顺丁橡胶生产过程中凝胶生成原因分析及控制方法

顺丁橡胶生产过程中凝胶生成原因分析及控制方法

李俊峰，王立安，齐国才

(大庆石化公司化工三厂，黑龙江省大庆市 163000)

摘要:在 20世纪70年代，我国研发出了生产顺丁橡胶技术，随着科学技术的不断发展我国有很多企业都能自主生产顺丁橡胶，且生产技术上达到了国际领先水平，但是在顺丁橡胶生产过程中仍然存在着诸多问题，导致其合成过程橡胶凝胶严重，橡胶凝胶的含量会直接反应出产品的质量，从而影响产品的利用寿命，很大程度降低了企业的经济效益。在生产顺丁橡胶过程中出现凝胶的原因要及时控制。

关键词:橡胶；溶液聚合；凝胶生成；丁二烯

前言

顺丁橡胶是由丁二烯聚合而形成的结构完整的合成橡胶,其顺式结构含量为95%以上。当前，我国的顺丁橡胶生产技术已经达到了国际先进水平，主要是采用溶液聚合的方法，通常用脂肪烃、正已烷等为溶剂，再添加三氟化硼乙醚络合物、环烷酸镍和三异丁基铝为催化剂在溶液中不断的进行聚合。在顺丁橡胶生产过程中凝胶现象还是非常严重，凝胶不单单影响到顺丁橡胶的生产过程而且还降低了产品的质量，所以要分析顺丁橡胶产生凝胶的原因并且解决好此问题是非常有防控研究的必要。

一、顺丁橡胶聚合凝胶的原因
顺丁橡胶的生产过程通常情况是以正已烷为溶剂，利用镍系催化体系在聚合釜中进行聚合反应，是用小分子聚合成大分子，然而在聚合过程中常常会出现凝胶现象。顺丁橡胶生产过程中引发聚合凝胶的原因有很多，其中包括了原材料、反应速率与生产工艺等方面的问题，以下分析凝胶的具体原因。

（一）生产顺丁橡胶的原材料存在着质量问题
自身的条件才是基础，要想生产出高质量橡胶的话要有合格的原材料做支撑，所以在生产顺丁橡胶时必须要严格把控好原材料的质量。当前生产顺丁橡胶的主要原材料是丁二烯，然而丁二烯的化学性质活泼容易发生聚合反应。生产顺丁橡胶的丁二烯原材料通常有两种来源，一种是外购的，一种是回收利用的，回收利用的丁二烯里面通常含有很多的混合物杂质，多家企业是没有经过严格处理就直接使用这些回收物，这将会严重影响了聚合反应。

（二）催化剂使用不当

虽然催化剂表面上不参加化学反应，但是实际上催化剂是聚合反应的必需品，催化剂不但可以决定反应能否进行，而且还可以控制反应的速度与完成程度，所以在化学反应中催化是不可或缺的。在很多聚合化学反应中为了能够加快反应速度和效率，导致过量使用催化剂，这不是好的现象，因为过量使用催化剂会增大凝胶量，进而也直接影响到顺丁橡胶的使用期限，并且在使用催化剂时候不注意催化剂的陈化条件与纯度，对催化剂中各个物质的比例把控不到位。

（三）聚合过程中用水量不符合规范

在生产顺丁橡胶的过程中水是两面性，其作用既有好的方面同时也会有不好方面影响。首先在生产顺丁橡胶的时水是不可或缺的，由于顺丁橡胶中含有某种水分，所以水是生产的原材料，除此之外水也是一种催化剂，水与BF3发生化学反应才能生成HF，这样可以降低其他的催化剂发生反应,所以水在聚合中是必需品，但是水也能与铝和陈化液反应，这就直接影响了活性种。所以水就一定要增加铝，进而致使A1-B增加，产生凝胶，甚至还会出现挂胶，水分过少会导致整个顺丁橡胶生产过程不能顺利开展。

