顺丁橡胶的特点及生产工艺分析

　　产品概况：

　　顺丁橡胶，全名顺式-1,4-聚丁二烯橡胶。分子式(C4H6)n，属混合物，简称BR。由丁二烯聚合制顺丁橡胶得的结构规整的合成橡胶。与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。

　　产品特点：

　　1、弹性是目前橡胶中最好的，滞后损失小，动态生热低，具有较好的耐寒性，是通用橡胶中耐低温最好的。

　　2、耐磨性特别好，抗湿滑性差;

　　3、易老化，化学活性比天然橡胶稍低，而耐热氧老化性能稍好;

　　4、耐屈挠性能优异，耐动态裂口生成性能好;

　　5、分子链柔性好顺，分子链段的运动性强;

　　6、耐油、耐溶剂性差，具有冷流性;

　　7、加工性能差，成型贴合时，自黏性差;

　　8、搞湿滑性差、撕裂强度和拉伸强度低。

　　生产工艺：

　　顺丁橡胶的生产工序包括：催化剂、终止剂和防老剂的配制计量，丁二烯聚合,胶液凝聚和橡胶的脱水干燥。其聚合几乎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12～50m。

　　①用丁基锂为催化剂生产顺丁橡胶,多以环己烷(或己烷)作溶剂。这种聚合体系的催化活性高,工艺简单，反应容易控制;但所得顺丁橡胶的顺式1，4含量低，分子量分布窄，不易加工，硫化后的顺丁橡胶的物理性能较差，一般只与聚苯乙烯树脂混炼作改性树脂。

　　②用钛或钴催化体系生产顺丁橡胶时，一般选用苯或甲苯作溶剂，制得顺丁橡胶的顺式1，4含量高，硫化胶的物理性能类似，不同的是钛系顺丁橡胶的分子量分布窄、冷流倾向大，加工性能也不如钴系和镍系顺丁橡胶好。

　　③用镍系催化剂生产顺丁橡胶，芳烃(如苯或甲苯)和脂肪烃(如环己烷、己烷、庚烷或加氢汽油)均可作为聚合溶剂，而且都能得到高分子量、高顺式顺丁橡胶，以环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物作催化剂、以抽余油作溶剂生产顺丁橡胶的技术(我国生产橡胶的主要技术方法)，中国自1959年开始研究，于1971年建成万吨级生产装置并投产。

　　④尚有三种新型催化剂即：稀土催化剂(如环烷酸稀土-一氯二乙基铝-三异丁基铝)、 π-烯丙基氯化镍催化剂〔如(π-C3H5NiCl)2-四氯苯醌〕和卤化π-烯丙基铀催化剂均可制得高顺式(96%～99%)的顺丁橡胶，而且活性和所得硫化胶的物理性能也好，但由于开发较晚，至80年代中期尚未达到工业化生产的程度。

　　问题解析：

　　①黏度：限制生产能力——溶液聚合的难点

　　随反应进行，溶液中聚合物浓度不断提高，溶液黏度不断增加，将给传热与搅拌带来困难，直接限制生产能力。

　　②挂胶——普遍性问题

　　危害：挂胶发生在搅拌轴、釜壁上及管道内壁，严重影响聚合，甚至停车。

　　解决办法：

　　1、提高原料的纯度，减少催化剂用量

　　2、控制铝/硼比为0.3—0.7。在保证反应的前提下，尽量降低比例来减少凝胶量

　　3、严格控制首釜转化率40-50%

　　4、人工清釜或涂防挂胶剂

　　产生原因：

　　1、与催化剂用量有关，挂胶严重。

　　2、与温度有关，挂胶严重。

　　3、与催化剂分布有关。

　　4、与聚合釜结构有关。

　　产品种类：

　　1、高顺式：顺式含量96%—98%，物理机械性能接近NR，某些性能甚至超过NR，目前各国都以生产高顺式BR为主。

　　高顺式顺丁橡胶分子间力小，分子量高，因而分子链柔性大,玻璃化温度低(Tg=-110℃)，在常温无负荷时呈无定形态，承受外力时有很高的形变能力，是弹性和耐寒性最好的合成橡胶。且由于分子链比较规整，拉伸时可以获得结晶补强，加入炭黑又可获得显著的炭黑补强效果，是一种综合性能较好的通用橡胶。

　　2、低顺式：顺式含量<40%，含有较多的1，2-结构的中乙烯基聚丁二烯橡胶，克服了高顺式聚丁二烯橡胶的搞湿滑性差的缺点，最适宜制造轮胎。

　　3、中顺式：顺式含量90—95%，中顺式顺丁橡胶首先由美国菲利浦石油公司开发(1956)，并于1960年由美国合成橡胶公司建厂投产，催化剂是四碘化钛-三烷基铝;

　　产品的应用：

　　1、轮胎、胶鞋、胶管、胶带、胶辊及各种耐寒性要求较高的制品。

　　2、与其他橡胶并用。

　　3、在全世界合成橡胶的产量和耗量上仅次于丁苯橡胶，居第二位。