順丁橡膠聚合反應(yīng)過程及技術(shù)改造研究

尤存龍　張軍平

摘 要：順丁橡膠的生產(chǎn)和聚合反應(yīng)有很大的關(guān)系。通過聚合反應(yīng)的分析，能夠把聚合反應(yīng)所需的條件，流程，特點(diǎn)把握清楚。從而在工作中達(dá)到有的放矢。不但可以服務(wù)生產(chǎn)，讓技術(shù)水平有所提高。也能從聚合反應(yīng)的特點(diǎn)中找到突破點(diǎn)，進(jìn)行有利改革。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)鏈 順丁橡膠 條件 技術(shù)

聚合反應(yīng)身為有機(jī)化學(xué)中的一個(gè)主要反應(yīng)，分成縮聚反應(yīng)以及加聚反應(yīng)兩方面。低分子單體通過化學(xué)變化變成聚合物。而有許多反應(yīng)及合成橡膠相關(guān)，例如：聚加成反應(yīng)、縮合聚合、加成聚合、開環(huán)聚合等。在此處的加成聚合是如此描繪的，具備不飽和健的低分子單體透過反應(yīng)變?yōu)楦叻肿泳酆衔?。而鎳系丁二烯溶液的?gòu)成則為此原理。

一、順丁橡膠的聚合反應(yīng)過程

順丁橡膠的實(shí)質(zhì)是丁二烯，而它則是最基礎(chǔ)的一種共軛二烯烴分子，其化學(xué)表達(dá)式可以寫成 CH2=CH- CH=CH2。在催化劑作用下，丁二烯分子可以發(fā)生加成反應(yīng)，生成物是1，4一聚丁二烯或1，2一聚丁二烯大分子。首先，在鎳催化體系當(dāng)中聚丁二烯一般都是順式空間排列順序，大概占總量的百分之九十七左右，剩下的則都是以反式形式存在。另外，同大多數(shù)聚合物相同，在鎳催化體系當(dāng)中其微觀結(jié)構(gòu)也是由當(dāng)中的催化劑性質(zhì)來決定的。最后，丁二烯的加成聚合反應(yīng)過程共包含四個(gè)步驟，分別為鏈引發(fā)、鏈增長、鏈轉(zhuǎn)移和鏈終止，現(xiàn)為大家一一進(jìn)行分析。

1.1鏈引發(fā)

鏈引發(fā)指的是由于催化劑的介入使得丁二烯的活性被激活，發(fā)生聚合反應(yīng)的過程。鏈引發(fā)階段具體指的就是將催化劑加入丁二烯溶液當(dāng)中，使其發(fā)生聚合反應(yīng)的時(shí)期。而在鏈引發(fā)階段由于活化丁二烯需要一定的時(shí)間，我們把這段時(shí)間稱之為丁二烯的聚合誘導(dǎo)時(shí)期，在這期間，丁二烯原本活性越強(qiáng)，則所需誘導(dǎo)的時(shí)間就會(huì)越少。

1.2鏈增長

在丁二烯分子當(dāng)中插入絡(luò)合物的過程我們把它稱之為鏈增長過程這個(gè)插入的過程目的是為了形成大型聚丁二烯分子。具體過程就是在插入絡(luò)合物的過程當(dāng)中，丁二烯的活性會(huì)被激活，從而發(fā)生一系列的聚合反應(yīng)，使得其分子數(shù)量發(fā)生減少，而使得其整個(gè)聚合物的體積發(fā)生明顯的減小，而密度則會(huì)增加。這個(gè)過程除了可以形成大型丁二烯分子以外還可以根據(jù)其密度與體積的變化過程對其進(jìn)行聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究。而在我們實(shí)際的石油生產(chǎn)過程中，人們只需要測出丁二烯在發(fā)生聚合反應(yīng)時(shí)的轉(zhuǎn)換率，就可以根據(jù)相關(guān)公式非常容易的計(jì)算出其發(fā)生反應(yīng)所需要產(chǎn)生的熱量，并由此來采取必要的工程措施，降低反應(yīng)室的熱量，從而來保證聚合反應(yīng)的正常進(jìn)行過程。

1.3鏈轉(zhuǎn)移

在上文中對丁二烯鏈增長的分析過程中，我們已經(jīng)知道所添加的催化劑會(huì)和體系當(dāng)中的丁二烯發(fā)生作用，在其發(fā)生反應(yīng)的過程當(dāng)中，活性種進(jìn)入丁二烯分子當(dāng)中的過程就被稱之為鏈轉(zhuǎn)移。在這個(gè)過程當(dāng)中，原來的丁二烯分子鏈會(huì)失去活性，從而變成所說的惰性分子鏈，但是在這個(gè)過程當(dāng)中也會(huì)生成同原丁二烯分子鏈數(shù)目相同的新活性分子鏈。因此，丁二烯鏈轉(zhuǎn)移的過程絲毫不會(huì)影響其聚合反應(yīng)過程，充其量只是對其生成的聚合物分子量以及分布狀況產(chǎn)生了一些影響罷了。丁二烯鏈轉(zhuǎn)移速率與 C值大小緊密相關(guān)，C值越大則表示聚合物的鏈轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)，其所生成聚合物的分子數(shù)量減少，總體分子量分布會(huì)加寬。

