专利名称：液体橡胶的综合干燥方法及干燥装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种液体橡胶的综合干燥方法及干燥装置。
背景技术：
液体橡胶是指数均分子量为100000以下的粘稠状可流动液体，它的主要优点是易于操作，可用浇注法、注射法加工成型，设备简单，施工方便；可以生产从胶鞋、エ业制品到轮胎等的各种橡胶产品；橡胶エ业最良好的加工助剂，如增塑剂、软化剂、助硫化剂、改性剂等；塑料エ业的增塑剂；电子エ业的灌封剂、涂层剂；和浙青改性剂。另外，液体橡胶还可广泛用于制作各种涂料如防腐涂料、低温涂料、电绝缘涂料、水溶性涂料和电泳涂料等，具有坚韧、抗冲击等优点。尤其当液体橡胶分子量较大如大于10000时更适合用作橡胶加工增塑剂，该增塑剂可以參与橡胶的硫化，从而可以改善橡胶加工及物理性能，降低橡胶生热及滚动阻力，提高橡胶综合性能。液体橡胶溶液或乳液通常采用加热或和抽真空除去体系中溶剂的方法进行干燥，干燥后液体橡胶中挥发份含量越低越好，综合经济等方面考虑，通常要求液体橡胶中挥发份含量小于O. 5重量％。早期采用用搅拌釜在真空条件下干燥的方式，虽然可以是挥发份含量符合要求，但由于干燥时间长达6-8小时，使液体橡胶在干燥过程中引起交联等反应，致使分子量増加，粘度増大，加速产品的老化速度，直接影响产品的性能及外观，而且能耗较高、干燥周期长、无法实现连续操作。后期发展到采用薄膜蒸发器或特殊结构的干燥设备，大大提高了液体橡胶的干燥效率，減少了液体橡胶在高温下的停留时间，但到目前为止所用干燥设备仍有缺陷，如专利CN88100708. O涉及到一种用于粘稠物料干燥的粘稠物料干燥塔，该装置包括干燥塔、冷凝器和真空泵，在干燥塔中装有对称伞形凹、凸形状的塔板，可以把进料时含水份63. 2%的乳浊液，干燥成为不含水份的粘稠状产品，同时可以把粘稠状产品中的挥发份脱除至1%以下，该塔间隔清理周期长、结构简单、操作方便、造价低廉。但采用该发明方法液体橡胶溶液在该设备中流动时很难形成较薄的液膜，使単位体积液体橡胶溶液的蒸发面积受到限制，采用该发明方法时由于塔板的阻隔作用挥发的溶剂较难通过塔板进入上部的冷凝器，影响溶剂的挥发效率，而且该发明仅适合原始乳液浓度较大即含溶剂较少液体橡胶的干燥(例如原始乳液中含水63. 2%)，对得到的粘稠物中挥发份含量要求相对较低(如挥发份含量〈1%，而本发明挥发份含量要求小于O. 5%)，当溶剂含量更大即液体橡胶溶液浓度更小时，通过该发明的方法很难得到挥发份含量合格的液体橡胶，尤其是该发明方法仅适合液体橡胶粘度小于450Pa *S粘稠物料的干燥，当粘稠物料的粘度进ー步增大时，例如粘度大于450Pa-S时，粘稠物料通过凹凸面的中间孔时流动性较差，容易使中间孔堵塞，影响液体橡胶的正常干燥；《甘肃科技》2004年第20卷第10期、《化工科技》2000年第8卷第5期中介绍了端基改性的液体丁ニ烯橡胶的干燥并与搅拌干燥方法进行了对比，采用薄膜蒸发器的干燥效率远高于搅拌釜，物料在高温下停留时间短，物性及外观变化小，挥发份合格，但该方法中仅提到数均分子量小于4000、粘度小于70Pa · s液体橡胶的干燥，未提到高分子量、高粘度液体橡胶的干燥，当用于高粘度液体橡胶干燥时，会造成薄膜蒸发器出口液体流动不畅，从而影响干燥エ艺的正常运行，而且该方法仅适合液体橡胶溶液或乳液中液体橡胶含量较大即溶剂含量相对较低如50%左右液体橡胶的干燥，当液体橡胶溶液或乳液中液体橡胶含量更小即溶剂含量更大时很难使最终产品中挥发分含量合格。