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(guó)橡膠工業(yè)對(duì)國(guó)際天然橡膠市場(chǎng)的過(guò)分依賴，提高異戊橡膠應(yīng)用比例已成為我國(guó)橡膠工業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。本課題為國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2007BAE14B02)和中國(guó)石油天然氣股份有限公司科技項(xiàng)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(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所合作開發(fā)了先進(jìn)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(shè)計(jì)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(diǎn)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(yùn)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(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平;進(jìn)行了輪胎試制和成品試驗(yàn)以及中試產(chǎn)品市場(chǎng)應(yīng)用研究，得到了穩(wěn)定應(yīng)用評(píng)價(jià)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(yàn)研究，驗(yàn)證了催化劑配方和小試成果。通過(guò)調(diào)整聚合反應(yīng)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(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，即:生膠門尼粘度控制在80±5，順式含量＞96％，相對(duì)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(guò)連續(xù)試驗(yàn)考察了聚合反應(yīng)溫度、時(shí)間、催化劑用量、單體濃度對(duì)聚合反應(yīng)的影響;考察了反應(yīng)速率、聚合膠液粘度與聚合時(shí)間的關(guān)系;考察了催化劑工藝控制特點(diǎn)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(zhǎng)周期連續(xù)試驗(yàn)表明裝置運(yùn)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(guò)國(guó)家電化學(xué)和光譜研究分析中心檢測(cè)，產(chǎn)品指標(biāo)滿足要

5、求并達(dá)到國(guó)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(jìn)行了1m3聚合釜規(guī)模中試裝置設(shè)計(jì)和建設(shè)，完成了催化劑在線配置裝置設(shè)計(jì)和建設(shè)，開發(fā)出了新型異戊橡膠1m3聚合反應(yīng)器，解決了聚合反應(yīng)過(guò)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(yàn)證試驗(yàn)，進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)中膠液的輸送，傳熱和攪拌功率等問題。通過(guò)試驗(yàn)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(guò)國(guó)家電化學(xué)和光譜研究分析中心檢測(cè)，產(chǎn)品指標(biāo)滿足要求，硫化膠性能經(jīng)中國(guó)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)材料檢測(cè)研究中心和國(guó)家電化學(xué)和光譜研究分析中心測(cè)試結(jié)果達(dá)到國(guó)外技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)1m3放大規(guī)模試驗(yàn)完善了全流程聚合成套技術(shù)。
　　 (4)