阳离子聚合制备对凇基橡胶的合成工艺.doc

材料科学与工程专业 聚合物合成工艺课程设计 题目： 阳离子聚合制备丁基 橡胶的合成工艺 姓 名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师 起止日期 阳离子聚合制备丁基橡胶的合成工艺 目录 概述 设计思路及拟要解决的问题 阳离子聚合制备丁基橡胶的合成工艺的设计原理 本设计所涉及的原材料简介 聚合物合成工艺过程介绍 聚合物合成工艺流程图 聚合物合成工艺的关键工艺条件分析 设计总结 参考文献 概述 丁基橡胶( 简称I I R ) 是异丁烯和异戊二烯在Friedel-Craft催化剂作用下进行阳离子聚合反应生成的世界上第四大合成橡胶胶种。丁基橡胶的生产始于20 世纪40 年代，1943 年Exxon公司在美国Baton Rouge工厂实现了丁基橡胶的工业化生产。1944 年，加拿大Polysar 公司采用美国技术在Sarnia 建成丁基橡胶生产装置。1959 年后，法国、英国、日本也开始生产丁基橡胶。1 9 9 1 年，Bayer 公司购买Polysar 全部合成橡胶业务，Exxon 公司也收购了在法国的丁基橡胶生产装置，从此世界丁基橡胶的生产基本上被Exxon 和Bayer 两大公司所垄断。1982 年，前苏联在陶里亚蒂建成世界唯一的溶液聚合法丁基橡胶生产装置，所用聚合反应器由苏联合成橡胶研究院和意大利PI 公司合作开发。卤化丁基橡胶(HIIR)可分为氯化丁基橡胶(CIIR)和溴化丁基橡胶(BIIR)两大类，是丁基橡胶在脂肪烃溶剂中与氯或溴进行反应的产物，其工业化生产始于20世纪50 年代末，1960 年Exxon 公司在Baton Rouge 工厂开始生产氯化丁基橡胶(CIIR)，Polysar 公司于1971 开始生产溴化丁基橡胶(BIIR)。目前，世界上只有美国、德国、俄罗斯和意大利4 个国家拥有丁基橡胶生产技术，在国际市场上，Exxon 公司和Bayer 公司的丁基橡胶产品处于垄断地位，生产能力约占世界总生产能力的80%，此外，这两大公司在新产品和新技术的开发方面也处于世界领先地位。目前，我国只有北京燕山石油化工公司合成橡胶厂一家生产企业，产量不能满足国内实际生产的需求，每年都要大量进口，开发利用前景广阔。 丁基橡胶是异丁烯和少量异戊二烯（二者质量之比97：3）， 经阳离子聚合反应而得。加入异戊二烯的目的是为了在大分子主链上提供双键，因为异丁烯的均聚物大分子链上无双键，不易硫化为橡胶制品。加入少量的异戊二烯与之共聚得到的共聚物经硫化后成为性能优良的丁基橡胶。 聚合反应机理 丁基橡胶的生产以淤浆法为主，其聚合机理是典型的阳离子聚合机理。以氯甲烷为溶剂、三氯甲烷为引发剂、水为共引发剂，在-103℃低温下进行阳离子共聚合，其反应机理如下： 链引发 2、链增长反应 链终止反应 自发终止反应 成键终止反应 三：阳离子聚合反应的特点 1：聚合反应速率快 阳离子聚合的特点之一是聚合反应速率快，即使在低温下进行反应也能在瞬间完成，因此，聚合热的去除就成了很重要的问题。聚合反应热常借助反应器夹套中液体乙烯的蒸发而移出 2：对原料的纯度要求很高 水、醚、醇和氨等极性物质都会使引发失去活性；正丁烷有链转移作用；不饱和杂质1-丁烯和2-丁烯则会生成凝胶。聚合前原料必须提纯，一般要求异戊二烯的纯度要求达到99%以上，异戊二烯的纯度要达到98%，氯甲烷的纯度要大于95%。 3：聚合温度对聚合反应的影响 聚合温度对异丁烯和异戊二烯的共聚反应有很大的影响，温度高则聚合物相对分子质量降低、不饱和度和橡胶的物理机械性能降低。 在常温下生成低相对分子质量的化合物，要得到具有实际应用价值的聚合物，聚合温度必须控制-100℃左右。因此原料系统的冷却和聚合体系的冷却都需要大量的冷凝和压缩设备。