[发明专利]利用捏合反应器连续化合成氯醇橡胶的方法

说明书

本发明提供了一种利用捏合反应器连续化合成氯醇橡胶的方法。该方法为：先将预定量甲苯、单体和催化剂依次加入捏合反应器开启搅拌，升温启动反应，然后按设定投料比例通过加料泵向捏合反应器中连续加入物料，连续出料，采用中温投料投催化剂‑连续进料‑连续聚合反应的工艺，制得胶液，并进行脱挥处理，脱挥后的胶液送至凝胶釜进行凝胶得到胶粒，再将胶粒通过振动筛去除表面水后，进入烘箱干燥，干燥好的生胶进行挤出成型，计量并包装后处理，制备得到氯醇橡胶。本发明利用捏合反应器连续化合成氯醇橡胶，其工作容积和传热面积大，且传热面具有自除垢功能，该方法具有高的传质速率、反应操作简单、副反应少、原料利用率高、产品质量好的优点。

技术领域

本发明涉及橡胶制造领域，尤其涉及一种利用捏合反应器连续化合成氯醇橡胶的方法。

背景技术

氯醇橡胶(也称环氧氯丙烷橡胶、氯醚橡胶或表氯醇橡胶)是由聚合级环氧氯丙烷(或与环氧乙烷等共聚单体的混合物)在以三异丁基铝为主要成分的催化剂存在条件下，于甲苯溶液中聚合而制成的。氯醇橡胶具有优异的耐油、耐溶剂、耐酸、耐碱、耐天候及耐臭氧性能，其耐气体渗透性在所有胶种中最低，且减震性能和耐高、低温性能突出，均聚胶可在120℃下长期工作，耐低温性可达-30℃，另外其还具有优良的黏合性和加工性能。

目前，国内外氯醇橡胶装置中，乳液聚合和溶液聚合仍然是生产氯醇橡胶主要采用的两种工艺路线。溶液聚合与乳液聚合相比，其生产工艺具有装置适应能力强、排污量小、单体转化率高、胶种多样化、聚合助剂品种少等优点，经过近20多年的发展，采用高分子设计及活性链端改性等一系列技术改进使得溶聚氯醇橡胶合成技术得到快速发展，开发了一系列抗湿滑性、耐磨性、滚动阻力等综合平衡性能极佳的能满足轮胎及橡胶制品发展要求的溶聚氯醇橡胶。相较于乳聚氯醇橡胶，溶聚氯醇橡胶发展速度更快，是今后氯醇橡胶的发展方向。

现阶段溶液聚合生产工艺按聚合方式可分为连续性聚合和间歇性聚合两大，其中连续聚合工艺具有能物耗低、产品质量稳定均一、生产效率高、反应过程易于控制等特点。

氯醇橡胶的合成可以使用常规反应器技术例如搅拌釜反应器进行，但是转化率和最终分子量可能必须控制在较低水平。在较高的转化率和分子量下，反应物料将变得非常粘稠，这限制了常规反应器技术提供足够的混合最小化传质对反应动力学的影响，消除反应放热和确保适当的传热的能力。

通过溶液聚合方法合成氯醇橡胶工艺，通常在缩聚步骤之后，需要将聚合物与溶剂分离。该分离处理需要几个处理步骤，包括凝结、汽提、各种机械分离阶段以及最后干燥。

公开号为CN102746506A、CN102731767A及CN103351466A的中国发明专利分别公开了一种沉淀聚合制备均聚、共聚及不饱和三元共聚氯醇橡胶的方法，虽然分离纯化不需要蒸馏溶剂仅通过抽滤得到成品氯醇橡胶，但是抽滤出来的溶剂仍然需要回收并精制，工序繁杂，能耗和物耗均非常高。

公开号为CN203448095U的中国实用新型专利提供了一种溶聚丁苯橡胶浓缩聚合装置，通过物料循环混合，减少了物料短路和避免反复混合，缩短了反应停留时间，但仍未彻底避免溶剂后处理过程。

聚合脱挥一体工艺在合成橡胶生产工艺中极少采用，主要原因是难以解决高粘度聚合物物料体系流动的问题，因此通常合成橡胶本体聚合转化率不超过20％。申请号为CN201310645965.1的中国发明专利公开了一种适用于超高粘度流体的卧式反应器，《合成技术及应用》报道了用于聚酯生产的圆盘式反应器，旨在解决本体聚合方法制备合成橡胶或聚酯中面临的高粘度以及后期聚合脱水困难等问题，但其仅是通过增加螺杆叶片回流孔的方式，来提高物料的混合和掺和，但作为以螺杆挤出机为基础的这种反应器设计不能解决低粘度流体的混合，同时上述专利未涉及完整聚合工艺的问题。因此，就目前报道的工艺或装置而言，均没有真正解决合成橡胶工艺过程中面临的高转化率和物料高粘度这一对相互掣肘的技术矛盾。