乙丙橡胶新产品开发

乙丙橡胶新产品开发

王 军

（吉林石化 长春 130000）

1乙丙橡胶生产方法简介

乙丙橡胶（EPR）是由乙烯-丙烯共聚而得的二元聚合物（EPM）或由乙烯-丙烯和非共轭二烯烃共聚而得到的三元共聚物（EPDM）的总称。与其它合成橡胶相比，乙丙橡胶具有优异的耐候性、耐臭氧性、耐疲劳性能、耐老化性、耐化学品性及电绝缘性能。与硅橡胶、氟橡胶等特种橡胶相比，乙丙橡胶具有较好的物理机械性能和综合性能。此外，乙丙橡胶还具有相对密度小、高充油、高填充性及与多种高聚物有良好的相容性等优点。乙丙橡胶广泛应用于汽车部件、电线、电缆、建材、聚烯烃改性、机器部件、石油添加剂、耐热胶管、胶带等制品。乙丙橡胶已成为20世纪80年代以来，世界合成橡胶7大品种中发展最快的一种，目前其生产能力和消费量仅次于丁苯橡胶和顺丁橡胶位居世界第3位。

目前乙丙橡胶工业化生产方法有溶液聚合法，悬浮聚合法和气相聚合法三种。溶液聚合法60年代初实现工业化，经过四十年的不断完善和改进已成为成熟工艺，是生产乙丙橡胶的主导技术。世界乙丙橡胶总生产能力中，溶液聚合法占82%。悬浮聚合法工艺目前只有Enichem公司和Bayer公司采用，该工艺产品牌号不多，产品用途有局限性，主要用作聚烯烃改性气相聚合法1997年实施工业化，只有美国Union Carbide采用该技术。工业上一般采用Zeigler-natta催化剂，目前钛系催化剂和茂金属催化剂也得到开发应用。

2 国内乙丙橡胶工艺技术概况

1972年兰州化学工业公司合成橡胶厂首先建成我国第一套2kt/a乙丙橡胶生产装置，但开工率较低。由于装置生产成本高，近年来装置处于停产状态。90年代以来，吉化公司引进日本三井石油株式会社的钒系溶液法乙丙橡胶生产技术，建成2万吨/年生产装置，于1997年7月投入生产，产品牌号24个， EPM4个，EPDM20个，产品门尼粘度为10～60，其中大部分不适合市场需求，仅生产几个牌号，不能完全满足国内需要。1998年以来工厂开始组织市场、开发、生产技术等各部门有关人员刻苦攻关，陆续开发出应用于润滑油改性、汽车内胎及密封条行业的乙丙橡胶新牌号J-0010、J-0030、J-0050、J-0080、J-2070、J-2080、J-3080（P）、J-3092E、J-4090等九个牌号，加之原有4045、3062E等牌号目前实际生产11个牌号的乙丙橡胶产品。

3 吉化乙丙橡胶的应用介绍

吉化二元乙丙橡胶J-0050主要应用在中档润滑油改性，J-0030、J-0010主要应用在高档润滑油改

性。这三个牌号是吉林石化独立开发的牌号，目前在国内和国际市场已经具有一定的知名度和影响力。吉化三元乙丙橡胶主要应用在汽车密封条、汽车轮胎（内胎、外胎）、电线电缆、防水卷材、塑胶跑道、橡胶杂件、PP改性等几大领域。

4 吉化乙丙橡胶新产品的技术开发

以引进的日本三井石化2万吨/年乙丙橡胶装置为基础，我们在市场调研的基础上，查阅了相关文献，并针对国外样品的剖析结果，制定了用于润滑油改性的乙丙共聚物系列产品J-0010、J-0030、 J-0050和用于密封条行业的乙丙共聚物系列产品J-4090、J-3080、J-3092E、J-2070的研究方案，并且通过试验验证了方案的可实施性，经过小试研究，小试样品达到了国外同类产品的水平。以小试结果为依据，结合乙丙橡胶大生产装置的工艺条件特点，充分运用大生产过程中所积累的工作经验，我们陆续完成了在2万吨/年乙丙橡胶装置上工业化的试验，通过工业化试验，证明了该技术方案设计是成功的，由小试直接实现了工业化，产品主要技术指标均达到了国际先进水平。

