[發明專利]制備稀土異戊橡膠的聚合方法

有效

• 申請號: 201010594975.3
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN102532379A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張國娟;張杰;李傳清;梁愛民;徐林;于國柱;譚金枚;李巍;劉美瑜
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08F136/08
• 分類號: C08F136/08;C08F2/06;C08F2/01;C08F4/54;C08F4/52
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王長青

技術領域

本發明涉及一種制備橡膠的聚合方法，具體為制備稀土異戊橡膠的聚合方法。

背景技術

稀土異戊橡膠是異戊二烯單體在稀土催化劑作用下溶液聚合生成的以順-1，4結構單元為主的聚合物。由于物理性能和機械性能均與天然橡膠(NR)相似，稀土異戊橡膠也被稱為“合成天然橡膠”。具體地，稀土異戊橡膠具有優良的彈性、密封性、耐蠕變性、耐磨性、耐熱性和抗撕裂性，并且抗張強度和伸長率也接近天然橡膠，因此在一些情況下可用作天然橡膠的替代物，也可以與天然橡膠(NR)或其它合成橡膠組合使用。因此，稀土異戊橡膠廣泛應用于輪胎、膠帶、膠管等橡膠加工領域。

在合成橡膠生產過程中，主聚合反應通常在多個串聯的全混釜反應器(CSTR)中進行，其中反應物料在每個反應釜內接近全混流，且在各反應釜間不存在返混。所述反應釜由釜體和攪拌器組成，釜內反應物料雖然接近全混流，但仍可能有短路、死區和循環流，并且流體流速較慢，即使在強力攪拌作用下，槳端線速度最高也只能達到5m/s。在聚合反應對熱量傳遞要求較高的情況下，由于反應釜的比表面積較小，往往導致外部夾套的換熱面積不夠大，因此還需要內部冷卻管作為補充。另外，由于存在結構復雜的攪拌器，因此當聚合反應物料粘度較大時，很容易發生聚合反應物料掛在反應器壁上的“掛壁”現象，進而影響聚合反應效果及最終聚合產物的質量。

在合成稀土異戊橡膠的過程中，大多采用與合成稀土順丁橡膠相同的聚合方法。CN1544492A公開了一種稀土順丁橡膠絕熱聚合方法，其中采用典型的三釜串聯連續絕熱聚合工業裝置。為了控制反應溫度，其中采用預冷器調節首釜進料溫度，進而控制整個過程的反應溫度。

俄羅斯的Kauchuk公司在進行稀土異戊橡膠合成過程中就應用了上述這種三釜串聯操作的聚合工藝，其中得到的稀土異戊橡膠的順式-1，4-構型含量可以達到96wt％，分子量可以達到42萬，和分子量分布系數可以達到3.24。

在采用多釜串聯工藝的稀土異戊橡膠合成過程中，為了保證最終聚合產物的質量，鑒于異戊二烯聚合反應的強放熱性，需要將第一反應釜內的溫度控制在35℃以下，從而將第一反應釜內的單體轉化率控制在50-70wt％，因此需要及時從第一反應釜中移出大量的聚合反應熱。這是因為如果聚合反應熱不能及時移出，第一反應釜內的溫度會不斷上升，轉化率會不斷提高，導致釜內物料粘度不斷增大，釜內的傳質、傳熱效果下降，使反應釜內物料的濃度、溫度分布不均，進而影響后續反應釜內的聚合過程，導致所得到的聚合產物質量下降。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種制備稀土異戊橡膠的聚合方法，用于使聚合反應物料(包括異戊二烯單體、催化劑和溶劑)發生溶液聚合反應，獲得稀土異戊橡膠產品。

具體地，本發明提供一種制備稀土異戊橡膠的聚合方法，其中采用至少三個串聯的反應器進行異戊二烯單體的溶液聚合反應，其中第一反應器為環管反應器，所述環管反應器為等溫操作，和后續反應器為全混釜反應器，所述全混釜反應器均為絕熱操作。

在本發明的制備稀土異戊橡膠的聚合方法中，所述環管反應器具有至少兩根直管段，所述直管段的高徑比為2-100，優選為3-50，更優選為4-20，所述直管段在兩端通過彎頭相互連接以形成環管，和所述環管反應器在下部設有進口和出口。

在本發明的制備稀土異戊橡膠的聚合方法中，所述環管反應器在下部與軸流泵相連，以使聚合反應物料在所述環管反應器內部快速循環流動，和其中控制聚合反應物料在所述環管反應器內部的循環流量Q_r與流出所述環管反應器的出口流量Q_out的比值Q_r/Q_out為80-120，優選為90-105。

在本發明的制備稀土異戊橡膠的聚合方法中，所述軸流泵可以為本領域中通常使用的任何軸流泵，本領域技術人員可以依據過程所要求的環管反應器內的循環流量范圍而相應地進行選擇。

在本發明的制備稀土異戊橡膠的聚合方法中，所述環管反應器的直管段部分還設有外部控溫夾套，和所述控溫夾套上設有冷卻介質的進口和出口，其中通過冷卻介質流過所述控溫夾套而移走聚合反應過程中釋放的反應熱，從而利于進一步控制所述環管反應器內的溫度在所要求的范圍內。在此，所應用的冷卻介質可以為本領域常用的冷卻介質，具體實例包括但不限于低溫水和冷凍鹽水，優選為冷凍鹽水。