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      順丁橡膠催化劑預(yù)混工藝研究

      2017-03-24 22:00:07賈德隆喻芳
      中國(guó)科技縱橫 2017年2期
      關(guān)鍵詞:順丁橡膠催化劑

      賈德隆++喻芳

      摘 要:順丁橡膠是順式-1,4-聚丁二烯橡膠的簡(jiǎn)稱,其分子式為(C4H6)n,順丁橡膠屬于通用合成橡膠,優(yōu)勢(shì)顯著,如:良好的彈性與動(dòng)態(tài)性能,較強(qiáng)的耐磨性、耐低溫性及耐曲揉性等,因此,在橡膠制品生產(chǎn)中的應(yīng)用具有廣泛性與普遍性。本文以鎳系順丁橡膠為研究對(duì)象,探討了其催化劑預(yù)混工藝,旨在為生產(chǎn)實(shí)踐提供可靠的理論保障。

      關(guān)鍵詞:順丁橡膠;催化劑;預(yù)混工藝

      中圖分類號(hào):TQ333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-2064(2017)02-0133-01

      目前,在橡膠制品生產(chǎn)中順丁橡膠扮演著重要的角色,但實(shí)際生產(chǎn)存在諸多的問(wèn)題,如:順丁橡膠生產(chǎn)能力偏低、新品種較少、質(zhì)量不穩(wěn)定,缺少競(jìng)爭(zhēng)力與影響力,為了充分發(fā)揮順丁橡膠的作用,使其生產(chǎn)適應(yīng)激烈的競(jìng)爭(zhēng),我國(guó)對(duì)其研究技術(shù)給予了高度關(guān)注。相關(guān)學(xué)者提出了催化劑預(yù)混工藝,不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量,還可控制生產(chǎn)成本,利于保證企業(yè)綜合效益。

      1 順丁橡膠的工藝研發(fā)概況

      順丁橡膠中鎳系聚丁二烯橡膠(Ni2BR)的應(yīng)用頻率最高,主要是因其擁有較高的彈性、良好的耐磨性、耐老化及耐熱性等,經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展,其工藝日漸成熟。根據(jù)有關(guān)報(bào)道可知,Ni2BR的工藝研發(fā)主要體現(xiàn)為:一是,聚合物性能,雖然順丁橡膠擁有一系列的優(yōu)點(diǎn),如:耐熱、耐寒及耐磨等,但其也存在不足,如:較差的冷流行、較低的拉伸機(jī)撕裂強(qiáng)度等,而生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)其性能提出了較高的要求,因此,有關(guān)學(xué)者[1]提出了改進(jìn)催化劑體系、調(diào)整聚合物分子結(jié)構(gòu)等方法,從而提高了橡膠物理及加工性能;二是,聚合反應(yīng),常見(jiàn)的工藝有本體聚合與氣相聚合,前者具有工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、成本低、投資少等特點(diǎn),但催化劑分散、物料運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題急需解決,后者因存在技術(shù)難題,使其仍處于中試時(shí)期;三是,凝聚與后處理,傳統(tǒng)凝聚需要消耗較多的蒸汽,同時(shí)后處理流程較長(zhǎng),經(jīng)改進(jìn),在乳化凝聚工藝、新型分散劑等支持下,保證了凝聚效果,減少了耗能,簡(jiǎn)化了后處理,具體技術(shù)有熱泵及螺桿擠壓等。

      生產(chǎn)實(shí)踐中傳統(tǒng)的二元催化劑陳化法,需要較多的催化劑,同時(shí)產(chǎn)物中含有大量的凝膠、聚合釜存在明顯的掛膠問(wèn)題,從而制約了生產(chǎn)。經(jīng)探索發(fā)現(xiàn),催化體系聚合活性主要受催化劑陳化影響,隨之提出了三元陳化法,其減少了催化劑使用量,提高了聚合活性,避免了掛膠問(wèn)題,保證了設(shè)備長(zhǎng)期、安全運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高催化劑效率,有關(guān)學(xué)者改進(jìn)了加水與終止技術(shù)。

      2 順丁橡膠催化劑預(yù)混工藝研究

      2.1 小試試驗(yàn)

      為了提升鎳系順丁橡膠的工業(yè)化水平,國(guó)內(nèi)外學(xué)者均十分關(guān)注其催化劑體系,常見(jiàn)的三元陳化法,具體有兩種,一種為經(jīng)預(yù)混釜,使引發(fā)劑、溶劑及單體等進(jìn)入反應(yīng)器,另一種為使用AL-Ni陳化,再單獨(dú)加入B稀釋。上述方法均保證了橡膠產(chǎn)品質(zhì)量,提高了其穩(wěn)定性。但經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐可知,順丁橡膠催化劑預(yù)混工藝仍影響了聚合反應(yīng),主要是因微量催化劑未能有效混合接觸,陳化效果欠佳,隨之影響了催化劑活性中心均勻分布。為了扭轉(zhuǎn)此局面,國(guó)外學(xué)者提出了預(yù)混工藝技術(shù),即:在聚合釜前增加預(yù)混釜,以此優(yōu)化催化劑陳化及進(jìn)料方式。本研究選用了環(huán)烷酸鎳、三異丁基鋁及三氟化硼乙醚絡(luò)合物,旨在有效研發(fā)順丁橡膠催化劑預(yù)混工藝。

