顺丁橡胶催化剂预混工艺研究

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摘 要：顺丁橡胶是顺式-1，4-聚丁二烯橡胶的简称，其分子式为（C4H6）n，顺丁橡胶属于通用合成橡胶，优势显著，如：良好的弹性与动态性能，较强的耐磨性、耐低温性及耐曲揉性等，因此，在橡胶制品生产中的应用具有广泛性与普遍性。本文以镍系顺丁橡胶为研究对象，探讨了其催化剂预混工艺，旨在为生产实践提供可靠的理论保障。

关键词：顺丁橡胶；催化剂；预混工艺

中图分类号：TQ333 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0133-01

目前，在橡胶制品生产中顺丁橡胶扮演着重要的角色，但实际生产存在诸多的问题，如：顺丁橡胶生产能力偏低、新品种较少、质量不稳定，缺少竞争力与影响力，为了充分发挥顺丁橡胶的作用，使其生产适应激烈的竞争，我国对其研究技术给予了高度关注。相关学者提出了催化剂预混工艺，不仅可提高产品质量，还可控制生产成本，利于保证企业综合效益。

1 顺丁橡胶的工艺研发概况

顺丁橡胶中镍系聚丁二烯橡胶（Ni2BR）的应用频率最高，主要是因其拥有较高的弹性、良好的耐磨性、耐老化及耐热性等，经过数十年的发展，其工艺日渐成熟。根据有关报道可知，Ni2BR的工艺研发主要体现为：一是，聚合物性能，虽然顺丁橡胶拥有一系列的优点，如：耐热、耐寒及耐磨等，但其也存在不足，如：较差的冷流行、较低的拉伸机撕裂强度等，而生产实践对其性能提出了较高的要求，因此，有关学者[1]提出了改进催化剂体系、调整聚合物分子结构等方法，从而提高了橡胶物理及加工性能；二是，聚合反应，常见的工艺有本体聚合与气相聚合，前者具有工艺简单、操作简便、成本低、投资少等特点，但催化剂分散、物料运输等问题急需解决，后者因存在技术难题，使其仍处于中试时期；三是，凝聚与后处理，传统凝聚需要消耗较多的蒸汽，同时后处理流程较长，经改进，在乳化凝聚工艺、新型分散剂等支持下，保证了凝聚效果，减少了耗能，简化了后处理，具体技术有热泵及螺杆挤压等。

生产实践中传统的二元催化剂陈化法，需要较多的催化剂，同时产物中含有大量的凝胶、聚合釜存在明显的挂胶问题，从而制约了生产。经探索发现，催化体系聚合活性主要受催化剂陈化影响，随之提出了三元陈化法，其减少了催化剂使用量，提高了聚合活性，避免了挂胶问题，保证了设备长期、安全运行。为了进一步提高催化剂效率，有关学者改进了加水与终止技术。

2 顺丁橡胶催化剂预混工艺研究

2.1 小试试验

为了提升镍系顺丁橡胶的工业化水平，国内外学者均十分关注其催化剂体系，常见的三元陈化法，具体有两种，一种为经预混釜，使引发剂、溶剂及单体等进入反应器，另一种为使用AL-Ni陈化，再单独加入B稀释。上述方法均保证了橡胶产品质量，提高了其稳定性。但经生产实践可知，顺丁橡胶催化剂预混工艺仍影响了聚合反应，主要是因微量催化剂未能有效混合接触，陈化效果欠佳，随之影响了催化剂活性中心均匀分布。为了扭转此局面，国外学者提出了预混工艺技术，即：在聚合釜前增加预混釜，以此优化催化剂陈化及进料方式。本研究选用了环烷酸镍、三异丁基铝及三氟化硼乙醚络合物，旨在有效研发顺丁橡胶催化剂预混工艺。

试验中选用的原材料均由国内石化公司提供，催化剂陈化：使用100mL玻璃瓶，抽真空、烘烤、利用氮气循环，去除水分与杂质，将配置的催化剂放置在瓶内，陈化后，置入含有丁油的聚合瓶，以此诱发聚合，通过丁二烯聚合后，记录聚合反应速率，分析原料与聚合物等。经研究发现，Ni-B-A1三元陈化的聚合反应活性高于A1-Ni二元化，同时稀B单加高于Ni-A1-B三元陈化，最佳陈化时间为30min左右；此外，三元陈化的聚合速率高于二元陈化及稀B单加，待加入微量水后，聚合反应速率明显加快[2]。

2.2 中试试验

对于传统催化剂预混工艺而言，因催化体系具有较大的难度，使催化剂难以有效接触，从而降低了其利用率，影响了局部反应效果，另外，因大量使用催化剂，使得凝胶含量过高，未能满足生产需求。国外学者提出了预混工艺技术，通过预混釜的增加，提高了橡胶产品质量。

试验研究中丁二烯、加氢汽油、环烷酸镍、三异丁基铝、三氟化硼乙醚络合物为原材料，对其进行预混及陈化，同时，对丁二烯进行聚合与后处理，即：丁油在前两釜停留3h，首釜温度为80℃，二釜温度为75℃，此时丁二烯转化率超过85%，再利用分析仪对原料、聚合物等进行分析与测定。经研究发现，加入门尼调节剂后，增大了调节范围，提高了对门尼粘度的灵敏性，摩尔比为0.8～1.0，同时使用160#芳烃油，满足了生产需求。

2.3 试生产

在试生产中以丁二烯、溶剂油、填充油、引发剂与催化剂为原材料，工艺流程为：配置药剂、聚合、充油、凝聚与后处理，其中预混工艺为，在聚合釜前加预混釜，聚合体系中丁二烯分别于催化剂镍、硼与铝组分，进入1号聚合釜，稀释丁油后进入聚合釜，此后混合环烷酸镍与三氟化硼乙醚络合物，再混合丁油，形成三元陈液，进入预混釜，其中三异丁基铝单独进入。为了提高预混工艺质量，操作中应关注物料传质及传动，催化剂组分及预混丁油流量，预混釜温度等，经试验研究显示，顺丁橡胶产品性能优良，均符合合同要求[3]。

3 结语

综上所述，本文介绍了顺丁橡胶的工艺研究概况，重点阐述了其催化剂预混工艺研究，经小试、中试及试生产，保证了橡胶产品质量，增强了其稳定性，日后，实践中应大力推广。

参考文献：

[1]张目.镍系顺丁橡胶的生产及应用[J].炼油与化工，2015，01：67.

[2]崔小明.聚丁二烯橡胶生产技术进展及市场分析[J].上海化工，2014，09：37-43.

[3]赵永兵.充油顺丁橡胶工艺技术的研究与发展[D].东北石油大学，2010.