顺丁橡胶聚合生产过程的控制措施分析

顺丁橡胶聚合生产过程的控制措施分析

王立安

大庆石化公司化工三厂，黑龙江 大庆 163000

摘要：在橡胶生产过程中，最为关键的步骤就是聚合过程的控制。这里的聚合指的是丁二烯溶液在相应催化剂的作用下使其发生聚合反应得到顺式1，4，即含量在96%~98%的聚丁二烯胶液的整个工艺反应过程。可以说，丁二烯溶液聚合反应的好坏在较大程度上决定了橡胶成品的质量好坏。这就要求相关生产单位能对聚合进料、反应温度、催化剂用量等进行合理控制，实现聚合反应的高效、稳定，实现对橡胶生产产品质量的有效优化。基于此，文章对顺丁橡胶聚合生产过程中相关质量控制对策进行了有效分析与探讨，希望能够为相关企业与顺丁橡胶生产质量提升提供有益参考。

关键词：顺丁橡胶；聚合；过程控制
前言

在进行顺丁橡胶生产过程中的聚合几乎都是采用连续溶液进行聚合反应的，符合浓度以及结构要求的丁二烯溶液，再经进一步处理得到顺丁橡胶成品。在聚合反应过程中，一般是采用3～5釜串联的装置进行反映，其中单釜容积为12都采用连续溶液聚合流程，聚合装置大都用3~5釜串联，单釜容积为12m³～50m³。在实际生产过程中，需几何产物结构分析与要求对自由基聚合、阴阳离子聚合、配位聚合等诸多反应机理中，选择合适的配位聚合，同事说需要对聚合反应中涉及原料、引发剂、产物溶解、回收等操作方式与操作过程中的配位聚合情况进行充分考虑，进而选择合适的溶液聚合实施方法。

一、顺丁橡胶产品的物理化学性质及技术指标分析

（一）顺丁橡胶结构

顺丁橡胶的结构在较大程度上决定了其物理性质与化学性质。顺丁橡胶结构主要包括以下几种，即分子内结构、分子间结构、顺式1.4结构、反式1.4结构、1.2位加成产物等。这种聚合物主要是以顺式1.4结构为主，其分子链较长，并且在自然状态呈现出无规则团状，加上在分子内部存在独立双剑，大大增加了分子链柔性，也提高了硫化处理的便捷性。于顺式1.4结构含量较，规整性较好，加上分子链中没有取代基，因此对称性也较好。但是由于其具备重复结构，并且结构单元间距较大，导致顺式1.4结构聚丁二烯较之反式1. 4结构聚丁二烯结晶更为困难。即使是能够结晶，其熔点也比较低，一般来说，顺式1.4含量为98. 5%的产物其熔点为0℃。所以，在常温状态下不会出现结晶状态，而是以无定形的形态存在。而与之相反的是反式结构产物较为容易结晶。所以，顺式1.4结构聚丁二烯是高弹性体，而反式结构则为无弹性体。

（二）顺丁橡胶性能

较之天然橡胶，顺丁橡胶的弹性更高，具备与耐磨性，以及在滞后损失、生热性方面都比较小，在耐挠曲性方面也有着较大优势，在具体实际应用中也表现出了较好的耐老化性与永久性等特点。目前，顺丁橡胶在轮胎加工行业得到了较为广泛的应用。然而其在实际应用过程中也表现出了一定的不足，如加工性能较弱、强度不足、抗湿滑性相对较差，以及具备冷流性倾向等。顺丁橡胶性能的评价主要包括两个方面：一方面是生胶的可塑性、加工性、外观、颜色等性能的好坏，而对这些指标造成影响的因素多种多样，如聚合方法、引发剂系统、原料 分子结构、分子量性质等。另一方面则硫化后的硫化胶性能，包括抗张强度、三倍定拉伸强力、硬度、抗变形性、回弹性等，而门尼粘度、凝胶含量、加工配合剂、加工方法等，都会对这些性能造成较大影响。