      試驗(yàn)中選用的原材料均由國(guó)內(nèi)石化公司提供,催化劑陳化:使用100mL玻璃瓶,抽真空、烘烤、利用氮?dú)庋h(huán),去除水分與雜質(zhì),將配置的催化劑放置在瓶?jī)?nèi),陳化后,置入含有丁油的聚合瓶,以此誘發(fā)聚合,通過(guò)丁二烯聚合后,記錄聚合反應(yīng)速率,分析原料與聚合物等。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),Ni-B-A1三元陳化的聚合反應(yīng)活性高于A1-Ni二元陳化,同時(shí)稀B單加高于Ni-A1-B三元陳化,最佳陳化時(shí)間為30min左右;此外,三元陳化的聚合速率高于二元陳化及稀B單加,待加入微量水后,聚合反應(yīng)速率明顯加快[2]。

      2.2 中試試驗(yàn)

      對(duì)于傳統(tǒng)催化劑預(yù)混工藝而言,因催化體系具有較大的難度,使催化劑難以有效接觸,從而降低了其利用率,影響了局部反應(yīng)效果,另外,因大量使用催化劑,使得凝膠含量過(guò)高,未能滿足生產(chǎn)需求。國(guó)外學(xué)者提出了預(yù)混工藝技術(shù),通過(guò)預(yù)混釜的增加,提高了橡膠產(chǎn)品質(zhì)量。

      試驗(yàn)研究中丁二烯、加氫汽油、環(huán)烷酸鎳、三異丁基鋁、三氟化硼乙醚絡(luò)合物為原材料,對(duì)其進(jìn)行預(yù)混及陳化,同時(shí),對(duì)丁二烯進(jìn)行聚合與后處理,即:丁油在前兩釜停留3h,首釜溫度為80℃,二釜溫度為75℃,此時(shí)丁二烯轉(zhuǎn)化率超過(guò)85%,再利用分析儀對(duì)原料、聚合物等進(jìn)行分析與測(cè)定。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),加入門(mén)尼調(diào)節(jié)劑后,增大了調(diào)節(jié)范圍,提高了對(duì)門(mén)尼粘度的靈敏性,摩爾比為0.8~1.0,同時(shí)使用160#芳烴油,滿足了生產(chǎn)需求。

      2.3 試生產(chǎn)

      在試生產(chǎn)中以丁二烯、溶劑油、填充油、引發(fā)劑與催化劑為原材料,工藝流程為:配置藥劑、聚合、充油、凝聚與后處理,其中預(yù)混工藝為,在聚合釜前加預(yù)混釜,聚合體系中丁二烯分別于催化劑鎳、硼與鋁組分,進(jìn)入1號(hào)聚合釜,稀釋丁油后進(jìn)入聚合釜,此后混合環(huán)烷酸鎳與三氟化硼乙醚絡(luò)合物,再混合丁油,形成三元陳液,進(jìn)入預(yù)混釜,其中三異丁基鋁單獨(dú)進(jìn)入。為了提高預(yù)混工藝質(zhì)量,操作中應(yīng)關(guān)注物料傳質(zhì)及傳動(dòng),催化劑組分及預(yù)混丁油流量,預(yù)混釜溫度等,經(jīng)試驗(yàn)研究顯示,順丁橡膠產(chǎn)品性能優(yōu)良,均符合合同要求[3]。

      3 結(jié)語(yǔ)

      綜上所述,本文介紹了順丁橡膠的工藝研究概況,重點(diǎn)闡述了其催化劑預(yù)混工藝研究,經(jīng)小試、中試及試生產(chǎn),保證了橡膠產(chǎn)品質(zhì)量,增強(qiáng)了其穩(wěn)定性,日后,實(shí)踐中應(yīng)大力推廣。

      參考文獻(xiàn):

      [1]張目.鎳系順丁橡膠的生產(chǎn)及應(yīng)用[J].煉油與化工,2015,01:67.

      [2]崔小明.聚丁二烯橡膠生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展及市場(chǎng)分析[J].上?;ぃ?014,09:37-43.

      [3]趙永兵.充油順丁橡膠工藝技術(shù)的研究與發(fā)展[D].東北石油大學(xué),2010.

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