1.4鏈終止

而鏈終止就是指使得活性分子鏈變成惰性分子鏈的過程。而在丁二烯聚合過程中要發(fā)生鏈終止有兩種方法，分別是雜質(zhì)與鏈轉(zhuǎn)移終止法。而在工程當(dāng)中一般情況下都是使用鏈轉(zhuǎn)移終止法來達(dá)到終止目的的。

二、對聚合反應(yīng)產(chǎn)生影響的因素

要想有效控制聚合反應(yīng)，掌握哪些因素能夠?qū)酆戏磻?yīng)產(chǎn)生影響十分必要。存在很多因素會(huì)對聚合反應(yīng)產(chǎn)生影響，例如催化劑的陳化條件、陳化方式、催化劑各組份的用量、配比，丁油濃度，原材料的純度，有害雜質(zhì)的含量，種類，聚合條件等。所用溶劑、停留時(shí)間等。具體影響主要體現(xiàn)在橡膠質(zhì)量、聚合反應(yīng)速度方面。以油為溶劑的順丁橡膠的生產(chǎn)中需要因素對相關(guān)因素對硅膠產(chǎn)生的影響做好全面的考慮?，F(xiàn)階段順丁聚合的催化劑配方特別低，要是利用化學(xué)反應(yīng)式計(jì)算，在某些條件下原材料中的雜質(zhì)包括溶解氧、水等的含量能夠?qū)⒋呋瘎┲械匿X劑徹底消耗掉，但聚合反應(yīng)始終正常進(jìn)行。這是因?yàn)殇X劑在絡(luò)合前后具有不同的反應(yīng)活性，絡(luò)合后的Al—C鍵與絡(luò)合前必要要更加穩(wěn)定一些，因此雜質(zhì)對催化劑的影響在鋁劑陳化反應(yīng)的不同時(shí)期以及活性中心形成以后存在差異，對活性中心已形成后，雜質(zhì)對鋁劑產(chǎn)生的影響就特別小。

三、對其進(jìn)行技術(shù)方面的改進(jìn)

通過上面的分析，我們可以知道在這一反應(yīng)中產(chǎn)生影響因素有很多，并且具有不同的特點(diǎn)。其中，制約聚合反應(yīng)速度的主要原因有三個(gè)方面。一是使用的催化劑所占的比例和濃度，二是聚合反應(yīng)時(shí)的溫度條件，三是丁油的濃度。如果能夠在這三個(gè)方面做出改進(jìn)就可以大幅度的縮減化學(xué)反應(yīng)的速度，從而提高效率。上面的原理，常常會(huì)使用在爆聚、不聚和開車的時(shí)候。如果能夠?qū)ι厦娴娜齻€(gè)項(xiàng)進(jìn)行調(diào)整分配就可以改變反應(yīng)速度，讓出現(xiàn)的問題快速得到解決，恢復(fù)正常工作。這只是理論方面的情況，如果在生產(chǎn)工作中，工作人員對丁油的濃度做出調(diào)整，就會(huì)使反應(yīng)速度出現(xiàn)大的起伏，造成很多不穩(wěn)定情況。如果催化劑和丁油的濃度發(fā)生變化，不但會(huì)使反應(yīng)速度發(fā)生改變，還會(huì)因速度的變化間接影響到橡膠的產(chǎn)品質(zhì)量。所以在平常的工作生產(chǎn)中往往會(huì)通過調(diào)整丁油的進(jìn)料溫度和首釜的溫差來調(diào)節(jié)反應(yīng)的速度。以后的反應(yīng)溫度控制通?？繆A套冷卻或加入稀釋冷油等辦法來解決?？梢姺磻?yīng)速度的快慢對保持正常的操作和減輕掛膠具有非常重要的作用。只有做好這項(xiàng)工作才能保障橡膠的質(zhì)量?；谏厦娴脑恚谏a(chǎn)工作之中，通過調(diào)節(jié)首釜反應(yīng)溫度可以達(dá)到有效控制反應(yīng)速度的目的。

四、結(jié)論

當(dāng)催化體系固定以后，只要原材料質(zhì)量合格，聚合溫度不是太高，所得橡膠分子的順式，含量總會(huì)合格的。因此生膠的門尼值和凝膠含量的多少，就成為生產(chǎn)操作中控制生膠質(zhì)量的重要指標(biāo)了。

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