本发明专利技术提出一种丁基橡胶的制备方法。采用超重力反应器作为聚合反应器，将异单烯烃、共轭二烯烃的单体混合物与稀释剂的混合液和引发剂与稀释剂的混合液，按比例送入超重力反应器，在超重力条件下进行阳离子聚合反应，反应后进行产品与单体和稀释剂的分离处理，得到丁基橡胶的分子量范围为８００００～３０００００，分子量分布指数范围为１．９～３．６。本发明专利技术的超重力聚合方法，极大地强化了反应的微观混合和传质、传热过程，与传统的搅拌聚合反应方法比，反应装置体积小，物料在超重力旋转床反应器中的平均停留时间至少缩短３０倍以上，成本低，能耗低，生产效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，采用阳离子聚合中的淤浆法聚合 反应工艺，亦涉及超重力技术在聚合反应工程中的拓展应用。技术背景丁基橡胶通常是由弗瑞德一克来福特(Friedel—Crafts)酸(如A1C13)引发， 异丁烯与少量异戊二烯(1 3%)在氯甲烷介质中进行淤浆法共聚合反应来制 备的。丁基橡胶聚合物不溶于氯甲烷而作为微粒从溶液中沉析出来，从而形成 淤浆体系。聚合通常是在约-10(TC的温度下进行的，聚合反应速率极快，反应瞬 间完成。采用低温聚合才能获得可用于橡胶用途的足够高的分子量。(参见US 专禾U No.2， 356， 128禾n Ulhnanns Encyclopedia of Industrial Chemistry,第A23 巻，1993年，第288-295页。)鉴于丁基橡胶聚合反应过程中传热、传质和微观 混合的重要影响作用，强化传热、传质和微观混合对聚合反应是极为关键的。 而目前丁基橡胶制备方面， 一般采用传统的搅拌聚合反应，微观混合较差，物 料在釜内的停留时间比较长，为30 60min，与丁基橡胶聚合反应速率很难匹配， 而且反应设备体积、占地面积大，成本高。近年来发展起来的超重力技术改变了传统的传质方式，该技术的核心是将 液一液相、液一固相、气一液相的传质过程在超重力反应器中进行，可以极大 地强化传质和微观混合过程，比传统的静态(重力场下)传质和微观混合过程 的传质系数和混合速度提高1 3个数量级，关于超重力反应装置在中国专利申 请号91109255.2、 91111028.3 、 200520100685.3 、 01268009.5 、 02114174.6、 200510032296.6等专利中已经公开，包括旋转填充床、折流式、螺旋通道式、旋 转碟片式等超重力旋转装置，在CN 200410042631. 6还公开了一种定-转子式超重力旋转装置。本申请人在超重力技术的应用研究方面也取得了重要进展，把 该技术从分离、解吸过程扩展应用到化学反应过程。如在"超微颗粒的制备方 法"(申请号95105344.2)及"超细碳酸钙的制备方法"(申请号95105343.4)等系 列专利中提出用超重力旋转床作为反应器进行沉淀反应，制备出纳米颗粒；在 "高碱值磺酸钙润滑油清净剂的制备方法"(申请号200410037885.9)专利申请中， 公开了将超重力技术应用到中和反应、碳酸化、转相反应过程，得到高品质的 磺酸钙清净剂。以上超重力技术应用的反应过程均是无机反应，对超重力技术 应用到涉及链引发、链增长、链终止复杂过程的高分子聚合反应中，未见报道。
技术实现思路
本专利技术将超重力技术应用到高分子聚合领域，极大地强化丁基橡胶聚合过 程中的传质、传热以及微观混合，可以达到与丁基橡胶聚合反应速率相匹配， 从而提出一种效率高，能耗、成本低，且分子量范围可控的超重力条件下反应 制备丁基橡胶的方法。本专利技术的主要技术方案将单体混合物与稀释剂的混合液和引发剂与稀释剂的混合液，先预冷到反应所需要的温度，然后将物料流按体积比10 20: 1 送入超重力反应器，在超重力条件下进行阳离子聚合反应，反应温度控制在-80r:以下，反应过程中控制反应器的超重力水平在i5-670g (g为重力加速度^9.8m/s2)，物料在超重力反应器中的平均停留时间〈min，反应结束后，按照通 常的后处理方法脱稀释剂、洗涤、干燥，得到丁基橡胶聚合物。所述的单体混合物由异单烯烃、共轭二烯烃组成。上述异单烯烃优选具有4至16个碳原子的异单烯烃，更优选4至7个碳原 子的异单烯烃，如异丁烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-l-丁烯、2-甲基-2-丁烯或4-甲基-l-戊烯及其混合物。最优选异丁烯。上述的共轭二烯烃可采用本领域技术人员己知的、可与异单烯烃共聚的每 种共轭二烯烃。