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种液 体橡胶的综合干燥方法及干燥装置，本发明采用该发明方法的干燥器及干燥器组合方法不但可以满足中低分子量即中低粘度液体橡胶的干燥，而且可满足高分子量即高粘度液体橡胶的干燥，且干燥效率高，同时该发明方法通过不同干燥器的组合方式可以干燥较大浓度范围的液体橡胶溶液干燥，且可以提高干燥器的处理量。采用该发明方法不但可以大大提高液体橡胶的干燥效率，降低液体橡胶干燥过程的能耗，而且可以大大減少液体橡胶在高温下的停留时间，避免液体橡胶性能及外观的变化，同时得到的液体橡胶挥发份含量较低。本发明提供的液体橡胶的综合干燥方法，该方法包括以下步骤
(1)将液体橡胶重量含量为5-60%的液体橡胶溶液或乳液在温度50-100°C范围内进行浓缩，浓缩液中液体橡胶重量含量为70-95% ；
(2)步骤(I)中浓缩液体在50-150°C范围内进行薄膜蒸发去除剰余溶剂，得到数均分子量为1000-100000、分子量的分布指数为I. 01-5、粘度为O. 1-2000 Pa-s的液体橡胶，该液体橡胶中挥发份重量含量小于O. 5%。为了提高浓缩效果，浓缩在压カ为O至-101. 325kPa范围内进行。为了提高薄膜蒸发效果，薄膜蒸发在压カ为O至-101. 325kPa范围内进行。本发明提供的液体橡胶的干燥装置，它包括有相连通浓缩器和薄膜蒸发器，其特征在于所述浓缩器和薄膜蒸发器内侧顶部设置有分布器和除沫器，浓缩器和薄膜蒸发器外侧顶部连通有溶剂冷凝器，该溶剂冷凝器的底部连接有冷却溶剂储罐，在薄膜蒸发器内还设置有带刮板的搅拌器。浓缩器为搅拌釜或降膜蒸发器。所述分布器为带有同心凹槽和凸起结构的圆盘，其中凸起结构平面上均布有上升溶剂通气孔。 在带刮板的搅拌器底部安装有搅拌桨。所述搅拌桨为螺带式、锚式、框式或叶式。所述溶剂冷凝器还连接有真空泵。本发明的干燥方法不但适合粘度较小的液体橡胶的干燥，还适合粘度较大液体橡胶的干燥，尤其适合液体橡胶溶液或乳液浓度相对较小、溶剂含量较大，而最终产品粘度较大液体橡胶的干燥。由于采用了该发明的具有特殊结构的干燥装置及组合方式，可以大大提高液体橡胶的干燥效率及处理量，在较短时间内得到挥发份合格的液体橡胶产品，使用该发明可以大大減少液体橡胶在高温下的停留时间，从而避免了液体橡胶长时间高温下性能及外观的变化。
图I为本发明干燥装置中浓缩エ艺的结构示意 图2为分布器结构示意 图3为本发明干燥装置中薄膜蒸发エ艺的结构示意图。
具体实施例方式此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本发明，并不用干限制本发明。实施例I
