[发明专利]一种控制卤化丁基橡胶中卤素取代位的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学化工技术领域，具体的说，本发明涉及丁基橡胶的卤化技术和方法。

背景技术

随着科学技术的发展，化学工程技术正在不断向着高效、节能、安全的方向发展，为了实现可持续发展的目标，综合利用资源能源，对于化工的生产过程提出了众多新的要求。1937年埃克森公司制备出了丁基橡胶，1953年人们研究出了丁基橡胶的卤化方法，卤化丁基橡胶较传统丁基橡胶在耐热、耐酸碱、硫化活性、与其他橡胶共混和再生性能方面具有明显的优势，是高品级汽车内胎、医用橡胶瓶塞的主要原料。随着我国工业的发展，对于卤化丁基橡胶的需求量不断提升，但是目前我国尚无高品质卤化丁基橡胶的制备方法。

丁基橡胶卤化的反应机理是卤素将橡胶双键上的仲位氢原子取代成为卤素原子，反应过程同时产生卤化氢，卤化氢和未反应的卤素单质通过碱溶液中和。对于制备高品质卤化丁基橡胶来讲，控制橡胶中卤素的取代位置十分关键，但卤化丁基橡胶在反应过程中产生的卤化氢所造成的酸性环境下易发生取代位由仲位向伯位的转变，这种卤素取代位置转变的副反应若不进行控制，卤化丁基橡胶产品的可加工性就会迅速下降。因此要得到高品质的产品，反应过程必须在保证仲位卤化的同时抑制卤素取代位置的转移。但目前卤化丁基橡胶的生产过程中并没有有效的手段来抑制卤素取代位的转变，导致最终得到的卤化丁基橡胶质量较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制卤化丁基橡胶取代位的方法，以抑制卤素由仲位向伯位转移，制备高品质的卤化丁基橡胶。

丁基橡胶卤化反应的路线较短，但卤化反应产生的卤化氢所造成的有机相酸性环境易引起产品卤素取代位置的转变（由仲位转变为伯位），要准确控制反应进程并获得高品质的产品具有很大难度。因此，及时将产物卤化氢从有机相中移除对于控制卤素取代位是有利的。基于这一基本原理，本发明提出了一种控制卤化丁基橡胶中卤素取代位的方法，这种方法通过事先在丁基橡胶的烷烃溶液中加入适量的水，利用水对于卤化氢的高溶解性使卤素与橡胶反应的同时将卤化氢从有机相橡胶溶液中萃取出来，从而降低有机相的酸性，以抑制卤素由仲位向伯位转移，同时又有利于处于水相中的卤化氢被碱液中和。

本发明的技术方案具体方法步骤如下：

（1）配置丁基橡胶的烷烃溶液，在该烷烃溶液中加入水，混合均匀，形成含水的丁基橡胶乳液；

（2）丁基橡胶卤化：向含水丁基橡胶乳液中加入卤素单质或卤素的烷烃溶液，启动卤化反应；

（3）反应终止：向反应液中加入碱液并快速混合，终止反应。

其中，

步骤（1）中所述丁基橡胶的烷烃溶液中丁基橡胶的含量小于20wt%，丁基橡胶乳液中水的含量为0.5-5wt%；

步骤（2）中所述的卤素为Cl₂或Br₂，卤素与上述丁基橡胶中双键的摩尔比的0.1-1.1∶1，卤化反应进行0.2-2min，反应在短时间内完成，也有效降低了副反应发生的几率；

上述烷烃溶液的溶剂为正己烷、正庚烷或正辛烷；

步骤（3）中的所述的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或氨的水溶液，其可以中和反应液中的未反应的卤素和卤化氢以终止反应过程，所加入的氢氧化钠、氢氧化钾或氨与上述卤素的摩尔比为2.2∶1以上，为了节约碱液的用量，优选的摩尔比为2.2-2.8∶1；

上述所有反应的温度控制在15-45℃。

本发明的有益效果为：（1）利用在丁基橡胶溶液中添加水的方法抑制卤素取代位的转移；（2）适用于氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶的合成过程。这些特点使得本方法可以高效率、连续稳定地制备出高品质的卤化丁基橡胶。采用该方法，产品卤化度（卤素质量分数）可在0.2-2.2%范围内可调控，仲位取代的卤化丁基橡胶含量大于98%，橡胶的门尼粘度、不饱和度等指标优良。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明，但并不因此而限制本发明的内容。

实施例在搅拌釜中进行，在应用过程中亦可使用其他化工生产装置完成。

实施例1：