[发明专利]不含水和溶剂的卤代丁基橡胶的生产方法

说明书

本发明涉及不含水和溶剂的卤代丁基橡胶产品、连同其生产方法。

卤代丁基橡胶具有重要的工业用途并且典型地是通过单体的(共)聚合反应产生的，它典型地是经由浆料、乳液或溶液工艺进行。

生成丁基橡胶的异丁烯与异戊二烯的共聚作用在工业上例如是在大约-60℃至-100℃的低温下进行的以获得高摩尔质量。浆料法使用氯甲烷作为一种稀释剂而溶液法使用一种惰性的烃作为一种溶剂。在该聚合反应之后，该丁基橡胶聚合物或者作为一种在氯甲烷中的浆料或者作为一种在烃中的均匀溶液存在。未反应的单体也在该反应器排出的混合物中存在。需要将该丁基橡胶聚合物回收并且从该稀释液或溶剂中分离。

在该(共)聚合反应之后，该反应器排放混合物至少包含：丁基橡胶、溶剂、剩余单体以及催化剂。为了回收该丁基橡胶，该排放流典型地用蒸汽和热水处理该。大部分溶剂和未反应的单体由此被闪蒸掉。蒸汽和水接触的一个缺点是丁基橡胶被凝结了。然后这些合成胶在水中以湿屑粒的形式存在。然后将大部分水通过排出分离，接着是例如施用干燥挤出机以及一个最终的真空干燥步骤。

在浆料法中，聚合反应器排放流在闪蒸鼓中用蒸汽和热水处理。大部分氯甲烷和未反应的单体由此被闪蒸掉并且水通过冷凝从这些蒸气中分离出。当将来自该反应器的聚合物进一步处理时，比如通过卤化，该丁基橡胶产品可以作为一种通过将该反应器内容物排入一种热溶剂(比如己烷)的溶液而直接回收。在这个阶段以后使该氯甲烷蒸发并且应用一个此外的汽提阶段以去除剩余单体残余物。

在该溶液法中，在该聚合反应步骤过程中应用一种惰性的烃溶剂和一种烷基铝卤化物催化剂。然后将这些剩余单体在一个蒸馏汽提过程中从该反应器溶液中移出。在这个蒸馏步骤之后，该丁基橡胶聚合物作为一种在烃中的均匀溶液存在。这种溶液或者可以进一步进行处理(比如经受一个卤化步骤)、或该丁基橡胶聚合物可以直接从该溶液分离。该丁基橡胶从溶液的分离与浆料法的相似，并且还包括与蒸汽和热水接触，由此该聚合物得以凝结。然后该丁基橡胶聚合物在水中以湿屑粒形式存在(在水中6wt％至10wt％的聚合物)。为抵消该凝结作用，在凝结/蒸汽汽提法之后将脂肪酸盐类加入含有在水中的丁基橡胶屑粒的闪蒸鼓中。在加入添加剂之后，然后使丁基橡胶通过进一步干燥转变成最终的商业的包装形式。干燥典型地通过排放进行、随后施用干燥挤出机以及在一个流化床中的最终干燥步骤。

丁基橡胶的商业上最重要的化学修饰之一是卤化作用，它导致了氯化和溴化丁基橡胶，以下还表示为卤代丁基橡胶或单独表示为溴代丁基橡胶或氯代丁基橡胶。

卤代丁基橡胶在技术上是通过使一种在烷中的常规的丁基橡胶的溶液与氯或溴在一个搅拌容器中接触而生产的。一般将所述溶液表示为粘结剂。作为副产品形成的未反应的卤素和卤化氢通过加入苛性碱溶液中和。还可以在那个阶段并入添加剂。然后将所生成的溶液进行蒸汽汽提以去除该溶剂，由此使该橡胶凝结成为一种固态产品。该固体产品总体上是作为一种在水中的5％到12％的浆料而回收的。在回收之前立即将稳定剂和/或抗氧化剂加入到该卤化丁基橡胶中。该卤化丁基橡胶然后使用机械干燥装备通过一种类似于用于常规的丁基橡胶的方法进行最终处理；然而，由于该卤化产品的更高反应性，采用了较不剧烈的条件。

这些上述的用于凝结和蒸汽汽提的工艺经受了很高的能量消耗。大量的蒸汽是必要的以便不仅蒸发溶剂而且还加热并且保持了在汽提鼓中的全部的含水量在一个高温下。添加额外的蒸汽也是必需的以通过降低在该汽提鼓中溶剂的分压而汽提掉溶剂的残余量。

因为凝结后丁基橡胶在该浆料中的浓度总体上仅为按重量计5％到12％，并且对于卤化丁基橡胶仅为5％到20％，上述的这些工艺还利用了大量水。来自这种浆料的全部水构成废水并且必须被去除。虽然该废水包含来自中和反应的钠盐，但因为该盐浓度太低，再加工并且再循环该废水以去除这些钠盐在经济上是不可行的。

将这些橡胶屑粒利用简单的筛盘或筛从该大体积的水中机械地分离出。在这个第一分离以后该卤代丁基橡胶仍包含大约30％到50％的水。然后此外的机械干燥使用挤出机通过对该产品进行捏合并且挤压出水进行。这种机械干燥方法的缺点是水被没有通过这种筛阻止的小的橡胶颗粒污染了，其结果是该废水要求额外的处理。