待干燥橡胶溶液为含防老剂的重量浓度为10 %,分子量为30000,分子量分布为1.07的异戊ニ烯液体橡胶环己烷溶液。(I)待干燥橡胶溶液以800L/h的速度进入步骤(I)图I中的浓缩器I，浓缩器带有浓缩分布器及浓缩除沫器，安装在搅拌轴8上的浓缩分布器2的带有同心凹槽2-1和凸起结构2-2的圆盘，凹槽用于液体输送，凸起结构平面上均布有上升溶剂通气孔，搅拌轴8转速为300r/min。浓缩器I带有夹套，通过蒸气给浓缩器加热，通过浓缩真空泵7给系统抽真空至-50kPa，浓缩器中的温度为80°C。进入浓缩器的异戊ニ烯液体橡胶溶液首先通过转动的分布器均匀分布在浓缩器的器壁上，挥发的溶剂上行，通过分布器、除沫器进入浓缩溶剂冷凝器5和浓缩溶剂储罐6，浓缩后的液体橡胶溶液下行流出浓缩器进入浓缩液储罐4。浓缩液中液体橡胶重量含量为80 %。(2)浓缩后的液体橡胶溶液从浓缩液储罐4中连续进入图3中的薄膜蒸发器9，进料过程中保持浓缩液储罐的液位不变，进入薄膜蒸发器的液体流量约为100L/h。进入薄膜蒸发器的浓缩液首先通过蒸发分布器11流到薄膜蒸发器器壁上，在转动着的刮板10的作用均布在薄膜蒸发器器壁上，器壁上的溶液用过刮板刮成很薄的液膜，对大粘度液体橡胶选用固定刮板，对小粘度液体橡胶选择使用活动刮板，由于搅拌器下部带有4个下压式斜叶桨，斜叶桨与水平面的夹角为45度，使该发明不但适合较小粘度液体橡胶的干燥，也适合大粘度液体橡胶的干燥，尤其适合大粘度液体橡胶的干燥。在薄膜蒸发器壁上挥发的溶剂经过蒸发分布器11、蒸发除沫器12进入蒸发溶剂冷凝器13和蒸发溶剂储罐14，干燥后的液体橡胶下行流出薄膜蒸发器进入液体橡胶储罐16。薄膜蒸发器带有夹套，通过蒸气给薄膜蒸发器加热，通过真空泵15给系统抽真空至_90kPa，蒸发器的温度为100°C。干燥后得到的液体聚异戊ニ烯橡胶中挥发份重量含量为O. 08 %，外观接近无色透明，数均分子量为30100、分子量的分布指数为I. 08。在38°C时液体聚异戊ニ烯橡胶的粘度约为 90 Pa · S。对比例I
取6000g与实施例I相同的含防老剂的重量浓度为10 %,分子量为30000,分子量分布为1.07的异戊ニ烯液体橡胶溶液，加入IOL带夹套的搅拌釜中，搅拌釜用蒸汽加热。搅拌釜转速为500r/min，搅拌釜温度为90°C。用真空泵给搅拌釜抽真空，搅拌釜真空度约为_90kPa，干燥时间为4小吋。干燥后得到的液体聚异戊ニ烯橡胶中挥发份重量含量为I. 5%，液体橡胶颜色为浅黄色，液体橡胶的数均分子量为32500，分子量分布为I. 22。得到的液体聚异戊ニ烯橡胶38°C时的粘度约为93 Pa · S。对比例2
如实施例I中的方法，含防老剂的重量浓度为10 %,分子量为30000,分子量分布为I. 07的异戊ニ烯液体橡胶溶液不进入浓缩器浓缩而直接进入薄膜蒸发器，得到液体聚异戊ニ烯橡胶的挥发份含量为2. 5%左右，外观接近无色透明，数均分子量为30200、分子量的分布指数为1.09。由于浓度较小的聚合物溶液直接进入薄膜蒸发器，致使体系中单位体积溶剂蒸发量増大，大量挥发的溶剂会带走部分聚合物溶液，不但会造成产品的浪费，长期操作还会堵塞冷凝系统，缩短装置操作周期。实施例2 按照实施例I的方法，只是待干燥橡胶溶液换做含防老剂的重量浓度为10 %，分子量为30500，分子量分布为I. 10的丁ニ烯液体橡胶环己烷溶液，得到的液体聚丁ニ烯橡胶的挥发份含量为O. 07重量％，外观接近无色透明，数均分子量为30400、分子量的分布指数为I. 11。得到的液体聚异戊ニ烯橡胶38°C的粘度约为75 Pa · S。实施例3
