到这样的装置，从而将步骤(C)和(d)整合到同一个装置中进行。
[0056]通过本发明方法，在步骤(d)之后得到的丁基橡胶溶液的浓度通常为8-20重量％，基于该丁基橡胶溶液的总重量。该丁基橡胶溶液储存于储罐中，以备后续应用，例如用于生产卤化丁基橡胶。
[0057]根据本发明的另一方面， 提供了一种根据本发明的制备丁基橡胶溶液的方法在生产卤化丁基橡胶中的应用。通过本发明方法制备的丁基橡胶溶液的水含量低，通常不超过0.3重量％，因此适于生产以此为原料制备卤化丁基橡胶。此处的卤化丁基橡胶，尤其优选溴化丁基橡胶和氯化丁基橡胶。为了得到这些卤化丁基橡胶，通过本领域已知方法将根据本发明方法获得的丁基橡胶溶液卤化即可。例如，为了获得溴化丁基橡胶，将丁基橡胶溶液与溴反应，生成溴化丁基橡胶。
[0058]通过本发明方法来生产丁基橡胶溶液，相比于现有技术中使用螺杆挤出脱水的技术，可以大大节省设备投资(包括设备占据的厂房空间)。对于3万吨/年的生产量，可节省400万元的挤压脱水设备投资。不仅如此，通过本发明方法制备丁基橡胶溶液，溶胶效率和溶胶效果好。溶胶时间可显著地缩短，例如，对于相同的原料，溶胶时间可由之前的6小时减少至3小时。而且，在通过本发明得到的丁基橡胶溶液中，几乎不含未溶解的胶粒。
[0059]实施例
[0060]下面将结合实施例对本发明作进一步的说明，应当指出的是，这些实施例仅是对本发明的示范性说明，而不应认为是对本发明范围的限制。
[0061]在下列各实施例中，若没有特别指出，所有重量百分数均为重量百分数。
[0062]实施例1 (直流电场4万伏)
[0063]将含水92重量％的丁基橡胶胶粒水混合物由丁基橡胶胶粒水储罐经由离心泵送至振动筛脱水，经过振动筛脱水后得到的胶粒水混合物的水含量为30重量％。然后，称取该胶粒水混合物7.2kg置于IOOL已经装有78L工业己烷的带有搅拌的溶胶罐中，关闭溶胶罐，开启搅拌，转速120rpm。保持溶胶罐温度为55°C和压力10.2kPa(表压)，溶解3小时后，停止搅拌并静置I小时，由罐底放出分离出来的水。测得溶胶罐内胶液中水含量为2.3重量％，胶液浓度9.7重量％。然后将沉降分离完毕的胶液用胶液泵以9.8L/min的速率供入电脱水器进行二级电脱水。该电脱水器为直径50cm，长IOOcm的圆柱形卧罐，罐左侧有一胶液入口，右侧有一胶液出口，底部有一排水口。罐内有四块沿圆柱形卧罐的轴向相互平行排列并且竖直设置的电极板。相邻电极板之间距离为10cm，四块电极板从一侧到另一侧电极依次分别设置为正极/负极/正极/负极，电极接入直流电压，相邻正极与负极之间电压差为4万伏(此时，电场强度为40万伏/米)。胶液供入该电脱水罐后沿罐的轴向流动,在罐内的流动速度为5cm/min，由此胶液在罐内停留20min后流出电脱水器，得到经电脱水脱水的丁基橡胶溶液。测得该丁基橡胶溶液的含水量为0.28重量％，并且胶液中无未溶解的丁基胶胶粒，胶液颜色均一透明。
[0064]溶胶时间指的是胶粒在带搅拌的溶胶罐中的溶解时间。对于经挤出机挤出脱水的胶粒水混合物，其溶胶时间通常为6小时左右，才能确保溶胶不含未溶解的胶粒，而本实施例的溶胶时间仅仅为3小时。
[0065]实施例2 (交流1000Hz，I万伏)