5 吉化润滑油系列乙丙橡胶J-0010和密封条系列乙丙橡胶J-4090的大生产开发

5.1 润滑油系列乙丙胶J-0010的开发

乙丙共聚物粘度指数改进剂具有优良的增稠能力，良好的氧化安定性和剪切稳定性好，其综合性能优于其他种类的粘度指数改进剂。2000年以前国内市场所需的高中档润滑油改性用乙丙共聚物全部依赖进口，进口量约在8000吨以上。为解决润滑油改性用乙丙共聚物国产化问题降低润滑油成本，吉林石化分公司在引进的2万吨∕年装置上，2000年成功地开发了润滑油改性用乙丙共聚物新牌号J-0050，并申报了省重点优秀新产品，基本上解决了国内中挡润滑油改性用乙丙共聚物需要。根据国内市场的需要，2001年吉林石化公司和中油股份公司兰化润滑油分公司联合立项，成立了“高档润滑油粘度指数改进剂用乙丙共聚物J-0020的开发研制”联合开发项目组，开展样品剖析研究等工作。2001年上半年提出了2万吨/年EPDM工业装置试验方案。2001年，在J-0050工艺技术基础上，充分运用工业化生产的各种有利条件和多年的技术、小试、生产经验，直接在2万吨/年工业化装置上进行试验生产，并获得了成功。J-0020在推广应用中，许多用户提出进一步降低门尼粘度要求，工厂通过稳定性实验，完善工艺，优化指标，进一步开发了J-0010产品，得到用户认可好评，各用户要求工厂确定J-0010为定型产品，取代先期开发的J-0020产品。

5.1.1 研究开发过程及内容，解决的技术关键研究开发过程

吉林石化分公司和中油股份公司兰化润滑油分公司于2001年开始对国外样品进行全面剖析，重点剖析市场广泛应用的杜邦0125，确立新产品开发目标。吉林石化分公司有机厂在参照引进牌号的基础配方上，依据J-0050小试的研究结果及小试结果在工业装置上开发生产J-0050的经验，提出了在2万吨∕年EPDM工业化装置线上的试车方案，于2001年8月进行第一次投料试车，打通了流程，成功地开发出J-0020产品。针对J-0020在市场推广中用户提出的要求，即进一步降低门尼粘度，调整了产品

开发目标，确定了下一步开发门尼粘度更低的J-0010产品，并于2002年2月和2002年10月进行二次工业试生产，对配方及工艺条件进一步优化调整，产品质量稳定。产品通过了中国石油润滑油分公司兰州研发中心的CH-4台架实验，质量综合性能超过国外同类产品（杜邦0125）。

5.1.2 主要研究内容及解决的技术关键

主要内容

（1）对国外样品的全面剖析；

（2）确定满足粘度指数改进剂质量要求的乙丙胶分子量、分子量分布、特性粘度指数等技术指标。

（3）高档润滑油用乙丙共聚物的配方设计（主催化剂种类选择及助催化剂催化效率、分子量调节剂比例、乙烯/丙烯比、反应温度、反应压力、反应釜中聚合物浓度、脱灰条件、脱溶剂条件、挤出造粒条件等）；

（4）工业化生产条件研究，确定生产装置上聚合及后处理系统工艺控制指标；

（5）工业化试生产及调优；

（6）试生产产品性能评价及应用研究；

（7）产品的应用推广及市场开发。

解决的技术关键

技术关键在于研制合适的聚合配方及优化的工艺条件，以生产出低分子量、窄分布的乙丙共聚物，控制成品胶的冷流性及成品胶用于调制OCP的优化配方。

5.1.3 取得的主要成果

确定了产品的技术指标

用GPC、NMR、IR等分析测试方法，剖析和表征了国外以杜邦0125为代表的样品，并确定了J-0010产品的技术指标。

J-0010产品技术指标

项目 J-0010

挥发分/Wt % ≤ 1.2

灰分/ Wt % ≤ 0.10

乙烯含量/ Wt % 48.1～53.1

钒含量/ppm ≤ 10

门尼粘度/ML（1+4）100℃ 8～13

分子量分布/Mw/Mn < 2.3

确定了工艺路线

J-0010采用V(acac)3-AlEt2Cl、改性V-Al体系为催化体系，己烷为溶剂，采用H2控制分子量及分子量分布，同时根据工业化装置工艺条件特点，尽量少改变现有装置所使用的原料和工艺参数，确定了J-0010工业生产所采用的技术路线。