[发明专利]生产丁基橡胶的方法

说明书

本发明涉及橡胶领域，公开了一种生产丁基橡胶的方法，该方法包括：(1)在催化剂和作为溶剂的氯甲烷的存在下，将异丁烯单体和异戊二烯单体进行共聚反应，得到含有丁基橡胶粒子的氯甲烷於浆；(2)将所述含有丁基橡胶粒子的氯甲烷於浆引入至於浆分离器中以通过气浮法进行分离，分别获得浓缩於浆和液态氯甲烷；(3)将所述液态氯甲烷循环回步骤(1)中以提供至少部分溶剂，其中，所述分离的温度比所述共聚反应的温度高5～70℃。本发明提供的生产丁基橡胶的方法能够在相对较低温度下实现丁基橡胶粒子与溶剂氯甲烷的分离，从而使得本发明的生产丁基橡胶的方法相对于现有技术的生产丁基橡胶的方法具有显著的降低能耗的优势。

技术领域

本发明涉及橡胶领域，具体地，涉及一种生产丁基橡胶的方法。

背景技术

丁基橡胶，简称IIR(Isobutylene Isoprene Rubber)，具有良好的化学稳定性和热稳定性，最突出的是具有良好的气密性和水密性。它对空气的透过率仅为天然橡胶的1/7，丁苯橡胶的1/5，而对蒸汽的透过率则为天然橡胶的1/200，丁苯橡胶的1/140。因此丁基橡胶主要用于制造各种内胎、蒸汽管、水胎、水坝底层以及垫圈等各种橡胶制品。

1943年，美国埃索化学公司首先实现了丁基橡胶工业化生产。此后，加拿大、法国、苏联等也相继实现了丁基橡胶的工业化生产。80年代初，世界丁基橡胶生产能力约为650kt，占合成橡胶总产量约5％。

丁基橡胶主要由单体异丁烯和少量辅助单体二烯烃(如异戊二烯、丁二烯等)共聚而成。最常用的二烯烃为异戊二烯，用量为1.5-4.5％左右。丁基橡胶聚合是阳离子聚合反应，对单体及溶剂等的纯度要求较高，一般异丁烯的纯度必须99.5重量％，异戊二烯的纯度必须98重量％，而溶剂氯甲烷的纯度要求95重量％。采用的引发剂通常为H₂O-AlCl₃或HCl-EDTA。聚合时，链转移反应极易发生，而异丁烯本身就是一种有效的链转移剂。而且，链转移反应活化能远大于链增长反应的活比能，故可将反应温度降低以抑制链转移反应。若要获得聚合度为1000左右的共聚物，聚合温度大约为-60℃左右；而想要获得聚合度约为10000的共聚物时，则聚合温度一般为-98℃左右。

丁基橡胶生产的聚合方法通常有两种，分别为溶液聚合和淤浆聚合。采用溶液聚合时，单体与聚合物皆溶解于溶剂(如己烷、四氯化碳)中。随反应的进行，聚合物溶解量增加使溶液粘度上升，造成传热困难，聚合物会粘于釜壁，易于挂胶等，又有溶剂回收等后处理工作，故此法在工业中较少采用。工业中主要采用淤浆法，该方法以强极性氯代甲烷(CH₃Cl)作溶剂，它能溶解单体，但不溶解聚合物。生成的聚合物能成为细小颗粒分散于溶剂中形成淤浆状，这样可减少传热阻力，快速聚合，从而可提高生产能力。但淤浆法生成的聚合物为极微小的粒子并以沉淀形态析出，易于沉积粘附于聚合釜底部及管道中，同时因为聚合物粒度非常细微，又不易于与溶剂氯甲烷完全分离。为此须采用强力的机械搅拌；或者特殊的列管式内循环聚合釜，能使物料强制循环和导出聚合物。

通常，丁基橡胶生产聚合的工艺条件为：异丁烯/异戊二烯单体配比约97/3(质量比)，溶剂为氯代甲烷，单体在溶剂混合物中的比例为25-40％(质量分数)。聚合温度约-100℃，引发剂AlCl₃浓度0.2-0.3％。聚合转化率：异丁烯75-95％，异戊二烯45-85％。产品丁基橡胶的不饱和度1.55±0.2％(摩尔分数)，门尼粘度40-60。

聚合反应所需要的低温(例如-100℃)，常用液态乙烯作冷却剂来取得。这样，原料系统的冷却和聚合反应体系的冷却均需要大量的冷凝剂和压缩机等设备。在经济上和操作上都带来较大的困难与麻烦。