[0066]将含水92重量％的丁基橡胶胶粒水混合物由丁基橡胶胶粒水储罐经由离心泵送至振动筛脱水，经过振动筛脱水后得到的胶粒水混合物的水含量为30重量％。然后，称取该胶粒水混合物8kg置于100L已经装有78L工业己烷的带有搅拌的溶胶罐中，关闭溶胶罐，开启搅拌，转速120rpm。保持溶胶罐温度为55°C和压力10.2kPa(表压)，溶解3小时后，停止搅拌并静置2小时，由罐底放出分离出来的水。测得溶胶罐内胶液中水含量为3.7重量％，胶液浓度12.4重量％。然后将沉降分离完毕的胶液用胶液泵以10L/min的速率供入电脱水器进行二级电脱水。该电脱水器为直径50cm，长IOOcm的圆柱形卧罐，罐左侧有一胶液入口，右侧有一胶液出口，底部有一排水口。罐内有四块沿圆柱形卧罐的轴向相互平行排列并且竖直设置的电极板。相邻电极板之间距离为10cm，四块电极板从一侧到另一侧电极依次分别设置为正极/负极/正极/负极，电极接入频率为1000Hz的I万伏的交流电,此时，电场强度为10万伏/米。胶液`供入该电脱水罐后沿罐的轴向流动，在罐内的流动速度为5cm/min，由此胶液在罐内停留20min后流出电脱水器，得到经电脱水脱水的丁基橡胶溶液。测得该丁基橡胶溶液的含水量为0.25重量％，并且胶液中无未溶解的丁基胶胶粒，胶液颜色均一透明。
[0067]实施例3 (直流9万伏)
[0068]将含水92重量％的丁基橡胶胶粒水混合物由丁基橡胶胶粒水储罐经由离心泵送至振动筛脱水，经过振动筛脱水后得到的胶粒水混合物的水含量为30重量％。然后，称取该胶粒水混合物6.8kg置于100L已经装有78L工业己烷的带有搅拌的溶胶罐中，关闭溶胶罐，开启搅拌，转速120rpm。保持溶胶罐温度为55°C和压力10.3kPa(表压)，溶解3小时后，停止搅拌并静置I小时，由罐底放出分离出来的水。测得溶胶罐内胶液中水含量为3.5重量％，胶液浓度8.2重量％。然后将沉降分离完毕的胶液用胶液泵以9.8L/min的速率供入电脱水器进行二级电脱水。该电脱水器为直径50cm，长IOOcm的圆柱形卧罐，罐左侧有一胶液入口，右侧有一胶液出口，底部有一排水口。罐内有四块沿圆柱形卧罐的轴向相互平行排列并且竖直设置的电极板。相邻电极板之间距离为10cm，四块电极板从一侧到另一侧电极依次分别设置为正极/负极/正极/负极，电极接入9万伏直流电压，相邻正负极板之间电压差为9万伏,此时场强为90万伏/米。胶液供入该电脱水罐后沿罐的轴向流动,在罐内的流动速度为5cm/min，由此胶液在罐内停留20min后流出电脱水器，得到经电脱水脱水的丁基橡胶溶液。测得该丁基橡胶溶液的含水量为0.15重量％，并且胶液中无未溶解的丁基胶胶粒，胶液颜色均一透明。
[0069]实施例4 (直流I.5万伏)
[0070]将含水92重量％的丁基橡胶胶粒水混合物由丁基橡胶胶粒水储罐经由离心泵送至振动筛脱水，经过振动筛脱水后得到的胶粒水混合物的水含量为30重量％。然后，称取该胶粒水混合物7.1kg置于100L已经装有78L工业己烷的带有搅拌的溶胶罐中，关闭溶胶罐，开启搅拌，转速120rpm。保持溶胶罐温度为55°C和压力10.1kPa(表压)，溶解3小时后，停止搅拌并静置I小时，由罐底放出分离出来的水。测得溶胶罐内胶液中水含量为2.8重量％，胶液浓度9.7重量％。然后将沉降分离完毕的胶液用胶液泵以9.8L/min的速率供入电脱水器进行二级电脱水。该电脱水器为直径50cm，长IOOcm的圆柱形卧罐，罐左侧有一胶液入口，右侧有一胶液出口，底部有一排水口。罐内有四块沿圆柱形卧罐的轴向相互平行排列并且竖直设置的电极板。相邻电极板之间距离为10cm，四块电极板从一侧到另一侧电极依次分别设置为正极/负极/正极/负极，电极接入1.5万伏直流电压，相邻正负极板之间电压差为1.5万伏,此时电场强度为15万伏/米。胶液供入该电脱水罐后沿罐的轴向流动，在罐内的流动速度为5cm/min，由此胶液在罐内停留20min后流出电脱水器，得到经电脱水脱水的丁基橡胶溶液。测得该丁基橡胶溶液的含水量为0.27重量％，并且胶液中无未溶解的丁基胶胶粒，胶液颜色均一透明。
