一种制备聚异戊二烯的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备聚异戊二烯的方法，该方法在单个卧式双轴自清洁混合机内进行，所述卧式双轴自清洁混合机包括带有夹套的壳体和在壳体内的带有搅拌桨叶的至少两根搅拌轴，所述搅拌轴和所述搅拌桨叶为中空结构；该方法包括：在所述夹套和所述中空结构中通入冷却介质，并将含有稀土催化剂、溶剂和异戊二烯单体的反应物料送入所述壳体内进行溶液聚合反应，得到聚异戊二烯。本发明专利技术的方法，提高了进行聚合的异戊二烯单体的浓度和异戊二烯单体的转化率且得到的聚异戊二烯产品的质量更好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备聚异戊二烯的方法。
技术介绍
稀土异戊橡胶是异戊二烯单体在稀土催化剂作用下经溶液聚合生成的以顺1,4-结构单元为主的聚合物。该聚合物的物理性能和机械性能均与天然橡胶(NR)相似，因此稀土异戊橡胶也被称为“合成天然橡胶”。具体地，稀土异戊橡胶具有优良的弹性、密封性、耐蠕变性、耐磨性、耐热性和抗撕裂性，并且抗张强度和伸长率也接近天然橡胶，所以在一些情况下可用作天然橡胶的替代物，也可以与天然橡胶(NR)或其它合成橡胶组合使用。因此，稀土异戊橡胶广泛应用于轮胎、胶带、胶管等橡胶加工领域。评价稀土异戊橡胶产品质量好坏的重要指标是稀土异戊橡胶产品结构中顺1,4-结构的含量。顺1,4-结构的含量越大则产品的质量越好。通常，降低聚合反应温度可提高产品的顺1,4-结构含量，当聚合反应温度控制为30-50℃时，稀土异戊橡胶产品的顺1,4-结构含量可达98％以上。因此控制异戊二烯聚合的反应温度是获得质量好的稀土异戊橡胶产品的重要因素。但是异戊二烯聚合反应是较强的放热反应，若保证聚合反应在低于50℃的条件下进行，必须采取一定的取热措施。已有技术中，稀土异戊橡胶的溶液聚合反应通常在多个串联的全混釜式反应器(CSTR)中进行，物料由聚合反应器底部进入，顶部流出。为了解决聚合温度控制的问题，保证聚合反应的顺利进行和得到的聚合物产品的质量，采用多釜串联连续操作进行常规稀土异戊橡胶的生产时，需采取较低的>进料单体浓度，减少进行绝热聚合时的放热量，并通过调节进料温度为较低温度，如低于10℃进一步帮助控制聚合反应温度。但是这样虽然克服了聚合温度控制问题，却存在进料单体浓度低，异戊二烯转化率低，稀土异戊橡胶产品生产能力下降的问题。而且该方法使用溶剂量大，溶剂回收的能源消耗高。此外，降低进料温度也要消耗更多的能量。此外，稀土异戊橡胶进行溶液聚合形成的胶液呈假塑性非牛顿流体特性，表观粘度较大。表观粘度的数值不仅受搅拌器剪切速率大小的影响，还与温度及胶液浓度密切相关。具体地，稀土异戊橡胶胶液的表观粘度随着搅拌器剪切速率的增大、或温度的升高、或胶液浓度的降低而减小。由于稀土异戊橡胶胶液的流体特性，在异戊二烯的溶液聚合过程中很容易发生胶液挂在反应器壁上的“挂壁”现象。生产周期越长，“挂壁”现象越严重，导致反应器内流体向器壁的表面传热系数越低。再加上工业规模反应器的比表面积较小，最终导致稀土异戊橡胶的溶液聚合反应的取热效果微乎其微，影响溶液聚合反应的温度，影响工业生产的稀土异戊橡胶产品的质量。由此可见，需要解决现有技术中存在的进料单体浓度低，且异戊二烯转化率低的问题。另外消除“挂壁”现象也将有利于保证稀土异戊橡胶产品的质量。因此，需要新的制备聚异戊二烯的方法，以保证异戊二烯溶液聚合反应顺利进行并得到质量合格的聚合物产品。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的进料单体浓度低且异戊二烯转化率低以及聚合产物“挂壁”现象，提供了一种制备聚异戊二烯的方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种制备聚异戊二烯的方法，该方法在单个卧式双轴自清洁混合机内进行，所述卧式双轴自清洁混合机包括带有夹套的壳体和在壳体内的带有搅拌桨叶的至少两根平行的搅拌轴，所述搅拌轴和所述搅拌桨叶为中空结构；该方法包括：在所述夹套和所述中空结构中通入冷却介质，并将含有稀土催化剂、溶剂和异戊二烯单体的反应物料送入所述壳体内进行溶液聚合反应，得到聚异戊二烯。本专利技术提供的方法，可以提高进料异戊二烯单体的浓度，提高异戊二烯的转化率，并且消除“挂壁”现象。使用本专利技术的方法，进料单体浓度提高，可以相比已有技术在反应器同样处理容量的情况下，使用溶剂量减少，从而降低制备聚异戊二烯过程中回收溶剂的能耗。本专利技术中，进行异戊二烯溶液聚合反应的异戊二烯单体进料浓度可以是现有技术的1.6-2.5倍。本专利技术可以制得顺式1,4-结构含量98％以上，数均分子量在35-42万，分子量分布系数为2.5-3的质量合格的聚异戊二烯产品。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明下面参照附图进一步描述本专利技术。