按照实施例I的方法，只是待干燥橡胶溶液换做含防老剂的重量浓度为10 %，分子量为31100，分子量分布为I. 12的异戊ニ烯\ 丁ニ烯(异戊ニ烯与丁ニ烯的重量比为50 50)共聚液体橡胶加氢汽油(沸程为55-100°C)溶液，得到的液体聚丁ニ烯橡胶的挥发份含量为
0.08重量％，外观接近无色透明，数均分子量为31300、分子量的分布指数为I. 12。得到的液体聚异戊ニ烯橡胶38°C的粘度约为80 Pa · S。实施例4
按照实施例I的方法，只是待干燥橡胶溶液换做含防老剂的重量浓度为10 %，分子量为60000，分子量分布为I. 06的异戊ニ烯液体橡胶环己烷溶液，得到的液体聚丁ニ烯橡胶的挥发份含量为O. 10重量％，外观接近无色透明，数均分子量为59900、分子量的分布指数
1.08。得到的液体聚异戊ニ烯橡胶38°C的粘度约为700 Pa · S。对比例3
将实施例4中的待干燥橡胶溶液，按照实施例I中的方法进行干燥，只是膜蒸发器的底部不安装搅拌器，得到的液体聚异戊ニ烯橡胶的挥发份含量为O. 5重量％，外观接近无色透明，数均分子量为60100、分子量的分布指数I. 07。得到的液体聚异戊ニ烯橡胶38°C的粘度约为700 Pa· S。但干燥过程中容易使薄膜蒸发器出口堵塞，造成不規律停车，影响产品的正常生产。实施例5
按照实施例I的方法，只是待干燥橡胶溶液换做含防老剂的重量浓度为20 %，分子量为20000，分子量分布为I. 08的异戊ニ烯环己烷溶液，浓缩液体得到的液体聚异戊ニ烯橡胶的挥发份含量为O. 07重量％，外观接近无色透明，数均分子量为20200、分子量的分布指数I. 08。得到的液体聚异戊ニ烯橡胶38°C的粘度约为45Pa · S。实施例6
按照实施例I的方法，只是待干燥橡胶溶液换做含防老剂的重量浓度为30 %，分子量为10000，分子量分布为1.09的异戊ニ烯环己烷溶液，得到的液体聚异戊ニ烯橡胶的挥发份含量为O. 06重量％，外观接近无色透明，数均分子量为9950、分子量的分布指数I. 10。得到的液体聚异戊ニ烯橡胶38°C的粘度约为15Pa · S。实施例7
按照实施例I的方法，只是待干燥橡胶溶液换做含防老剂的重量浓度为40 %，分子量为5000，分子量分布为I. 11的异戊ニ烯环己烷溶液，得到的液体聚异戊ニ烯橡胶的挥发份含量为O. 05重量％，外观接近无色透明，数均分子量为5000、分子量的分布指数I. 10。得到的液体聚异戊ニ烯橡胶38°C的粘度约为3. 5Pa · S。实施例8
按照实施例I的方法，只是(I)中通过真空泵7给系统抽真空至-50kPa，浓缩器中的温度为70°C。浓缩液中液体橡胶重量含量为75 %。(2)通过真空泵15给系统抽真空至-90kPa，蒸发器的温度为110°C。干燥后得到的液体聚异戊ニ烯橡胶中挥发份重量含量为O. 08 %，外观接近无色透明，数均分子量为30200、分子量的分布指数为I. 07。在38°C时液体聚异戊ニ烯橡胶的粘度约为90 Pa · S0实施例9
