[發明專利]一種丁基橡膠的制備方法

有效

• 申請號: 200710110412.0
• 申請日: 2007-06-05
• 公開（公告）號: CN101130585A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 陳建峰;高花;吳一弦;鄒海魁;初廣文;張雷
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08F210/12
• 分類號: C08F210/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種丁基橡膠的制備方法，采用陽離子聚合中的淤漿法聚合反應工藝，亦涉及超重力技術在聚合反應工程中的拓展應用。

背景技術

丁基橡膠通常是由弗瑞德-克來福特(Friedel-Crafts)酸(如AlCl₃)引發，異丁烯與少量異戊二烯(1～3％)在氯甲烷介質中進行淤漿法共聚合反應來制備的。丁基橡膠聚合物不溶于氯甲烷而作為微粒從溶液中沉析出來，從而形成淤漿體系。聚合通常是在約-100℃的溫度下進行的，聚合反應速率極快，反應瞬間完成。采用低溫聚合才能獲得可用于橡膠用途的足夠高的分子量。(參見US專利No.2,356,128和Ullmanns?Encyclopedia?of?Industrial?Chemistry，第A23卷，1993年，第288-295頁。)鑒于丁基橡膠聚合反應過程中傳熱、傳質和微觀混合的重要影響作用，強化傳熱、傳質和微觀混合對聚合反應是極為關鍵的。而目前丁基橡膠制備方面，一般采用傳統的攪拌聚合反應，微觀混合較差，物料在釜內的停留時間比較長，為30～60min，與丁基橡膠聚合反應速率很難匹配，而且反應設備體積、占地面積大，成本高。

近年來發展起來的超重力技術改變了傳統的傳質方式，該技術的核心是將液-液相、液-固相、氣-液相的傳質過程在超重力反應器中進行，可以極大地強化傳質和微觀混合過程，比傳統的靜態(重力場下)傳質和微觀混合過程的傳質系數和混合速度提高1～3個數量級，關于超重力反應裝置在中國專利申請號91109255.2、91111028.3、200520100685.3、01268009.5、02114174.6、200510032296.6等專利中已經公開，包括旋轉填充床、折流式、螺旋通道式、旋轉碟片式等超重力旋轉裝置，在CN?200410042631.6還公開了一種定-轉子式超重力旋轉裝置。本申請人在超重力技術的應用研究方面也取得了重要進展，把該技術從分離、解吸過程擴展應用到化學反應過程。如：在“超微顆粒的制備方法”(申請號95105344.2)及“超細碳酸鈣的制備方法”(申請號：95105343.4)等系列專利中提出用超重力旋轉床作為反應器進行沉淀反應，制備出納米顆粒；在“高堿值磺酸鈣潤滑油清凈劑的制備方法”(申請號200410037885.9)專利申請中，公開了將超重力技術應用到中和反應、碳酸化、轉相反應過程，得到高品質的磺酸鈣清凈劑。以上超重力技術應用的反應過程均是無機反應，對超重力技術應用到涉及鏈引發、鏈增長、鏈終止復雜過程的高分子聚合反應中，未見報道。

發明內容

本發明將超重力技術應用到高分子聚合領域，極大地強化丁基橡膠聚合過程中的傳質、傳熱以及微觀混合，可以達到與丁基橡膠聚合反應速率相匹配，從而提出一種效率高，能耗、成本低，且分子量范圍可控的超重力條件下反應制備丁基橡膠的方法。

本發明的主要技術方案：將單體混合物與稀釋劑的混合液和引發劑與稀釋劑的混合液，先預冷到反應所需要的溫度，然后將物料流按體積比10～20∶1送入超重力反應器，在超重力條件下進行陽離子聚合反應，反應溫度控制在-80℃以下，反應過程中控制反應器的超重力水平在15-670g(g為重力加速度＝9.8m/s²)，物料在超重力反應器中的平均停留時間＜1min，反應結束后，按照通常的后處理方法脫稀釋劑、洗滌、干燥，得到丁基橡膠聚合物。所述的單體混合物由異單烯烴、共軛二烯烴組成。

上述異單烯烴優選具有4至16個碳原子的異單烯烴，更優選4至7個碳原子的異單烯烴，如異丁烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯或4-甲基-1-戊烯及其混合物。最優選異丁烯。

上述的共軛二烯烴可采用本領域技術人員已知的、可與異單烯烴共聚的每種共軛二烯烴。優選具有4至14個碳原子的共軛二烯烴，如異戊二烯、丁二烯、2-甲基丁二烯、2，4-二甲基丁二烯、1，3-戊二烯、3-甲基-1，3-戊二烯、2，4-己二烯、2-新戊基丁二烯、2，5-二甲基-2，4-己二烯、環戊二烯、甲基環戊二烯、環己二烯或1-乙烯基-環己二烯中的一種或幾種，尤其優選異戊二烯。

上述單體混合物的組成優選為：包括95-99.5wt％的異單烯烴和0.5-5wt％的共軛二烯烴，其中異單烯烴單體最優選異丁烯，共軛二烯烴單體最優選異戊二烯。

上述的引發劑是淤漿法聚合反應制備丁基橡膠公知的Friedel-Crafts酸，包括AlCl₃、四氯化鈦、四氯化錫、三氟化硼或三氯化硼等。