[发明专利]稀土戊丁橡胶的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以稀土催化剂连续生产由异戊二烯和1，3-丁二烯共聚合成的稀土戊丁橡胶的生产方法，属于高分子材料、生产自动化技术领域。

背景技术

制造汽车轮胎所使用的橡胶一般是异戊橡胶(或天然橡胶)、顺丁橡胶和丁苯橡胶三种橡胶不同比例的三元混合物，这三种橡胶单独合成后再共混加工、使用存在如下缺点和弊端：

一是，三种合成橡胶的生产需要三套生产装置，建设投资大；

二是，三种合成橡胶共混加工的动力消耗大；

三是，三种合成橡胶共混加工时很难达到均匀混合，相态分布不均匀会造成界面摩擦生热，而且三元共混胶的高分子链的端点多，也会造成生热大，这都使得汽车的油耗增加。

为了消除这些弊端，人们提出了集成橡胶的概念，即将异戊二烯、1，3-丁二烯和苯乙烯三种单体按一定比例在一定引发剂存在下进行共聚合，合成三元集成橡胶(SIBR)。据报道，美国固特异轮胎及橡胶公司已生产出这种三元集成橡胶，并用于绿色轮胎的胎面，使得生产的轮胎在滚动阻力、抗湿滑性和耐磨性三方面达到了很好的平衡，即所谓的安全、节能、环保型轮胎。

异戊二烯和1，3-丁二烯共聚橡胶(简称戊丁橡胶，IBR)属于二元集成橡胶。国外从20世纪60年代就开始了异戊二烯和1，3-丁二烯共聚合的研究，但所用配位催化剂中的过渡金属多为Ti、Co和Ni等元素，共聚物的异戊二烯和丁二烯链节中的顺-1，4含量不能同时达到较高的水平，限制了这种共聚物的商业化应用。中国科学院长春化学研究所自20世纪70年代开始进行稀土异戊二烯和1，3-丁二烯共聚合的研究，所用催化剂为稀土催化剂，共聚物的异戊二烯和丁二烯链节中的顺-1，4含量可同时达到较高的水平，是一种性能优异的共聚橡胶。近年来国内外对共聚稀土催化剂、共聚方法及共聚物的性能和应用的研究很多，美国、日本、俄罗斯和中国等国家都拥有相关的发明专利。

研究表明，稀土催化体系合成的戊丁共聚橡胶(稀土戊丁橡胶)中异戊二烯和丁二烯链节中的顺-1，4含量都较高，具有优异的耐低温性能，而且具有生热低、滚动阻力低、耐磨性能好和抗裂口增长性能好等特点，可用于高性能轮胎、耐寒轮胎、耐寒橡胶制品和减震材料等领域。因此，引起了人们的广泛重视，使其在催化剂类型和聚合反应活性、聚合工艺、聚合物结构和性能研究等方面都取得了显著进展。国内外关于稀土戊丁橡胶合成及应用的研究报道和专利公开较多，但未见工业化的报道。

美国专利US3649607、US5502126、US7169870和中国专利CN1342718A、CN1295087A、CN1296982A、CN1861649A、CN1273508C等都是关于异戊二烯和丁二烯共聚合催化剂及聚合方法的发明专利，但未涉及单体精制、聚合转化率控制、胶液凝聚、溶剂与未反应单体的回收利用等工业化生产必须解决的技术问题。

中国专利200710014320.2-“溶液聚合法生产聚合物工艺过程中溶剂和未反应单体的回收利用方法”中所采用的一塔回收流程和所提及的传统的两塔回收流程仅适用于单一单体均聚橡胶的生产，目前还不适合于采用两种或两种以上单体共聚橡胶的工业化生产。

究其原因是，两种或两种以上单体及其中杂质的沸点相互交叉，仅采用一个精馏塔或两个精馏塔不能满足回收单体和溶剂的纯度要求。

事实上，对于用溶液聚合法来生产合成橡胶的技术来说，聚合催化剂和聚合方法固然重要，但单体与溶剂的精制与回收利用方法也是决定整套生产技术成败的关键，而单体与溶剂的精制与回收利用方法又与所采用的聚合催化体系和聚合方法密切相关。

不同的聚合催化剂体系与聚合方法对单体与溶剂的杂质种类与杂质含量要求不同，因此所采取的单体与溶剂的精制与回收利用方法就不一样。

同样地，单体与溶剂的种类不同，所采取的精制与回收利用方法也会不同。而且对于特定的单体与溶剂、采用特定的聚合催化体系与聚合方法所得到的橡胶产品，由于单体与溶剂中的杂质种类与含量不同，橡胶产品的性能也会产生很大的差异。

发明内容

本发明所述稀土戊丁橡胶的生产方法，采用稀土催化剂将异戊二烯和1，3-丁二烯2种精制单体经配比混合、聚合反应后合成生产为无规共聚橡胶。

本发明的目的在于，采用多塔循环制备工艺流程，解决因多种单体及其杂质沸点交叉而造成回收单体、溶剂纯度较低的问题，从而提高稀土戊丁橡胶生产效率、产品分子量、降低整体生产成本。