一种基于连续流微反应器合成液体橡胶的方法以及连续流微反应器技术

本发明专利技术涉及液体橡胶技术领域，提供了一种基于连续流微反应器合成液体橡胶的方法以及连续流微反应器。本发明专利技术基于连续流微反应器制备液体橡胶，能够实现液体橡胶的可控合成，所得液体橡胶的分子量控制准确，分子量分布窄；单体聚合浓度高(质量分数达40％)，可节约大量溶剂和能源，降低生产成本；并且，本发明专利技术采用连续流微反应器，能够避免温冲现象，聚合过程安全，物料停留时间短，可连续大规模生产。可连续大规模生产。可连续大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种基于连续流微反应器合成液体橡胶的方法以及连续流微反应器


[0001]本专利技术涉及液体橡胶
，尤其涉及一种基于连续流微反应器合成液体橡胶的方法以及连续流微反应器。

技术介绍

[0002]液体丁二烯橡胶(LBR)和液体丁苯橡胶(LSBR)因具有超高的流动性和疏水性，经固化成型后可形成同时具有耐热性、耐寒性和耐溶剂性的超韧涂层材料，可在极端的环境中使用，故在航空航天、军事装备、电线电缆封装等领域具有广泛的应用。
[0003]传统液体橡胶的合成方法主要是瓶式反应或釜式反应，有如下几个缺点：(1)单体聚合浓度低，单体总质量分数一般为10％～15％，造成了溶剂和能源的大量浪费。(2)反应体系均匀性较差：由于搅拌及加热方式的原因，使得整个反应体系中原料液不能处于相同的反应环境下，导致聚合产物分子量控制困难，分子量分布较宽。(3)安全性较差：在大量合成时，散热较差，存在局部反应剧烈的情况，温冲现象明显。
[0004]因此，目前亟需开发一种安全可靠、单体聚合浓度高、聚合产物分子量控制准确且分子量分布窄的液体橡胶合成方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于连续流微反应器合成液体橡胶的方法以及连续流微反应器。本专利技术采用连续流微反应合成液体橡胶，安全可靠，反应体系均匀性好，所得液体橡胶的分子量控制准确且分子量分布窄。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]一种基于连续流微反应器合成液体橡胶的方法，包括以下步骤：
[0008]将用于合成液体橡胶的单体、调节剂和有机溶剂混合，得到单体原料液；
[0009]将引发剂和有机溶剂混合，得到引发剂原料液；
[0010]将所述单体原料液和引发剂原料液通入连续流微反应器的微反应通道中进行聚合反应，得到液体橡胶；
[0011]以所述单体原料液和引发剂原料液中单体和有机溶剂的总质量为100％计，所述单体的质量分数为20～40％。
[0012]优选的，所述单体为丁二烯或丁二烯与苯乙烯混合物。
[0013]优选的，配制所述单体原料液或引发剂原料液使用的有机溶剂独立地为环戊烷、正己烷和环己烷中的一种或多种。
[0014]优选的，所述调节剂为四氢糠醚、四甲基乙二胺和二乙二醇二甲醚中的一种或多种；所述引发剂为正丁基锂；所述引发剂与目标聚合产物的摩尔比为1:1，所述调节剂与引发剂的摩尔比为(0.25～2):1。
[0015]优选的，所述单体原料液与引发剂原料液流入微反应通道的流速比为(1～2):1，
总流速30～60mL/min；所述单体原料液和引发剂原料液的流速通过恒流泵控制。
[0016]优选的，所述微反应通道的半径为2.286mm，容量为400～1200mL。
[0017]优选的，所述聚合物反应的温度为20～60℃。
[0018]优选的，所述聚合反应完成后，还包括将所得产物料液进行气液分离。
[0019]本专利技术还提供了一种用于合成液体橡胶的连续流微反应器，包括单体储液罐1，所述单体储液罐1用于储存单体原料液；
[0020]引发剂储液罐2，所述引发剂储液罐2用于储存引发剂原料液；
[0021]第一恒流泵3；所述第一恒流泵3的入口与所述单体储液罐1的出口连通；
[0022]第二恒流泵4；所述第二恒流泵4的入口与所述引发剂储液罐2的出口连通；
[0023]微反应通道5；所述微反应通道5的入口与所述第一恒流泵3和第二恒流泵4的出口连通；
[0024]控温系统6；所述控温系统6用于控制所述微反应通道5的温度；
[0025]气液分离罐7；所述气液分离罐7的入口和所述微反应通道5的出口连通。
[0026]优选的，所述微反应通道的出口为三个，在液体流通的方向上依次设置；所述气液分离罐7的入口和其中一个出口连通。