（四）聚合操作过程不稳定

顺丁橡胶的生产过程与产品质量密切相关，诸多企业在生产顺丁橡胶时首釜操作不稳定，这主要体现在两个方面，一 是首釜的釜温不够恒定，如果温度过高的话顺丁橡胶的分子就会分化，进而会直接影响橡胶的相关性能，如果温度过低的话就会降低运转率增加凝胶程度；二是首釜操作过程中的不稳定，生产顺丁橡胶产品质量的保障是要有良好的操作过程，如果操作不稳定的话就会致使橡胶不聚合或爆聚，这些因素都会致使生产顺丁橡胶时凝胶，由于操作的不稳定不规范性致使催化剂分布很不均匀，造成有的地方浓度很高而有的地方浓度很低。

二、顺丁橡胶聚合凝胶的预防方法

分析了在生产过程中产生顺丁橡胶的凝胶原因，并且对各种原因也都进行了具体说明，总的来说就是在生产操作过程中不符合规范，不管是原材料的选取亦或者是加工过程的原因等等。下面具体分析其预防措施。

（一）严格检测原材料，保障其质量
原材料是顺丁橡胶生产的基础，在基础环节中必须严格管控。对于外购的丁二烯也一定要保障其纯度达到符合操作规范，在购买过程中加强对原材料的检验，保障丁二烯中胺值、总炔烃、水值达到规范要求的水平。并且要完善丁二烯的回收装置，保障回收的丁二烯纯度高于96%，这样才能减少顺丁橡胶生产过程中凝胶的现象发生。

（二）严格控制催化剂的使用量与使用比例

催化剂主要成分有Al与B，在顺丁橡胶生产过程中一定要减少铝的使用量，由于超量的铝会限制催化剂的反应速率，使聚合度增加，门尼粘度升高，同时还要尽量减少Al与B接触的机会，用铝的量来调节门尼粘度，最好是把控好铝与镍的比例在2. 0-3.0范围，以保障催化剂可以充分发挥作用且减少不良影响。

（三）控制好用水量

水也是生产顺丁橡胶过程中的原材料，所以在顺丁橡胶化学反应中是不可少的。适当的水原材料能够调节聚合反应的强度，增加活性链的浓度，同时也可以调节聚合物的门尼；但是水的不良影响是不能忽略的，当活性中心形成之后，水成了系统中的有害部分，它会分解铝，降低聚合反应的速度。所以一定要选择合适的加水量，保障其能起到积极有效的作用且抑制其破坏催化剂作用。

（四）保持稳定的操作

在操作过程中必须要保障首釜搅拌器的稳定性，保证搅拌器可以将原材料与催化剂充分的混合防止出现局部范围严重凝胶的现象。在聚合釜开车的过程如果不能把控好稳定性将可能致使出现严重的凝胶甚至会产生挂胶现象，在某些物质超标的情形下，例如丁浓超标将会使得聚合反应不规律甚至不发生聚合反应，这时要将聚合釜清空后再重新进行开车，同时在操作过程当中总要保障聚合釜的温度维持在66-70摄氏度之间，这样既能保障聚合反应所需要的温度又能减少分子的分化，从而进一步减少凝胶提高生产顺丁橡胶的优质产品并延长其使用年限。

三、结束语

当前，我国的顺丁橡胶生产工艺已得到大力的发展，并且中石油、中石化和某些私企都拥有或掌握了生产顺丁橡胶的全套设备或者顺丁橡胶生产技术，但是顺丁橡胶的凝胶的严重问题确实普遍存在。研究表明在生产顺丁橡胶的时要加强对其原材料的检测和监管就可以从根本上减小顺丁橡胶的凝胶量，在生产顺丁橡胶过程中也要严格把控用水量，严格按照规范要求的进行生产操作，并且减少催化剂的使用提高其纯度，该措施都可以很好保障减少凝胶量，提高了顺丁橡胶的质量。所以在顺丁橡胶的生产过程中必须要注意细节和规程操作和严格按照生产要求来进行规范生产，以确保生产顺丁橡胶过程中得以顺利开展。

参考文献
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