优选具有4至14个碳原子的共轭二烯烃，如异戊二烯、丁二烯、2-甲基丁二烯、2， 4-二甲基丁二烯、1， 3-戊二烯、3-甲基-l， 3-戊二烯、2， 4-己二烯、2-新戊基丁二烯、2， 5-二甲基-2， 4-己二烯、环戊二烯、甲基环戊二烯、 环己二烯或1-乙烯基-环己二烯中的一种或几种，尤其优选异戊二烯。上述单体混合物的组成优选为包括95-99.5wt^的异单烯烃和0.5-5wt^的共轭二烯烃，其中异单烯烃单体最优选异丁烯，共轭二烯烃单体最优选异戊二 烯。上述的引发剂是淤浆法聚合反应制备丁基橡胶公知的Friedel—Crafts酸，包 括AlCl3、四氯化钛、四氯化锡、三氟化硼或三氯化硼等。上述的稀释剂是将本领域技术人员已知的，用于丁基聚合的惰性溶剂或稀 释剂作为溶剂或稀释剂(反应介质)。优选氯代烃，如氯甲垸、二氯甲垸。上述聚合温度是通常的阳离子聚合温度，优选在-12(TC -70 。C的温度范围 内，最优选在-12(TC -8(TC，压力在常压下进行。本专利技术的超重力反应器是在现有技术中公开的超重力旋转填充床、折流 式、螺旋通道式、旋转碟片式及定-转子式等超重力旋转装置。超重力水平是指超重力反应器中转子旋转产生的离心加速度的大小，通常 用重力加速度g的倍数表示，主要和转子的转速及转子的内外径有关。超重力 水平&可以用下式表示式中n为转子每分钟的转速n、 r2分别为转子的内、外径 本专利技术的效果采用了超重力反应器，由于反应器内转子的高速旋转，形 成一种稳定的超重力环境，其超重力水平可以达到自然重力加速度的几十乃至 几百倍以上。在这种超重力环境下，丁基橡胶聚合体系在旋转的填料层、折流 通道或螺旋通道中高分散、高湍动、强混合以及界面急速更新的情况下，以极 大的相对速度在弯曲孔道中接触，极大地强化了传质、传热过程，快速达到完 全的微观混合状态。与传统的搅拌聚合相比，物料在超重力反应器中的平均停 留时间至少縮短30倍以上，能耗低，生产效率大大提高，占地少。此外，本专利技术可以通过改变反应单体的浓度、单体与引发剂的用量比、反应温度以及调节超重力水平，能够得到数均分子量为80000 300000，分子量分 布指数为丄9 3.6的高质量丁基橡胶产品。 附图说明图l是本专利技术的工艺流程图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方案进一步说明。但是本专利技术不限 于所列出的实施例。还应包括在本专利技术所保护的超重力条件下的丁基橡胶聚合 方法范围内，其他任何公知的改变。本专利技术的一种实施方案的反应流程如图1所示，首先将这套设备用高纯氮 气钢瓶l中的高纯氮气进行吹扫，以置换反应设备中的空气和水。将异单烯烃、 共轭二烯烃的单体混合物与稀释剂(如二氯甲烷)按反应所需比例配成混合 液加入储罐3中进行预冷，将稀释剂(如二氯甲烷)与引发剂(如A1C13)按 比例配成引发剂溶液加入储罐4中进行预冷，混合溶液的配置方法和比例是通 常的方法，在储罐3、储罐4中的混合液分别冷却达到所需的反应温度时，用储 罐2中的致冷剂将管路以及超重力反应器进行预冷。然后将储罐3、储罐4中的混合液通过计量泵5，按照一定的流量比经液体分布器，送入超重力反应器7(超重力反应器即为前述申请号91109255,2、 91111028.3 、 200520100685.3 、 01268009.5、 02114174.6、 200510032296.6、 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种丁基橡胶的制备方法，采用淤浆法聚合工艺，其特征在于：将单体混合物与稀释剂的混合液和引发剂与稀释剂的混合液，先预冷到反应所需要的温度，然后将液体物料流按体积比１０～２０∶１送入超重力反应器，在超重力条件下进行阳离子聚合反应，反应温度控制在－８０℃以下，反应过程中控制反应器的超重力水平在１５－６７０ｇ，反应结束后，进行脱稀释剂、洗涤、干燥等后处理，得到丁基橡胶聚合物，所述的单体混合物是异单烯烃与共轭二烯烃的混合物。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建峰，高花，吴一弦，邹海魁，初广文，张雷，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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