丁基橡胶的合成

丁基橡胶生产聚合的工艺条件
• 异丁烯/异戊二烯 ： 约97/3（质量） • 聚合温度： 约-100 °C • 聚合转化率：异丁烯75%-95%，异戊二烯 45%-85% • 溶剂 ：氯代甲烷 • 引发剂：AlCl3 （浓度0.2%-0.3%） • 产品：丁基橡胶（不饱和度>1.55mol）
丁基橡胶的生成工艺流过程
溶剂
• 溶剂决定了生成的聚合物的溶解度。 • 用于淤浆聚合的溶剂要求沸点低于-100°C， 不溶解聚合物，通常使用易于溶解催化剂 AlCl3的CH3Cl。 • 工业上仍普遍采用氯甲烷为溶剂。
• 丁基橡胶的工业生产常采用不良溶剂 的淤浆聚合法，其流程如图所示：
• 1—进料混合，2—C2H4冷却器，3—NH3冷却器，5—反 应器，6—闪蒸罐，7wenku.baidu.com过滤器 8—脱水挤出机，9—干燥 挤出机，10—打包机
将粗异丁烯和氯甲烷分别在脱水塔和精馏塔进行 脱水和精制以后，与异戊二烯在混合槽中按一定 的比例混合。混合液在冷却器里冷至-100°C，然 后送入反应器。同时配制好催化剂溶液并冷却。 聚合反应在-98°C左右进行，几乎瞬时完成。聚合 物在氯甲烷中沉淀形成颗粒状浆液。聚合后的淤 浆从反应器中溢流出来进入盛有热水的闪蒸罐， 在此蒸发氯甲烷和未反应单体。橡胶的水淤浆液 用泵送到挤出干燥 系统，干燥后包装成品。闪蒸 罐出来的蒸气经活性氧化铝干燥、分馏后送到进 料和催化剂配制系统循环使用。
单体浓度和配料比
• 在丁基橡胶的聚合体系中：单体浓度过高， 反应温度升高的很快，反应过于激烈难以 控制，容易导致结块，甚至催化剂还未加 足量价被迫停止反应。 而单体浓度过低时，结冰现象严重，也不 能获得较高的转化率。
聚合温度
• 随着聚合温度的提高，聚合物的分子量直 线下降。 • 这是因为单体链转移活化能总是比链生长 的活化能大17.56~19.23kJ/mol，因此低温 能够抑制单体的链转移从而有利于分子量 的增大。
丁基橡胶的合成
丁基橡胶的介绍
• 异丁烯与少量异戊二烯共聚而成的一种合 成橡胶，简称IIR。 • 具有良好的化学稳定性和热稳定性,最突出 的是气密性和水密性。 • 主要用于制造各种内胎、蒸汽管、水胎、 水坝底层以及垫圈等各种橡胶制品。
丁基橡胶的合成反应
• 丁基橡胶由异丁烯和少量异戊二烯共聚而 成。异戊二烯的用量为1.5%-4.5%左右。 • 由于是阳离子聚合反应，对单体及溶剂等 的纯度要求较高，一般异丁烯的纯度必须 >99.5%，异戊二烯必须>98%,而溶剂氯甲 烷>95%。 • 聚合时，链转移反应极易发生，而异丁烯 本身就是一种有效的链转移剂。由于链转 移反应活化能远大于链增长反应的活比能， 故可降低反应温度以抑制链转移反应。
影响聚合反应的
主要因素
杂质
• 在丁基橡胶的聚合体系中，有原料、惰性 气体、聚合反应器、管道都可能带来杂质。 按照其作用原理，这些杂质可以分为给电 子体和烯烃两大类。给电子体如水、甲醇、 氯化氢、二甲醚、二氧化硫和氨等，分子 中均含有未共用的电子对，而催化剂AlCl3 则有未排满的电子层，因而这些杂质均可 与AlCl3反应生成络合物。
• 当这些杂质含量极少时，与AlCl3生成的络 合物可以离解成为活性催化剂；但是，杂 质与AlCl3反应生成活性不高，会导致转化 率降低。因为这些杂质具有链转移作用， 当他们超过一定量时，则会致使聚合物分 子量明显降低。 • 分子量降低的程度与杂质和AlCl3反应生成 的化合物的离解度的大小有关；离解度越 大，能够进行转移的负离子浓度越高，聚 合物的分子量越小；也与杂质AlCl3络合物 的浓度有关；浓度越高，分子量越小。
催化剂
• 催化剂的用量很小时，单体转化率低，用 量大时，转化率高。由于催化剂的用量少 时杂质消耗了部分的催化剂，导致转化率 较低。催化剂用量已经超过杂质消耗的低 限时，随着催化剂用量增加，转化率迅速 上升。当催化剂用量达到一定程度时，聚 合反应已经达到一定的程度。单体浓度大 大降低，催化效率降低。