[0071 ] 实施例5 (交流1000伏60Hz)
[0072]将含水92重量％的丁基橡胶胶粒水混合物由丁基橡胶胶粒水储罐经由离心泵送至振动筛脱水，经过振动筛脱水后得到的胶粒水混合物的水含量为30重量％。然后，称取该胶粒水混合物7.2kg置于100L已经装有78L工业己烷的带有搅拌的溶胶罐中，关闭溶胶罐，开启搅拌，转速120rpm。保持溶胶罐温度为55°C和压力10.5kPa(表压)，溶解3小时后，停止搅拌并静置I小时，由罐底放出分离出来的水。测得溶胶罐内胶液中水含量为2.3重量％，胶液浓度9.7重量％。然后将沉降分离完毕的胶液用胶液泵以9.8L/min的速率供入电脱水器进行二级电脱水。该电脱水器为直径50cm，长IOOcm的圆柱形卧罐，罐左侧有一胶液入口，右侧有一胶液出口，底部有一排水口。罐内有四块沿圆柱形卧罐的轴向相互平行排列并且竖直设置的电极板。相邻电极板之间距离为10cm，四块电极板从一侧到另一侧电极依次分别设置为正极/负极/正极/负极，电极接入频率60Hz，电压1000伏的交流电压，相邻正负极板之间电压差为1000伏，此时场强为I万伏/米。胶液供入该电脱水罐后沿罐的轴向流动，在罐内的流动速度为5cm/min，由此胶液在罐内停留20min后流出电脱水器，得到经电脱水脱水的丁基橡胶溶液。测得该丁基橡胶溶液的含水量为0.3重量％，并且胶液中无未溶解的丁基胶胶粒，胶液颜色均一透明。
[0073]实施例6 (交流4万伏60Hz)
[0074]将含水92重量％的丁基橡胶胶粒水混合物由丁基橡胶胶粒水储罐经由离心泵送至振动筛脱水，经过振动筛脱水后得到的胶粒水混合物的水含量为30重量％。然后，称取该胶粒水混合物7.2kg置于IOOL已经装有78L工业己烷的带有搅拌的溶胶罐中，关闭溶胶罐，开启搅拌，转速120rpm。保持溶胶罐温度为55°C和压力10.2kPa(表压)，溶解3小时后，停止搅拌并静置I小时，由罐底放出分离出来的水。测得溶胶罐内胶液中水含量为3.5重量％，胶液浓度11.2重量％。然后将沉降分离完毕的胶液用胶液泵以9.8L/min的速率供入电脱水器进行二级电脱水。该电脱水器为直径50cm，长IOOcm的圆柱形卧罐，罐左侧有一胶液入口，右侧有一胶液出口，底部有一排水口。罐内有四块沿圆柱形卧罐的轴向相互平行排列并且竖直设置的电极板。相邻电极板之间距离为10cm，四块电极板从一侧到另一侧电极依次分别设置为正极/负极/正极/负极，电极接入频率60Hz电压4万伏的交流电压，相邻正负极板之间电压差为4万伏，此时场强为40万伏/米。胶液供入该电脱水罐后沿罐的轴向流动，在罐内的流动速度为5cm/min，由此胶液在罐内停留20min后流出电脱水器，得到经电脱水脱水的丁基橡胶溶液。测得该丁基橡胶溶液的含水量为0.17重量％，并且胶液中无未溶解的丁基胶胶粒，胶液颜色均一透明。
[0075]实施例7 (交流4万伏1000Hz)
