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顺丁橡胶合成工艺.总结--第1页

顺丁橡胶的合成工艺

一、总论

1．顺丁橡胶

1.1.概述

顺丁橡胶是顺式-1,4-聚丁二烯橡胶的简称，其分子式为(CH)n。顺丁橡胶是由丁二烯聚合而

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成的结构规整的合成橡胶，其顺式结构含量在95%以上。根据催化剂的不同，可分成镍系、钴系、

钛系和稀土系（钕系）顺丁橡胶。顺丁橡胶是仅次于丁苯橡胶的第二大合成橡胶。与天然橡胶和丁

苯橡胶相比，硫化后其耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天

然橡、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。顺丁橡胶特别适用于制造汽车轮胎和耐寒制品，还可以制造缓冲

材料及各种胶鞋、胶布、胶带和海绵胶等。

1.2．顺丁橡胶的发展史

1910-1911年，前苏联用碱金属引发丁二烯聚合得到橡胶状物质。20世纪30年代初，德国和前苏联开始

生产以金属钠为催化剂的丁二烯橡胶，称为丁钠橡胶，其结构规整性差，物性和加工性能不好，还不能算做顺丁

橡胶。20世纪50年代，Ziegler-Natta配位定向聚合理论的实践，促进了顺丁橡胶合成技术的迅速发展。1956

年，美国以AlR-TiBr催化体系合成顺丁橡胶。随后钴系、镍系及稀土系（钕系）催化剂相续发展，顺丁橡胶生

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产能力已仅次于丁苯橡胶，位居合成橡胶各胶种第二。2013年世界合成橡胶生产者协会统计丁二烯橡胶（主要

为顺丁橡胶）产能为471.8万吨/年。

我国在上世纪70年代采用自主开发的技术实现了顺丁橡胶工业化生产，采用的是镍系催化剂，其生产技术

一直处于世界先进水平行列。中国石化、中国石油和一些民企均拥有镍系顺丁橡胶生产装置，2011年总产能达

66万吨/年，产品销往世界各国。未来几年，我国镍系顺丁橡胶产能将进一步扩大，预计我国镍系顺丁橡胶产能

将超过100万吨/年。

稀土顺丁橡胶因其优异的性能被视为镍系顺丁橡胶的升级品种，逐渐被工业界所重视。稀土顺丁橡胶与镍

系顺丁橡胶相比具有较高的弹性、较好的拉伸性能、较低的生热和滚动阻力以及优异的耐磨耗和抗疲劳等物理机

械性能，符合高性能轮胎在高速、节能、安全、环保等方面发展的需要，常用于高性能绿色轮胎。中国早在上世

纪60年代就开始了稀土催化丁二烯聚合的研究，由于当时经济发展落后，未能实现工业化生产。1998年在国家

863计划的支持下，中国石油锦州石化公司在镍系万吨级顺丁橡胶生产装置上成功地生产出了稀土顺丁橡胶。

2011年，中国石油独山子石化公司稀土顺丁橡胶生产装置投产，中国稀土顺丁橡胶生产装置实现了零突破。2012

年，中国石化北京燕山分公司3万吨/年稀土顺丁橡胶生产装置也投产。未来几年，我国将新增20多万吨/年稀

土顺丁橡胶的产能，届时中国稀土顺丁橡胶总产能达30万吨/年以上，成为稀土顺丁橡胶第一大生产大国。

2.溶液聚合

2.1.概述

将聚合单体溶解于溶剂中，然后在催化剂的催化下进行的聚合反应。在溶液聚合中溶剂起到传热介质的作

用。

溶液聚合分为均相和非均相聚合两种情况。

2.2.聚合方式

溶液聚合可以采用自由基、阴离子和配位阴离子等方式进行引发反应。

2.3.溶液聚合的基本配方

溶液聚合的基本配方为：单体+溶剂+催化剂

二、顺丁橡胶的生产工艺

1.概述

丁二烯在配位络合催化剂存在下，其反应为：

顺丁橡胶合成工艺.总结--第1页

顺丁橡胶合成工艺.总结--第2页

丁二烯分子含有共轭双键，按照聚合条件不同，所得大分子的立体结构有顺式-1，4聚丁二烯、反式-1，4

聚丁二烯和1，2-聚丁二烯三种产品。其中，顺式-1，4聚丁二烯具有弹性高、耐低温性能好、耐磨性佳和耐老

化等很多的优异性能，因此成为聚丁二烯的主要产品。其分子结构式如下：

工业品的顺丁橡胶含有96-98%的顺式-1，4聚丁二烯，采用配位溶液聚合法生产。

2.主要生产原辅材料

顺丁橡胶生产的主要生产原辅材料为五大类：

单体；溶剂；引发剂；终止剂；防老剂。

1）单体

采用纯度≥99%的工业品丁二烯，其具体质量规格可以通过查询相关

化工产品手册得到。

2）溶剂

各种溶剂对反应原料、产物及反应所用各种引发剂的溶解能力不同。从溶解度参数