稀土異戊橡膠溶液聚合工藝工程的研究.pdf

1、合成順式-1，4-聚異戊二烯是異戊橡膠的全稱，是由異戊二烯制得的高順式（順-1，4含量為92％～98％）合成橡膠，由于順式異戊橡膠結(jié)構(gòu)與性能與天然橡膠相似，故又稱合成天然橡膠，因此異戊橡膠是天然橡膠的最佳替代物，大力發(fā)展異戊橡膠工業(yè)，能夠降低我國橡膠工業(yè)對國際天然橡膠市場的過分依賴，提高異戊橡膠應用比例已成為我國橡膠工業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。本課題為國家科技支撐計劃課題(2007BAE14B02)和中國石油天然氣股份有限公司科技項目(2008

2、B-3406)。
　　 本文在吉林石化公司研究院前期研究的基礎(chǔ)上同長春應用化學研究所合作開發(fā)了先進的第二代均相稀土催化劑，利用10L稀土異戊橡膠間歇溶液聚合裝置及自主設計并建成的20L聚合釜規(guī)模全流程模試裝置，1m3聚合釜規(guī)模中試裝置，完成了不同規(guī)模的聚合工藝條件的優(yōu)化，在聚合工藝工程中主要考察了稀土體系催化劑放大制備特點及連續(xù)聚合的規(guī)律，調(diào)整并確定了催化劑的制備條件及配方;考察了在連續(xù)運轉(zhuǎn)中膠液的輸送，聚合釜傳熱和攪拌功率等問

3、題;確定了聚合工藝參數(shù)，得到了穩(wěn)定、合格的模試和中試生產(chǎn)產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量達到國際同類產(chǎn)品水平;進行了輪胎試制和成品試驗以及中試產(chǎn)品市場應用研究，得到了穩(wěn)定應用評價數(shù)據(jù)，具體完成的工作如下:
　　 (1)完成了10L聚合釜間歇聚合工藝試驗研究，驗證了催化劑配方和小試成果。通過調(diào)整聚合反應工藝條件使得到的異戊橡膠產(chǎn)品的分子量分布、順式含量、異戊二烯聚合轉(zhuǎn)化率達到技術(shù)指標要求，即:生膠門尼粘度控制在80±5，順式含量＞96％，相對分子質(zhì)

4、量分布指數(shù)≤3.0。
　　 (2)完成了20L聚合釜規(guī)模全流程聚合成套模試技術(shù)開發(fā)。通過連續(xù)試驗考察了聚合反應溫度、時間、催化劑用量、單體濃度對聚合反應的影響;考察了反應速率、聚合膠液粘度與聚合時間的關(guān)系;考察了催化劑工藝控制特點及門尼粘度的調(diào)節(jié)規(guī)律，確定了調(diào)控門尼粘度的方法;確定了連續(xù)聚合優(yōu)化工藝參數(shù)。長周期連續(xù)試驗表明裝置運行基本平穩(wěn)，聚合溫度可控，得到了批量合格膠樣。膠樣通過國家電化學和光譜研究分析中心檢測，產(chǎn)品指標滿足要

5、求并達到國際同類產(chǎn)品水平。即:生膠門尼粘度ML100℃1+4控制在80±5，分子量分布≤3.0，順式含量＞96％，揮發(fā)份≤1.00％，凝膠≤0.5％。
　　 (3)在20L聚合釜全流程模試聚合成套技術(shù)基礎(chǔ)上，進行了1m3聚合釜規(guī)模中試裝置設計和建設，完成了催化劑在線配置裝置設計和建設，開發(fā)出了新型異戊橡膠1m3聚合反應器，解決了聚合反應過程中高粘膠液傳送問題，優(yōu)化了聚合流程，完成了1m3聚合釜中試局部單元驗證試驗，進行聚合工藝條

6、件的優(yōu)化，在聚合工藝工程中主要考察稀土體系催化劑連續(xù)聚合的規(guī)律，考察在連續(xù)運轉(zhuǎn)中膠液的輸送，傳熱和攪拌功率等問題。通過試驗確定了中試工藝參數(shù)，工藝參數(shù)與20L聚合釜規(guī)模裝置一致，得到了穩(wěn)定、合格的中試生產(chǎn)產(chǎn)品，產(chǎn)品通過國家電化學和光譜研究分析中心檢測，產(chǎn)品指標滿足要求，硫化膠性能經(jīng)中國橡膠工業(yè)協(xié)會材料檢測研究中心和國家電化學和光譜研究分析中心測試結(jié)果達到國外技術(shù)指標，通過1m3放大規(guī)模試驗完善了全流程聚合成套技術(shù)。
　　 (4)