[0027]本专利技术提供了一种基于连续流微反应器合成液体橡胶的方法，包括以下步骤：将用于合成液体橡胶的单体、调节剂和有机溶剂混合，得到单体原料液；将引发剂和有机溶剂混合，得到引发剂原料液；将所述单体原料液和引发剂原料液通入连续流微反应器的微反应通道中进行聚合反应，得到液体橡胶；以所述单体原料液和引发剂原料液中单体和有机溶剂的总质量为100％计，所述单体的质量分数为20～40％。本专利技术基于连续流微反应器，能够实现液体橡胶的可控合成和连续生产，所得液体橡胶的分子量控制准确，分子量分布窄；并且，单体聚合浓度高(质量分数达40％)，可节约大量溶剂和能源，从而降低生产成本。
[0028]另外，相比于传统的釜式反应器，所述微反应通道具有更大的比表面以供传热，显著提高了反应环境的均一性，也能够大幅度提升传质、传热速率，避免聚合反应高度放热带来危险，因而本专利技术提供的方法安全性好。
[0029]此外，传统的基于烧瓶或反应釜合成液体橡胶的方法中，由于传热面积、搅拌速率等反应环境不能同比放大，会产生明显的放大效应，本专利技术采用连续流微反应器，能够实现连续生产，可用于大规模工业化生产。
[0030]本专利技术还提供了用于合成所述液体橡胶的连续流微反应，包括单体储液罐1，引发剂储液罐2，第一恒流泵3，第二恒流泵4，微反应通道5，控温系统6和气液分离罐7。本专利技术基于连续流技术和现有微反应器，自主搭建适用于液体橡胶合成的微反应合成器，装置结构简单，有利于实现液体橡胶的连续大规模合成；并且，所述连续流反应器能够独立控制各反应单元的温度，避免釜式反应器低温/高温的切换和繁琐的操作步骤，提高了效率；本专利技术的连续流微反应器中设置有气液分离罐，聚合反应产物进行气液分离沉降，可直接获取液体橡胶产物，再经洗涤和蒸馏即可得到所需产品，显著优化了工艺流程。
附图说明
[0031]图1为本专利技术提供的连续流微反应器的结构示意图；其中：1
‑
单体储液罐，2
‑
引发剂储液罐，3
‑
第一恒流泵，4
‑
第二恒流泵，5
‑
微反应通道，6
‑
控温系统，7
‑
气液分离罐；
[0032]图2为实施例3制备的液体橡胶的凝胶渗透色谱图；
[0033]图3为实施例6制备的液体橡胶的核磁氢谱谱图。
具体实施方式
[0034]本专利技术提供了一种基于连续流微反应器合成液体橡胶的方法，包括以下步骤：
[0035]将用于合成液体橡胶的单体、调节剂和有机溶剂混合，得到单体原料液；
[0036]将引发剂和有机溶剂混合，得到引发剂原料液；
[0037]将所述单体原料液和引发剂原料液通入连续流微反应器的微反应通道中进行聚合反应，得到液体橡胶；
[0038]以所述单体原料液和引发剂原料液中单体和有机溶剂的总质量为100％计，所述单体的质量分数为20～40％。
[0039]本专利技术将用于合成液体橡胶的单体、调节剂和有机溶剂混合，得到单体原料液。在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于连续流微反应器合成液体橡胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：将用于合成液体橡胶的单体、调节剂和有机溶剂混合，得到单体原料液；将引发剂和有机溶剂混合，得到引发剂原料液；将所述单体原料液和引发剂原料液通入连续流微反应器的微反应通道中进行聚合反应，得到液体橡胶；以所述单体原料液和引发剂原料液中单体和有机溶剂的总质量为100％计，所述单体的质量分数为20～40％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单体为丁二烯或丁二烯与苯乙烯混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，配制所述单体原料液或引发剂原料液使用的有机溶剂独立地为环戊烷、正己烷和环己烷中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节剂为四氢糠醚、四甲基乙二胺和二乙二醇二甲醚中的一种或多种；所述引发剂为正丁基锂；所述引发剂与目标聚合产物的摩尔比为1:1，所述调节剂与引发剂的摩尔比为(0.25～2):1。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单体原料液与引发剂原料液流入微反应通道的流速比为(1～2):1，总流速30～60mL/min；所述单体原料液和引发剂原料液的流速通过恒流泵控制。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王为，李福崇，郭金山，杨海龙，高扬，汤海鲲，曹伟，赵志超，董静，李旭，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：