顺丁橡胶聚合反应过程及技术改造研究

尤存龙　张军平

摘 要：顺丁橡胶的生产和聚合反应有很大的关系。通过聚合反应的分析，能够把聚合反应所需的条件，流程，特点把握清楚。从而在工作中达到有的放矢。不但可以服务生产，让技术水平有所提高。也能从聚合反应的特点中找到突破点，进行有利改革。

關键词：反应链 顺丁橡胶 条件 技术

聚合反应身为有机化学中的一个主要反应，分成缩聚反应以及加聚反应两方面。低分子单体通过化学变化变成聚合物。而有许多反应及合成橡胶相关，例如：聚加成反应、缩合聚合、加成聚合、开环聚合等。在此处的加成聚合是如此描绘的，具备不饱和健的低分子单体透过反应变为高分子聚合物。而镍系丁二烯溶液的构成则为此原理。

一、顺丁橡胶的聚合反应过程

顺丁橡胶的实质是丁二烯，而它则是最基础的一种共轭二烯烃分子，其化学表达式可以写成 CH2=CH- CH=CH2。在催化剂作用下，丁二烯分子可以发生加成反应，生成物是1，4一聚丁二烯或1，2一聚丁二烯大分子。首先，在镍催化体系当中聚丁二烯一般都是顺式空间排列顺序，大概占总量的百分之九十七左右，剩下的则都是以反式形式存在。另外，同大多数聚合物相同，在镍催化体系当中其微观结构也是由当中的催化剂性质来决定的。最后，丁二烯的加成聚合反应过程共包含四个步骤，分别为链引发、链增长、链转移和链终止，现为大家一一进行分析。

1.1链引发

链引发指的是由于催化剂的介入使得丁二烯的活性被激活，发生聚合反应的过程。链引发阶段具体指的就是将催化剂加入丁二烯溶液当中，使其发生聚合反应的时期。而在链引发阶段由于活化丁二烯需要一定的时间，我们把这段时间称之为丁二烯的聚合诱导时期，在这期间，丁二烯原本活性越强，则所需诱导的时间就会越少。

1.2链增长

在丁二烯分子当中插入络合物的过程我们把它称之为链增长过程这个插入的过程目的是为了形成大型聚丁二烯分子。具体过程就是在插入络合物的过程当中，丁二烯的活性会被激活，从而发生一系列的聚合反应，使得其分子数量发生减少，而使得其整个聚合物的体积发生明显的减小，而密度则会增加。这个过程除了可以形成大型丁二烯分子以外还可以根据其密度与体积的变化过程对其进行聚合反应动力学的研究。而在我们实际的石油生产过程中，人们只需要测出丁二烯在发生聚合反应时的转换率，就可以根据相关公式非常容易的计算出其发生反应所需要产生的热量，并由此来采取必要的工程措施，降低反应室的热量，从而来保证聚合反应的正常进行过程。

1.3链转移

在上文中对丁二烯链增长的分析过程中，我们已经知道所添加的催化剂会和体系当中的丁二烯发生作用，在其发生反应的过程当中，活性种进入丁二烯分子当中的过程就被称之为链转移。在这个过程当中，原来的丁二烯分子链会失去活性，从而变成所说的惰性分子链，但是在这个过程当中也会生成同原丁二烯分子链数目相同的新活性分子链。因此，丁二烯链转移的过程丝毫不会影响其聚合反应过程，充其量只是对其生成的聚合物分子量以及分布状况产生了一些影响罢了。丁二烯链转移速率与 C值大小紧密相关，C值越大则表示聚合物的链转移能力强，其所生成聚合物的分子数量减少，总体分子量分布会加宽。

1.4链终止

而链终止就是指使得活性分子链变成惰性分子链的过程。而在丁二烯聚合过程中要发生链终止有两种方法，分别是杂质与链转移终止法。而在工程当中一般情况下都是使用链转移终止法来达到终止目的的。

二、对聚合反应产生影响的因素

要想有效控制聚合反应，掌握哪些因素能够对聚合反应产生影响十分必要。存在很多因素会对聚合反应产生影响，例如催化剂的陈化条件、陈化方式、催化剂各组份的用量、配比，丁油浓度，原材料的纯度，有害杂质的含量，种类，聚合条件等。所用溶剂、停留时间等。具体影响主要体现在橡胶质量、聚合反应速度方面。以油为溶剂的顺丁橡胶的生产中需要因素对相关因素对硅胶产生的影响做好全面的考虑。现阶段顺丁聚合的催化剂配方特别低，要是利用化学反应式计算，在某些条件下原材料中的杂质包括溶解氧、水等的含量能够将催化剂中的铝剂彻底消耗掉，但聚合反应始终正常进行。这是因为铝剂在络合前后具有不同的反应活性，络合后的Al—C键与络合前必要要更加稳定一些，因此杂质对催化剂的影响在铝剂陈化反应的不同时期以及活性中心形成以后存在差异，对活性中心已形成后，杂质对铝剂产生的影响就特别小。

三、对其进行技术方面的改进

通过上面的分析，我们可以知道在这一反应中产生影响因素有很多，并且具有不同的特点。其中，制约聚合反应速度的主要原因有三个方面。一是使用的催化剂所占的比例和浓度，二是聚合反应时的温度条件，三是丁油的浓度。如果能够在这三个方面做出改进就可以大幅度的缩减化学反应的速度，从而提高效率。上面的原理，常常会使用在爆聚、不聚和开车的时候。如果能够对上面的三个项进行调整分配就可以改变反应速度，让出现的问题快速得到解决，恢复正常工作。这只是理论方面的情况，如果在生产工作中，工作人员对丁油的浓度做出调整，就会使反应速度出现大的起伏，造成很多不稳定情况。如果催化剂和丁油的浓度发生变化，不但会使反应速度发生改变，还会因速度的变化间接影响到橡胶的产品质量。所以在平常的工作生产中往往会通过调整丁油的进料温度和首釜的温差来调节反应的速度。以后的反应温度控制通常靠夹套冷却或加入稀释冷油等办法来解决。可见反应速度的快慢对保持正常的操作和减轻挂胶具有非常重要的作用。只有做好这项工作才能保障橡胶的质量。基于上面的原理，在生产工作之中，通过调节首釜反应温度可以达到有效控制反应速度的目的。

四、结论

当催化体系固定以后，只要原材料质量合格，聚合温度不是太高，所得橡胶分子的顺式，含量总会合格的。因此生胶的门尼值和凝胶含量的多少，就成为生产操作中控制生胶质量的重要指标了。

参考文献：

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