二、顺丁橡胶聚合过程控制相关对策
（一）聚合进料量方面控制

要想实现对顺丁橡胶的稳定生产，实现对原材料质量的有效控制是较为重要的前提。顺丁橡胶的聚合进料较为复杂，主要包括有丁二烯、溶剂、催化剂、防老剂等。在一定的聚合反应釜条件中，聚合反应的时间及设备生产能力在较大程度上取决于二烯与溶剂进料量。一般来说，在一定范围内，聚合反应时间、生产设备能力与聚合进料量成正比关系，然而，超过这一范围，聚合转化率将会大幅降低。而催化剂进料量的确定，需要结合对丁二烯、催化剂的浓度、配比计算得出，并结合聚合反应的活性程度与门尼粘度情况来进行合理调节。在防老剂进料量确定方面，则是以丁二烯进料量、控制指标、配制浓度为依据来计算确定。

（二）单体浓度控制

单体浓度，指的是单体和溶剂进料比例。若是在聚合催化剂用量、反应温度等固定情况下，聚合反应的速度与单体浓度成正比管理，所以可以采用对单体浓度进行调节的方式来对聚合反应速率进行短期调节。但是，聚合反应的波动通常比较大，聚合反应温度控制难度较大，所以一般情况下不建议采用这种方式进行聚合反应控制。

（三）聚合反应温度控制

一般来说，顺丁橡胶聚合反应温度的控制主要通过在聚合釜夹套通入冷却介质，如冷冻盐水、液氨等，来进行反应冷却的方式来控制温度。首釜温度的控制主要预冷部分的丁油进行，采用的是对进釜前的溶剂与丁二烯预冷的方式，借助三通调节阀的调节作用来调节聚合釜冷热丁油混合比例，实现对首釜反应温度的有效控制，同时也能够实现对门尼粘度的有效调节。当聚合反应温度下滑最低是能够在一定程度上提高丁油进料温度，采用增加催化剂用量、调节催化剂配方、提高丁油浓度的方式来提高聚合反应温度。而当聚合反应温度过高时，能够通过降低丁油进料温度、减少催化剂用量、调节催化剂配方比例、提高溶剂进料量，以及其他方式来实现对聚合反应温度的降温控制。

（四）聚合转化率控制

转化率指的是，进料含有的丁二烯经聚合成功转化成为聚合物的比分比例，一般是采用在对胶液的胶含量进行测定的基础上经过一系列计算得到。若是以单位时间内聚丁二烯生成量来标志反应速度快慢，则在单位时间内聚合物产量越大，则聚合速度越快，聚合转化率也就越高。而聚合转化率的控制通常可以采用以下两种方式进行控制：一是调节丁油浓度和进料温度来控制聚合转化率。若是生产反应过快或过快，采用调节丁油浓度的方式能够取得较快成效，但是频繁采用这种方式极易引起反应波动。应结合实际反应情况对丁油浓度进行合理调整，再配合对进料温度的控制来实现对反应转化率的控制。对于反应失常情况，单一的调节效果并不明显，此时配合对进料温度进行调节，才能确保较好的转化率。而在正常反应下的小范围调整，则不需改变丁油浓度，只需该表进料温度即可取得较好效果。二是通过改变催化剂用量来对转化率进行有效控制。采用降低催化剂用量能够取得对反应速率控制的较为明显的效果，也就是说在保持催化剂配比不变的前提下，提高催化剂总量能够提高聚合反应活性，进而提高转化率。

三、结束语

总而言之，对顺丁橡胶聚合过程控制最为关键的是对聚合活性，以及聚合物门尼粘度的控制，在具体的反应控制过程中必须实现两者兼顾，才能获得较好的生产效益。在进行聚合反应过程中，应确保原材料质量合格、聚合温度适宜，催化剂用量合适，才能实现对聚合物门尼粘度的有效控制，提高顺丁橡胶生产质量。

参考文献：

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