图1为本专利技术方法的一个实施方案的示意图；图2为卧式双轴自清洁混合机内部的双搅拌轴的结构示意图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种制备聚异戊二烯的方法，该方法在单个卧式双轴自清洁混合机内进行，所述卧式双轴自清洁混合机包括带有夹套的壳体和在壳体内的带有搅拌桨叶的至少两根平行的搅拌轴，所述搅拌轴和所述搅拌桨叶为中空结构；该方法包括：在所述夹套和所述中空结构中通入冷却介质，并将含有稀土催化剂、溶剂和异戊二烯单体的反应物料送入所述壳体内进行溶液聚合反应，得到聚异戊二烯。本专利技术提供的方法采用一台卧式双轴自清洁混合机作为聚合反应器，替代常规使用的多个串联釜式反应器，可以减少聚合反应设备数量。本专利技术中所述卧式双轴自清洁混合机通常用于高粘度物料的挤压脱水、脱挥发份的后处理过程。根据本专利技术，优选情况下，所述卧式双轴自清洁混合机为水平放置，所述反应物料从设置在所述壳体一端顶部的进口加入，沿所述搅拌轴的轴向流动到设置在所述壳体另一端底部的出口。本专利技术中，如图2所示，优选地所述搅拌轴的数量为2，两根搅拌轴水平平行设置。两根搅拌轴可以分为主搅拌轴和清洁轴。两根搅拌轴可以以两个不同的转速向相同的方向旋转。两根搅拌轴上均设置2个以上的搅拌桨叶，两根搅拌轴上设置的搅拌桨叶形状和尺寸相同，浆叶旋转半径也相同。两根搅拌轴轴线间的垂直距离与搅拌桨叶的旋转半径之比为大于1且小于2，即不同搅拌轴上的搅拌桨叶在工作时不与另外的搅拌轴接触。在两根搅拌轴设置的2个以上的搅拌桨叶沿搅拌轴的轴向交错设置，且等距排列。两个搅拌轴上的搅拌桨叶可以帮助互相清除结垢以及反应器壁上的结垢，消除“挂壁”现象。本专利技术中，搅拌轴和搅拌桨叶中间是空的，能通入传热介质，再加上夹套的传热面积，确保了聚合反应进行过程中传质、传热所需的高表面积。从而利于控制聚合反应的温度在30℃-50℃的范围内。本专利技术中的冷却介质可以为本领域常用的冷却介质，具体实例包括但不限于低温水和冷冻盐水，优选为冷冻盐水。由于如上所述，卧式双轴自清洁混合机的具体结构是已知的，本专利技术根据需要重点对搅拌轴和搅拌浆叶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备聚异戊二烯的方法，该方法在单个卧式双轴自清洁混合机内进行，所述卧式双轴自清洁混合机包括带有夹套的壳体和在壳体内的带有搅拌桨叶的至少两根平行的搅拌轴，所述搅拌轴和所述搅拌桨叶为中空结构；该方法包括：在所述夹套和所述中空结构中通入冷却介质，并将含有稀土催化剂、溶剂和异戊二烯单体的反应物料送入所述壳体内进行溶液聚合反应，得到聚异戊二烯。

【技术特征摘要】
1.一种制备聚异戊二烯的方法，该方法在单个卧式双轴自清洁混合机
内进行，所述卧式双轴自清洁混合机包括带有夹套的壳体和在壳体内的带有
搅拌桨叶的至少两根平行的搅拌轴，所述搅拌轴和所述搅拌桨叶为中空结
构；该方法包括：在所述夹套和所述中空结构中通入冷却介质，并将含有稀
土催化剂、溶剂和异戊二烯单体的反应物料送入所述壳体内进行溶液聚合反
应，得到聚异戊二烯。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述卧式双轴自清洁混合机为
水平放置，所述反应物料从设置在所述壳体一端顶部的进口加入，沿所述搅
拌轴的轴向流动到设置在所述壳体另一端底部的出口。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述反应物料的总重量为基
准，所述异戊二烯单体的浓度为20-35重量％，优选为25-30重量％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶液聚合反应的温度为
30-50℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应物料的量按体积计为
所述壳体的容积的40-80体积％，优选为60-75体积％。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应物料在所述卧式双轴
自清洁混合机中的平均停留时间为5min-30min，优选为10min-20min。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，所述稀土催化剂
含有共轭二烯烃、羧酸钕化合物、通式为AlR13的烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国娟，张杰，李传清，梁爱民，徐林，于国柱，谭金枚，李巍，刘美瑜，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11