水含量对丁基橡胶溴化反应的影响

水含量对丁基橡胶溴化反应的影响

张阔亮

山东京博石油化工有限公司山东滨州256500

一、综述

丁基橡胶溴化反应工艺条件要求苛刻，微水含量、溴化温度、胶液粘度、溴用量以及溴化反应时间均影响所得BIIR的质量。

本项目通过考察水含量对丁基橡胶溴化的影响，讨论不同水含量条件下，所得溴化丁基橡胶溴化度、不饱和度以及门尼粘度变化，获得最优水含量，为工业生产提供依据。

二、实验目的

1、优化溴化工艺过程中溴用量对丁基橡胶溴化度及溴化丁基橡胶各项性能的影响；

2、通过优化水的加入量，研究水量对溴化工艺条件的影响及溴化丁基橡胶各项性能的影响；

3、通过确定胶液中最优水含量，从而为丁基橡胶脱水工艺提供技术支持。

三、实验部分

1、实验原料

丁基橡胶（IIR301），正己烷作为溶剂，液溴为溴化剂，氢氧化钠以及亚硫酸氢钠的混合溶液为中和碱液，助剂包括抗氧剂1076、环氧大豆油、硬脂酸钙。

2、实验方法

1）配制丁基橡胶胶液：称取IIR301胶30g，以正己烷为溶剂，在室温下溶胀24h，再在55℃水浴条件下进行溶解，保证橡胶完全溶解，最终得到浓度为15%wt的乳白色胶液。往胶液中加入一定配比的去离子水，快速搅拌混合。

2）丁基橡胶溴化：将稀释后的液溴加入到胶液中（稀释成15wt%的正己烷溶液），快速搅拌混合后，在55℃下进行溴化，溴化反应时间为7min。

3）中和洗涤：溴化后得到的胶液进入到中和釜中，加入碱液进行中和，获得的多相混合物内的水相pH值调整至中性。再用大量脱盐水洗涤3次。

4）加入助剂：加入硬脂酸钙、环氧大豆油以及抗氧剂1076进行调和；

5）后处理：脱除胶液中多余的溶剂及水分，干燥获得成品。

4、溴化产物测试结果及分析

本实验所得实验数据汇总：

结果分析：（1）从表1以及表2可知丁基橡胶在不添加水的条件下溴化后所得溴化丁基橡胶的门尼、不饱和度均呈现较大幅度的降低，溴化度较低，且所得溴化丁基橡胶伯位溴含量在50%以上。溴化前在胶液中加入微量(＞3%wt)的水，可以有效控制分子量的降低，所得溴化丁基橡胶门尼粘度较高。随着水含量的增加门尼粘度先增加再趋于稳定，不饱和度、溴化度均先增加后趋于稳定。另外，对比发现含有微量水情况下得到的溴化丁基橡胶的伯位溴含量相对较低，水含量在5.5%wt以上时得到的溴化丁基橡胶伯位溴含量均低于20%，满足工业标准；

（2）进一步优化水含量实验，水含量低（˂6%wt）时，不饱和度、溴化度以及伯位溴含量均不稳定。水含量高于7%wt时，所得溴化丁基橡胶的溴化度、门尼粘度以及伯位溴含量都比较理想，并且接近工业要求。但随着水含量增加会造成Br2的损耗，因此水含量不能过高。

（3）水添加量在3%wt~35%wt之间进行溴化时，门尼粘度较生胶IIR301（门尼值为51）降低7±2个值，该数值为石化生产溴化丁基橡胶过程中对丁基橡胶门尼粘度的调节具有很大的指导意义。

三、解决的主要问题、获得主要成果

1、研究胶液中水含量对丁基橡胶溴化的影响，丁基橡胶中添加一定量的水，其在体系中原位萃取卤化反应过程中产生的溴化氢，从而抑制卤素取代位的转移，使得到的伯位溴含量明显降低。水含量高于5.5%wt，所得溴化丁基橡胶的溴化度、门尼粘度以及伯位溴含量均接近工业要求。

2、重复水含量为8%wt和8.5%wt所得溴化丁基橡胶门尼粘度介于[42,46]之间，达到高门尼溴化丁基橡胶工业要求ML（1+8）125℃（46±5），伯位溴含量降低到16~24%之间，溴化度介于1.2~1.6wt%，且可重复性较高。

3、水添加量在3%wt~35%wt之间进行溴化时，门尼粘度较生胶IIR301（门尼值为51）降低7±2个值，该数值为生产溴化丁基橡胶过程中对丁基橡胶门尼粘度的调节具有很大的指导意义。

4、讨论水含量为30wt%时，不同溴化时间和不同溴化温度下得到溴化丁基橡胶的性能。得出溴化时间大于5min时得到的溴化丁基橡胶不饱和度、溴化度以及门尼粘度均比较理想，溴化时间短（2min）溴化度相对较低，但溴化时间过长会造成不必要的能源浪费，因此溴化时间在5~10min内为宜。

四、主要创新点和先进性

1、本项目通过确定胶液中不同水含量情况下，得到的溴化丁基橡胶的性能，从而为丁基橡胶脱水工艺提供理论依据。

2、通过实验得到，普通丁基橡胶进入溴化工艺时含有微量水（＞3%wt）可以有效控制分子量的降低，从而有效控制溴化丁基橡胶门尼粘度的降低。

3、研究胶液中水含量对丁基橡胶溴化的影响，丁基橡胶中添加一定量的水，其在体系中原位萃取卤化反应过程中产生的溴化氢，从而抑制卤素取代位的转移，使得到的伯位溴含量明显降低。水含量高于5.5%wt，所得溴化丁基橡胶的溴化度、门尼粘度以及伯位溴含量均接近工业要求。

4、水添加量在3%wt~35%wt之间进行溴化时，门尼粘度较生胶IIR301（门尼值为51）降低7±2个值，该数值为生产溴化丁基橡胶过程中对丁基橡胶门尼粘度的调节具有很大的指导意义。

5、水含量30wt%、溴化时间5~10min、溴化温度45~55℃时得到的溴化丁基橡胶不饱和度、溴化度以及门尼粘度均比较理想，该结论对生产溴化丁基橡胶过程中温度以及时间的调节具有很大的指导意义。