不溶性硫磺

常见问题回答

1. 什么是不溶性硫磺?

2.不溶性硫磺的应用有哪些？

3.不溶性硫磺有哪些优点？

4.不溶性硫磺的生产工艺？

5.不溶性硫磺的发展前景如何？

1.什么是不溶性硫磺 ？ 

        不溶性硫磺 (Insoluble Sulfur)，分子式：Su，是一种无毒、可燃的黄色粉末，因其不溶于二硫化碳而得名。它经普通硫磺热聚合制得,分子链上的硫原子数高达108以上，有高聚物的粘弹性和分子量分布，因此也称弹性硫或聚合硫，属于无机高分子化工原料。

2.不溶性硫磺的应用 

        不溶性硫磺，它主要作为一种橡胶工业的高级促进剂和硫化剂被广泛应用于轮胎及其它橡胶复合制品的生产制造中，诸如轮胎的胎体胶料、缓冲胶料、白胎侧胶及翻胎、胶管、胶带等橡胶与骨架材料粘合的胶料中，也可用于电缆、胶辊、油封、胶鞋等橡胶制品的胶料中，同时也应用于硫磺用量大的浅色橡胶制品中。由于不溶性硫磺能使子午线、钢丝与橡胶粘贴更牢固，有效防止胶料喷霜，提高轮胎的耐热、耐磨性能。因此，不溶性硫磺是轮胎生产中必不可少的重要原料。 　　目前，在橡胶工业中以硫磺做硫化剂仍然是很广泛的，作为硫 (S)的一种变体—不溶性硫磺(IS)，在国内外比较广泛用于轮胎、胶鞋、胶管、胶带、杂品制造，并已在橡胶与钢丝的粘合中普遍采用。 

3.不溶性硫磺有哪些优点 

        1)  胶料在存放期内不喷霜。保持胶料组份和性能均一；克服因喷霜造成胶料粘合力差的缺点；防止对制品和模具的污染并去掉了为克服喷霜而增添的涂浆工艺，为生产联动化提供条件。 　　

        2)  在相邻胶层中无迁移现象。特别是在顺丁胶和丁基胶的胶料中，普通硫磺迁移速度很高，配加不溶性硫磺后即可避免。 　　

        3)  在混炼和存放过程中减少烧焦。 　　

        4)  缩短硫化时间。当达到硫化温度后，它具有一个“活化阶段”，即链式解聚作用，使硫化速度加快，减少硫磺用量，有利于制品老化性能的改善。 　　

        5)  有利于橡胶与其他材料的粘合。 　　

        6)  子午线轮胎中不可缺少的助剂。在子午线轮胎生产中，能有效的避免喷霜，也不易产生早期硫化，并使胶料保持较好的黏性，有利于成型操作，而且确保硫化胶硫化的均匀性，保证产品质量稳定。 

4.不溶性硫磺的制备 

        不溶性硫磺的生产工艺

        目前不溶性硫磺的生产方法主要有接触法、气化法、熔融法。

        1)  接触法

        该法是以硫化氢和二氧化硫为原料,将Ｈ2Ｓ和ＳＯ2分别通过有酸性介质的反应器进行接触反应,反应的产物为可溶性硫与不溶性硫的混合物。将该混合物进行洗涤、干燥、粉碎、萃取等工序即可得到不溶性硫磺产品。

        20世纪80年代初,已有采用Ｈ2Ｓ和ＳＯ2为原料生产不溶性硫磺的中试装置,前苏联和东欧一些国家在这方面所做的研究工作较多。虽然利用石油天然气工业较易得到的Ｈ2Ｓ和ＳＯ2气体为原料,具有一定的经济性和竞争力,但由于原料气体的毒性尤其是Ｈ2Ｓ对人体的危害更大,该工艺要求生产装置严格密封,这在工业生产中很难实现,实际操作中劳动保护、环保要求等难以达到有关标准。同时,接触法的原料利用率不如以硫磺为原料的生产方法高,所以目前不溶性硫磺主要还是以硫磺为原料经气化法或熔融法生产。

        2)  气化法

        气化法又叫高温法,是将干燥的硫磺熔化后断续升温至500～700℃产生过热蒸气,再依靠其自身压力高速喷射入急冷液中迅速冷却[3],得到不溶性硫和可溶性硫的塑性混合物,其中ＩＳ质量分数可超过50%。待其固化后,用ＣＳ2溶剂萃取,经分离、冲洗、干燥,即可得到高含量的不溶性硫磺产品。后来又对原工艺进行了不断改进,在反应过程中注入了一定量的Ｈ2Ｓ,使生产过程中原料的粘度降低,从而改善不溶性硫磺产品的稳定性;取消了淬火、炼胶机脱酸制硫片以及干燥、粉碎等多个环节,“一步法”直接生产高含量的不溶性硫磺产品,简化了生产工艺,降低了生产成本。

        气化法工艺成熟,单程转化率高,但同时具有能耗高、设备和管路腐蚀严重、操作不安全、工艺过程较复杂、投资大等缺点。国外生产不溶性硫磺主要采用气化法,而在国内主要有上海京海化工有限公司(与北京橡胶工业研究设计院合作开发)和无锡钱桥化工厂采用。

        3)  熔融法

        熔融法又称低温法,是在130～150℃下使硫磺熔融,添加一定量的稳定剂,然后将该混合物温度提高到180～210℃。在搅拌下保持一定时间,使可溶性硫最大限度地转化为不溶性硫。然后用水迅速冷却,并将水分离,在空气中固化。块状物经粉碎后加入溶剂、添加剂进行研磨、过滤,得到粉状的不溶性硫磺。

        熔融法具有反应温度低,设备常压操作,无“三废”产生,具有投资少、见效快,操作安全的优点。但是,由于很难找到合适的稳定剂以保证液体硫在低温聚合时有较高的急冷效果,目前国内的工艺研究大多仍停留在实验室阶段或工业模拟试验阶段,实现工业化方面还存在较大的难度。

        4)  一步法

        连续一步法制造不溶性硫磺的方法，其生产步骤为：１．熔硫；２．升温、淬火；３．溶剂里不溶性硫磺的稳定及搬运；４．在水封底下溶剂里面进行粉碎过滤；５．冲洗、干燥。本发明的优点是：①把一步法（密闭罐内间隔法）改为现在的连续一步法，产量可提高几倍，且质量也有保障；②将密闭罐内间隔法改为敞开水封底下溶剂槽内搬运连续法，安全有保障。

5.不溶性硫磺的发展前景 

        在橡胶生产过程中，一般要添加生胶料的2%-4%左右的不溶性硫磺，这样算下来，我国不溶性硫磺每年的市场容量可达10万吨左右。但是由于涉及到生产成本的问题，现在很多国内的橡胶生产企业还在使用普通硫磺来作为橡胶硫化剂。部分企业采用的方法是将不溶性硫磺和普通硫磺混合起来使用。不过现在的子午胎橡胶生产企业已经能够达到全部使用不用性硫磺的水平。

        综上所述，现在我国的不溶性硫磺的应用范围有待扩大，市场前景比较乐观。现在发达国家的不溶性硫磺在硫化剂中的使用量是我国的5-6倍。所以还需要市场和国家的宏观政策给予支持，推广扩大不溶性硫磺在橡胶工业中的应用范围。