彈性體加工工藝簡述

總部位于瑞士的利斯特（List AG）開發了一種高能效直接脫揮技術（Direct Devolatilization），利用該技術可以降低與能耗、冷卻和水消耗相關的成本，并可縮短加工彈性體所需的加工時間，減小工藝裝置的占地空間。

高分子化學的進步為開發新型彈性體創造了機會；利用該技術可以將新型彈性體與溶劑分離，此過程聚合物不會發生降解。

溶液聚合與乳液聚合是合成彈性體的傳統方法。在這些聚合物的**階段，聚合物**要與溶劑或乳化劑分離。這個過程一般要采取幾個步驟，包括凝聚、汽提、各種機械分離步驟和干燥。

每一步都非常耗能，而且在廢液中含有大量的溶劑，需要進行焚燒處理。這需要設備來完成，設備要占用較大的工廠空間，固定資產投資（CAPEX）也非常大。

利斯特開發的“彈性體直接從聚合物溶液中脫揮工藝”是一種可以減少聚合步驟的替代解決方案。

傳統工藝與直接脫揮技術比較

傳統彈性體聚合工藝中采用脂族或芳族烴，聚合完成后**將其除去。用一種水基凝聚劑將彈性體與溶劑分離，再用蒸汽汽提，之后利用機械和熱處理方法將彈性體與水相分離。

利斯特的直接脫揮技術是一種全封閉的連續工藝，它可以直接將彈性體從溶劑中分離，同時將溶劑從聚合物溶液中回收。因此，利用該技術可以省去一些中間步驟，如水凝聚、蒸汽汽提、機械脫水和干燥。

與傳統工藝相比，采用直接脫揮技術所的彈性體具有同等的特性，能達到所有所需的技術指標，同時可以降低能耗和水消耗量，減小裝置占用空間以及溫度與處理的時間比。

直接脫揮工藝包含以下四個步驟：

1. 預濃縮過程中利用熱能從聚合產物中除去大量的溶劑，從而提高整個工藝過程的效率。

2. 閃蒸過程中除去溶劑，轉化成高粘度的濃縮彈性體溶液。蒸發冷卻使產品保持在所需的溫度水平。

3. *終的脫揮步驟將高度濃縮的彈性體轉化成*終所需特性的彈性體。

4. 成型步驟將產品加工成所需的形狀，成為一種可以銷售的產品。

有必要的話，在預濃縮之前還可以增加一個聚合產物的清洗步驟，來去除殘余的催化劑。

直接脫揮工藝可以分離99%的溶劑和未轉化的單體，并且不會產生由副產品污染。根據所使用的溶劑，熱處理過程可以在真空或輕度超壓條件下進行。*終彈性體的性能與傳統處理產品的性能相同。與聚合產物相比，門尼粘度波動小于+/-1，殘余有機揮發物含量小于100ppm，在工藝過程中灰塵含量不會增加。

大多數彈性體對溫度很敏感，所以為了防止過熱或自燃，溫度控制很關鍵。直接脫揮工藝能夠在低于100°C的條件下有效地除去溶劑，不會造成彈性體降解。

由于新型彈性體的粘著性較高，所以采用傳統技術已經無法加工。利斯特的直接脫揮工藝能夠克服這些缺點，并能夠開發新型高性能產品。

可控的*終處理

能夠在**控制的條件下完成**的脫揮非常重要，這是為了達到所需的彈性體產品質量，降低過熱和自燃的風險。

在直接脫揮工藝過程中，在脫揮裝置中加入少量的水。水形成水泡后，有機揮發物就會被包在水泡中。使水泡破裂就可以提取并除去有機揮發物。該工藝相當于一種密閉的濃縮汽提過程，其中使用少量的水，水含量只有溶劑總量的1%。水與有機揮發物混合物在一個密閉系統中冷凝，可以完全回收。

利斯特的直接脫揮技術可以處理高粘度的彈性體，不會產生過熱或降解問題，同時可達到所需的門尼粘度。其具有自潔式的設備金屬表面，可以穩定地揮發物含量低的高質量產品，相應地有機揮發物的含量非常低。

簡單工藝就是有效

工藝效率由不同的參數來判定，包括熱能和水的需求量，設備占用空間和對環境的影響，廢水的量，以及固定資產投資和運營成本（OPEX）。這方面，利斯特的直接脫揮技術所需的能量比傳統工藝少，也就是說只需要消耗能量來蒸發和冷凝溶劑。由于省去了凝聚、汽提、機械脫水和干燥工序，所以也就節省了這些工序所需的機械和熱能。這其中節省的能量就代表進一步提升了效率。

直接脫揮工藝可以在不需要任何其他助劑的情況下分離99%的溶劑，不會產生廢水，也不需要進行廢氣處理。因而工藝非常簡單，能夠大幅節能，減小了對環境的影響，降低了運行成本，可達到較高的投資回報率。

與傳統工藝相比，利斯特直接脫揮技術比較。

從實驗室到工業化

利斯特與弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer）在德國施科保市合作開發了該技術。研發小組在利斯特的瑞士阿里斯多夫（Arisdorf）總部安裝了一套全自動小型裝置進行試驗。與此同時，弗勞恩霍夫研究在施科保成立了一個獨立研究與開發的機構“聚合物合成與加工中試中心”將直接脫揮技術放大到半工業化的規模。

在利斯特總部的全自動連續運行的演示線（Mini-Plant），每小時可以處理20-30公斤聚合產物，而在德國施科保的中試裝置測試中心設計連續運行時間為8,000小時，測試能力為每小時200-500公斤聚合產物（成品為30-50公斤/小時）。