[0076]将含水92重量％的丁基橡胶胶粒水混合物由丁基橡胶胶粒水储罐经由离心泵送至振动筛脱水， 经过振动筛脱水后得到的胶粒水混合物的水含量为30重量％。然后，称取该胶粒水混合物7.3kg置于100L已经装有78L工业己烷的带有搅拌的溶胶罐中，关闭溶胶罐，开启搅拌，转速120rpm。保持溶胶罐温度为55°C和压力10.2kPa(表压)，溶解3小时后，停止搅拌并静置I小时，由罐底放出分离出来的水。测得溶胶罐内胶液中水含量为2.3重量％，胶液浓度10.2重量％。然后将沉降分离完毕的胶液用胶液泵以9.8L/min的速率供入电脱水器进行二级电脱水。该电脱水器为直径50cm，长IOOcm的圆柱形卧罐，罐左侧有一胶液入口，右侧有一胶液出口，底部有一排水口。罐内有四块沿圆柱形卧罐的轴向相互平行排列并且竖直设置的电极板。相邻电极板之间距离为10cm，四块电极板从一侧到另一侧电极依次分别设置为正极/负极/正极/负极，电极接入频率为1000Hz,电压4万伏的交流电压，相邻正负极板之间电压差为4万伏，此时电场强度为40万伏/米。胶液供入该电脱水罐后沿罐的轴向流动，在罐内的流动速度为5cm/min，由此胶液在罐内停留20min后流出电脱水器，得到经电脱水脱水的丁基橡胶溶液。测得该丁基橡胶溶液的含水量为0.25重量％，并且胶液中无未溶解的丁基胶胶粒，胶液颜色均一透明。
[0077]实施例8 (交流 1000 伏 1000Hz)
[0078]将含水92重量％的丁基橡胶胶粒水混合物由丁基橡胶胶粒水储罐经由离心泵送至振动筛脱水，经过振动筛脱水后得到的胶粒水混合物的水含量为30重量％。然后，称取该胶粒水混合物7.2kg置于100L已经装有78L工业己烷的带有搅拌的溶胶罐中，关闭溶胶罐，开启搅拌，转速120rpm。保持溶胶罐温度为55°C和压力10.2kPa(表压)，溶解3小时后，停止搅拌并静置I小时，由罐底放出分离出来的水。测得溶胶罐内胶液中水含量为2.7重量％，胶液浓度8.8重量％。然后将沉降分离完毕的胶液用胶液泵以9.8L/min的速率供入电脱水器进行二级电脱水。该电脱水器为直径50cm，长IOOcm的圆柱形卧罐，罐左侧有一胶液入口，右侧有一胶液出口，底部有一排水口。罐内有四块沿圆柱形卧罐的轴向相互平行排列并且竖直设置的电极板。相邻电极板之间距离为10cm，四块电极板从一侧到另一侧电极依次分别设置为正极/负极/正极/负极，电极接入频率1000Hz，电压1000伏的交流电压，相邻正负极板之间电压差为1000伏，此时电场强度为I万伏/米。胶液供入该电脱水罐后沿罐的轴向流动，在罐内的流动速度为5cm/min，由此胶液在罐内停留20min后流出电脱水器，得到经电脱水脱水的丁基橡胶溶液。测得该丁基橡胶溶液的含水量为0.29重量％，并且胶液中无未溶解的丁基胶胶粒，胶液颜色均一透明。
[0079]实施例9 (直流9万伏60Hz脉冲电场)
[0080]将含水92重量％的丁基橡胶胶粒水混合物由丁基橡胶胶粒水储罐经由离心泵送至振动筛脱水，经过振动筛脱水后得到的胶粒水混合物的水含量为30重量％。然后，称取该胶粒水混合物7.1kg置于100L已经装有78L工业己烷的带有搅拌的溶胶罐中，关闭溶胶罐，开启搅拌，转速120rpm。保持溶胶罐温度为55°C和压力11.0kPa(表压)，溶解3小时后，停止搅拌并静置I小时，由罐底放出分离出来的水。测得溶胶罐内胶液中水含量为3.2重量％，胶液浓度9.1重量％。然后将沉降分离完毕的胶液用胶液泵以9.8L/min的速率供入电脱水器进行二级电脱水。该电脱水器为直径50cm，长IOOcm的圆柱形卧罐，罐左侧有一胶液入口，右侧有一胶液出口，底部有一排水口。罐内有四块沿圆柱形卧罐的轴向相互平行排列并且竖直设置的电极板。相邻电极板之间距离为10cm，四块电极板从一侧到另一侧电极依次分别设置为正极/负极/正极/负极，电极接入9万伏直流脉冲电压，脉冲频率为60Hz，相邻正负极板之间电压差为9万伏，此时场强为90万伏/米。胶液供入该电脱水罐后沿罐的轴向流动，在罐内的流动速度为5cm/min，由此胶液在罐内停留20min后流出电脱水器，得到经电脱水脱水的丁基橡胶溶液。测得该丁基橡胶溶液的含水量为0.15重量％，并且胶液中无未溶解的丁基胶胶`粒，胶液颜色均一透明。