按照实施例I的方法，只是(I)中通过真空泵7给系统抽真空至-50kPa，浓缩器中的温 度为90°C。浓缩液中液体橡胶重量含量为85 %。(2)通过真空泵15给系统抽真空至-90kPa，蒸发器的温度为110°C。干燥后得到的液体聚异戊ニ烯橡胶中挥发份重量含量为O. 08 %，外观接近无色透明，数均分子量为30600、分子量的分布指数为I. 08。在38°C时液体聚异戊ニ烯橡胶的粘度约为90 Pa · S0通过实施例1-9与对比例1-3的结果对比，可以看出采用本发明的干燥器及干燥器组合方式可以对不同分子量、不同粘度、不同溶液浓度的液体橡胶进行有效干燥，尤其是可对初始液体橡胶浓度相对较小、最终产品粘度较大的液体橡胶有效干燥，且干燥效率高，对液体橡胶外观及结构无不良影响。
权利要求
1.ー种液体橡胶的综合干燥方法，其特征在于该方法包括以下步骤 (1)将液体橡胶重量含量为5-60%的液体橡胶溶液或乳液在温度50-100°C范围内进行浓缩，得到的浓缩液体中液体橡胶重量含量为70-95% ； (2)步骤(I)中浓缩液体在50-150°C范围内进行薄膜蒸发去除剰余溶剂，得到数均分子量为1000-100000、分子量的分布指数为I. 01-5、粘度为O. 1-2000 Pa-s的液体橡胶，该液体橡胶中挥发份重量含量小于O. 5%。
2.根据权利要求I所述的液体橡胶的综合干燥方法，其特征在于步骤(I)中的浓缩在压カ为O至-101. 325kPa范围内进行。
3.根据权利要求I所述的液体橡胶的综合干燥方法，其特征在于步骤(2)中的薄膜蒸发在压カ为O至-101. 325kPa范围内进行。
4.ー种液体橡胶的干燥装置，它包括有相连通的浓缩器和薄膜蒸发器，其特征在于所述浓缩器和薄膜蒸发器内侧顶部设置有分布器和除沫器，浓缩器和薄膜蒸发器外侧顶部连通有溶剂冷凝器，该溶剂冷凝器的底部连接有冷却溶剂储罐，在薄膜蒸发器内还设置有带刮板的搅拌器。
5.根据权利要求4所述的液体橡胶的干燥装置，其特征在于浓缩器为搅拌釜或降膜蒸发器。
6.根据权利要求4所述的液体橡胶的干燥装置，其特征在于所述分布器为带有同心凹槽和凸起结构的圆盘，其中凸起结构上平面上均布有上升溶剂通气孔。
7.根据权利要求4所述的液体橡胶的干燥装置，其特征在于在带刮板的搅拌器底部安装有搅拌桨。
8.根据权利要求7所述的液体橡胶的干燥装置，其特征在于所述搅拌桨为螺带式、锚式、框式或叶式。
9.根据权利要求4所述的液体橡胶的干燥装置，其特征在于所述溶剂冷凝器还连接有真空泵。
全文摘要
本发明提供了一种液体橡胶的综合干燥方法，该方法包括以下步骤(1)浓缩；(2)薄膜蒸发。该干燥方法不但适合粘度较小的液体橡胶的干燥，还适合粘度较大液体橡胶的干燥，尤其适合液体橡胶溶液或乳液浓度相对较小、溶剂含量较大，而最终产品粘度较大液体橡胶的干燥。由于采用了该发明的具有特殊结构的干燥装置及组合方式，可以大大提高液体橡胶的干燥效率及处理量，在较短时间内得到挥发份合格的液体橡胶产品，使用该发明可以大大减少液体橡胶在高温下的停留时间，从而避免了液体橡胶长时间高温下性能及外观的变化。
文档编号B01D1/24GK102690374SQ20121018030
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者刘丰群, 卢冬明, 孙育成, 翟芳静, 裴素明, 迟海, 韩颖, 黄华 申请人:辽宁和运合成橡胶研究院有限公司