工業(yè)化溶聚丁苯原料前處理對聚合的影響研究

工業(yè)化溶聚丁苯原料前處理對聚合的影響研究丁苯橡膠的聚合方式主要分為溶液聚合和乳液聚合兩種方式。生產(chǎn)的丁苯橡膠分別被稱為溶聚丁苯和乳聚丁苯。溶聚丁苯由于具有更優(yōu)良的力學(xué)性能,能夠制造能耗低、對環(huán)境友好的新型輪胎,其市場需求會越來越大。本文進(jìn)行了工業(yè)化溶聚丁苯原料前處理對聚合的影響研究。比較了實驗室常用的原料精制方式效果。優(yōu)化了工業(yè)化溶聚丁苯原料前處理方法。完成600L聚合釜中試規(guī)模的多次聚合實驗,獲得了力學(xué)性能良好的線型溶聚丁苯橡膠。結(jié)果表明:1.環(huán)己烷經(jīng)過活化后分子篩凈化至少一周后,或者用金屬鈉絲凈化至少十天了后基本滿足聚合要求。先使用分子篩浸泡,然后再用金屬鈉絲凈化,可以縮短凈化處理周期。當(dāng)環(huán)己烷單位雜質(zhì)含量低于0.6×10^-3mmol/g左右且殺雜現(xiàn)象正常時,聚合可以正常進(jìn)行。2.采用氧化鋁動態(tài)吸附、高純氮氣吹掃的精制處理方式可以代替常壓蒸餾處理方式。同樣可獲得雜質(zhì)含量低的環(huán)己烷。經(jīng)過約6h的氧化鋁動態(tài)吸附循環(huán)凈化處理,環(huán)己烷（約624kg）的水分會低于50ppm。再經(jīng)過約4h的循環(huán)處理,和約2h的高純氮氣吹掃凈化處理,環(huán)己烷的“殺雜量”降低至0.6×10^-3mmol/g以下,符合聚合要求。氣相測試結(jié)果表明,與經(jīng)過蒸餾處理的環(huán)己烷樣品相比,新工藝處理的環(huán)己烷也可以達(dá)到較高的純度99.92%。3.使用氫化鈣除水、減壓蒸餾脫雜的處理工藝可以對苯乙烯進(jìn)行有效的精制。單位殺雜增量控制在低于0.3×10^-33mmol/g,且殺雜現(xiàn)象正常時,聚合可以正常進(jìn)行。但是氫化鈣吸水后也會產(chǎn)生氫氣,大量使用氫化鈣具有危險性。減壓蒸餾操作對設(shè)備和操作工藝都有一定的要求,而且成本較高。4.使用氧化鋁動態(tài)吸附代替減壓蒸餾處理方式,可以脫除苯乙烯含有的阻聚劑。獲得可用于聚合生產(chǎn)的苯乙烯。含有阻聚劑的工業(yè)級苯乙烯（共計540kg）,加入精制處理合格的環(huán)己烷,配制成苯乙烯-環(huán)己烷溶液。在經(jīng)過累計氧化鋁動態(tài)吸附循環(huán)16h,以及高純氮氣吹掃7h后,苯乙烯單位殺雜量可以降至1.8×10^-3mmol/g。雖然高于預(yù)期值(1.5×10^-3mmol/g),但是也可用于大規(guī)模聚合生產(chǎn)。5.丁油中的雜質(zhì)則主要來自于環(huán)己烷,少量為丁二烯自身的雜質(zhì)（主要為二聚體等物質(zhì)）。采用和環(huán)己烷相同的“殺雜”分析操作。丁二烯單位殺雜增量低于0.4×10^-3mmol/g且殺雜現(xiàn)象正常時,聚合可以正常進(jìn)行。使用精制合格的環(huán)己烷配制的丁油就可以滿足聚合實驗的要求。6.氧化鋁對丁二烯的吸收能力很強(qiáng),48h后,丁二烯含量下降了4.55個百分點。而重復(fù)使用的氧化鋁對丁二烯的吸收能力會相對弱一些,48h后,丁二烯含量下降了1個百分點;72h后,丁二烯含量下降了1.6個百分點;并在8d后,丁二烯含量開始保持穩(wěn)定。隨著浸泡時間的延長,丁油中的雜質(zhì)含量也在下降,相應(yīng)顏色的殺雜數(shù)值也在不斷降低。7.不能直接向工業(yè)級苯乙烯中加入氧化鋁浸泡吸附雜質(zhì)脫除阻聚劑。需要配制成苯乙烯-環(huán)己烷溶液,然后使用氧化鋁浸泡處理,吸附雜質(zhì),脫除阻聚劑。8.較大規(guī)模（600L聚合釜）的聚合實驗對于原料雜質(zhì)的含量要求低于小規(guī)模（250ml,2L）的聚合實驗要求。工業(yè)化聚合生產(chǎn)對于原料雜質(zhì)的容忍度更高一些。原料中雜質(zhì)含量高于小規(guī)模聚合實驗的標(biāo)準(zhǔn)要求時,大規(guī)模（600L聚合釜）的聚合實驗依然能夠順利進(jìn)行。本次中試實驗共進(jìn)行了多次600L釜聚合實驗。經(jīng)上述精制方式處理完成的原料可以用于溶聚丁苯橡膠工業(yè)化生產(chǎn),獲得^——Mn為20萬至25萬的線性溶聚丁苯橡膠。證明了前述對環(huán)己烷、苯乙烯等工業(yè)級原料的精制處理方式可以滿足中試規(guī)模聚合生產(chǎn)的要求。聚合產(chǎn)物的苯乙烯結(jié)構(gòu)含量和丁二烯1,2結(jié)構(gòu)含量也達(dá)到了預(yù)期的數(shù)值。聚合產(chǎn)物的物理性能接近錦湖公司產(chǎn)品SSBR6270和朗盛公司產(chǎn)