[发明专利]一种制备不溶性硫磺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备不溶性硫磺的方法，特别是利用喷雾工艺和冷氮气对不溶性硫磺急冷，有效地遏制了逆反应的进行，得到不溶性硫磺的方法。

背景技术

不溶性硫磺（IS）又称聚合硫，,亦称μ型硫，指不溶于二硫化碳的硫磺,是硫的长链聚合物，具有化学和物理惰性,在胶料中分布稳定性好,制品硫化交联点均匀,用其硫化的橡胶具有最佳的不喷霜性，并能有效地防止胶料在加工过程中出现早期焦烧和增进橡胶与钢丝或化纤帘子线的粘合,是子午线轮胎生产的专用硫化剂。随着轮胎子午化率的提高，对高品质不溶性硫磺的需求也迅速增长。国外也只有少数国家如美国、德国、俄罗斯、日本等能够生产。我国每年要靠大量进口才能满足需求。因此,国内不溶性硫磺的市场前景非常看好。

国内外制备IS的方法从温度上分主要有高温气化法和低温熔融法，从淬火剂上又可以分为水浴法和溶剂法。高温气化法制备IS的优点是产品中IS的含量相对较高,缺点是整个反应过程处在高温高压条件下,对反应设备的要求比较苛刻,生产过程中安全隐患大。低温熔融法与气化法的区别在于淬火的是硫磺熔体而不是过热硫蒸气，所以具有反应温度低，设备腐蚀小，常压操作，投资少，见效快，操作相对安全等优点，但产品中IS的含量较低。

无论是气化法还是熔融法，其技术关键主要是稳定剂的选取,急冷液及急冷方式的确定。液流的急冷基本采用倾倒式或滴入式，急冷效果差，导致转化率低，这也是熔融法生产不溶性硫磺含量低于气化法的原因。同时，生成的不溶性硫磺粗产品为块状或颗粒状，固化后不易粉碎。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种转化率高、操作简单安全、毒性小、生产成本低的不溶性硫磺生产方法。

本发明的目的还在于在硫磺熔体高温度，低粘度下雾化，自由基湮灭速度快，整个过程结合了气化法转化率高，快速冷却的优点，同时避免了气化法中对设备的腐蚀，安全性差的缺点，操作安全性高，生产效率高。

本发明的技术方案是：

1）熔融：将原料硫磺直接加热到280～400℃，使其熔融；

2）雾化：熔融后的硫磺液体经雾化器离心雾化成10μm～50μm的硫磺雾滴；

3）聚合：常温氮气经气体分配器分配后与硫磺雾滴混合；硫磺液滴在塔体上部停留2～25秒，氮气出口温度控制在180～240℃；

4）急冷：聚合后的硫磺再与经冷却装置冷却到-40～0℃并经气体分配器分配后的氮气混合，进入塔体下部，在2～20秒冷却至60℃以下；

5）分离包装：旋风分离，收集，包装，得到不溶性硫磺产品。

本发明的目的可通过以下方案进一步实现：

所制备的不溶性硫磺产品中不溶性硫磺质量分数高于60%。

所选取的原料硫磺中硫磺质量分数>98%。

从塔体中排出的氮气通过与残留的硫磺微粒分离，循环使用。

普通结晶硫磺是八元环结构，当达到一定温度时开环聚合形成聚合硫，聚合硫的分子量可由粘度大小体现；硫磺液体的粘度先随温度的升高而增大，后随温度的升高而减小，196℃左右时粘度最大。本发明基于的原理是首先对硫磺加热到280～400℃，此时硫磺开环形成自由基，并且粘度较小便于管道输送。然后降到一定温度，两端自由基湮灭终止形成聚合硫，由于聚合硫在高温下属于不稳定结构，极其容易向普通硫磺转化，因此需要对其急冷，最大程度将聚合硫结构保持住。

本发明的有益效果

（1）本发明通过雾化器离心雾化工艺与低温氮气并用对不溶性硫磺液滴急冷，使不溶性硫磺含量明显提高。同时得到的不溶性硫磺粒径小，分散均匀，避免了常规生产方法中的萃洗、干燥、粉碎等一系列步骤。

（2）本发明所涉及的工艺简单、安全性好、生产效率高，易于工业化。

附图说明

图1是液流粘度随温度变化曲线

图2是本实验生产工艺流程图

图3是实施例和对比例中不溶性硫磺DSC图

具体实施方式

实施例1：

将原料硫磺直接加热到280℃，使其熔融；熔融后的硫磺液体经雾化器离心雾化成平均粒径10μm的硫磺雾滴；循环常温氮气经气体分配器分配后与硫磺雾滴混合；氮气出口温度控制在180℃；硫磺液滴在塔体上部停留25秒。聚合后的硫磺再与经冷却装置冷却到0℃并经气体分配器分配后的氮气混合，进入塔体下部，在2秒冷却至60℃以下；旋风分离，收集，包装，得到不溶性硫磺产品；从塔体中排出的氮气通过与残留的硫磺微粒分离，循环使用。

实施例2：