【权利要求】
1.一种制备丁基橡胶溶液的方法，包括如下步骤: a)将丁基橡胶胶粒水混合物通过振动筛脱水； b)将步骤a)得到的脱水后的胶粒水混合物溶解在作为溶剂的烷烃和/或环烷烃中，得到含水胶液； c)将步骤b)得到的含水胶液通过重力沉降脱水进行一级脱水，得到含水胶液；以及 d)将步骤c)得到的含水胶液通过电脱水进行二级脱水，得到水含量低于0.3重量％的丁基橡胶溶液，基于该丁基橡胶溶液的总重量。
2.根据权利要求1的方法，其中步骤a)中待脱水的丁基橡胶胶粒水混合物的含水量为85-96重量％，基于待脱水丁基橡胶胶粒水混合物的总重量。
3.根据权利要求1或2的方法，其中经过振动筛脱水得到的胶粒水混合物的水含量为20-40重量％，基于振动筛脱水后的胶粒水混合物的总重量。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中经过步骤(c)的重力沉降脱水得到的含水胶液的水含量不超过3重量％，基于该重力沉降脱水得到的含水胶液的总重量。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中步骤b)中使用的溶剂为正己烷、环己烷和/或正戊烷。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中步骤b)中的溶解在40-65°C的温度下进行，和/或步骤b)中的溶解在表压为IOkPalOkPa的压力下进行。
7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中步骤d)中的电脱水通过将含水胶液通过高频交流电场、高频直流脉冲电场或高压直流电场而进行，优选通过频率为6(Tl000Hz且电压为1000伏-4万伏的交流电场，或电压为1-10万伏的直流电场。
8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中步骤c)得到的含水胶液在电场中的停留时间为 10-40min。
9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中进行步骤d)的电脱水的电场强度为1-100万伏/米，优选为10-100万伏/米。
10.根据权利要求1-9中任一项的方法，其中步骤d)中的电脱水通过将含水胶液以水平方向或竖直方向通过电场区域而进行，相对于水平地面。
11.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中步骤d)中获得的丁基橡胶溶液的浓度为8-20重量％，基于该丁基橡胶溶液的总重量。
12.根据权利要求1-11中任一项的方法在生产卤化丁基橡胶，尤其是溴化丁基橡胶中的应用。
【文档编号】C08F8/22GK103665229SQ201210332453
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月10日 优先权日:2012年9月10日
【发明者】钟林, 徐宏德, 刘铭, 包巧云 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院