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      探討調節(jié)鎳系順丁橡膠分子量的研究

      2015-08-15 00:51:32張軍平四川石化公司生產六部四川彭州611930
      化工管理 2015年17期
      關鍵詞:順丁橡膠環(huán)烷酸合成橡膠

      張軍平(四川石化公司生產六部,四川 彭州 611930)

      所謂“合成橡膠”是與自然橡膠相對而言的,簡單地說,是通過人工方法合成的具有高彈性的化合物,與合成樹脂、合成纖維并成為三大合成材料,是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中必不可少的組成部分。

      截至目前,橡膠工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)有一百多年的歷史,而促使合成橡膠產業(yè)發(fā)展的契機源于汽車工業(yè)的發(fā)展,并由此形成了多種合成技術,順丁橡膠是其中最主要的一種。由于其具有更好的耐磨性、耐寒性、耐老化性等特征,因此得到了廣泛地應用。

      我國的合成橡膠產業(yè)發(fā)展始于上世紀五十年代,并在六十年代出形成了以順丁橡膠為主要發(fā)展方向的格局,國內生產企業(yè)采用鎳系聚合法生產的順丁橡膠技術,逐漸取得了自主研發(fā)能力,并在國際上實現(xiàn)了高水平的生產工藝;截至目前,以鎳系順丁橡膠技術為代表的合成橡膠技術構建了完整的產業(yè)體系,并伴隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展和市場需求的增長,成為未來市場潛力巨大的化工產業(yè)。

      1 鎳系順丁橡膠分子量實驗分析

      1.1 鎳系順丁橡膠分子量實驗的目的

      近年來我國對順丁橡膠的需求量日益爭奪,分析原因不難發(fā)現(xiàn),與汽車工業(yè)的發(fā)展密切相關。順丁橡膠被廣泛地應用與汽車輪胎、輪軸膠帶等產品中,并隨著需求量的增加,對質量和性能提出了多樣性的需求。

      我國的鎳系順丁橡膠技術發(fā)展已經(jīng)有四十多年的歷史,隨著工藝技術的日漸完善、產業(yè)規(guī)模的日漸擴大,已經(jīng)形成了世界范圍內最大的鎳系順丁橡膠生產規(guī)模。但產量增加的同時,也面臨著類別體系單薄的現(xiàn)在,目前我國只有門尼40-50的BR9000牌號順丁橡膠產品(標準化),但就世界范圍內看,順丁橡膠的數(shù)量多達上百種,針對不同的應用環(huán)節(jié)做到了細分化。

      由此,我國的順丁橡膠生產就出現(xiàn)了相對矛盾的狀況。一方面,國內對順丁橡膠的需求量不斷在增加,但符合生產需求的仍然需要進口,而另一方面,鎳系順丁橡膠工藝在種類區(qū)分上過于單薄,造成同質類產品產能過剩。從這一個角度去分析,為了增加我國合成橡膠產業(yè)的市場競爭力,就必須致力于開發(fā)多種牌號、多類別的順丁橡膠制品。

      從技術角度看,改變順丁橡膠的門尼粘度是細分的關鍵,而要做到這一點,就必須從分子量的改變入手。調整分子量的手段也兩個,其一為改變分子量調節(jié)劑,其二是改變現(xiàn)有的橡膠聚合工藝。

      1.2 鎳系順丁橡膠分子量實驗構成

      作者希望通過實驗手段來確定改變鎳系順丁橡膠分子式的方法,以下為具體方案。

      首先,在材料方面選擇國內標準石化橡膠產品,以滿足生產需求材料的普遍性;其余材料包括環(huán)烷酸鎳、三氯化硼乙醚絡合物、乙醇、α-乙烯分子調節(jié)劑等。

      其次,實驗設備包括門尼粘度計、聚合瓶、液相色譜儀、紅外光譜儀等。

      再次,實驗過程各種設計的分析數(shù)據(jù)包括轉化率、門尼粘度、分子量、凝膠含量等。

      整個實驗主要在聚合瓶中彎沉惡搞,一次加入溶解劑、丁二烯等不同成分進行分子調節(jié),按照一定的比例進行匹配,投入環(huán)烷酸鎳催化劑,進入聚合過程(乙醇添加),最后進行凝聚。

      2 鎳系順丁橡膠分子量改變影響因素

      2.1 單體質量濃度影響

      確保催化劑(環(huán)烷酸鎳)的一致性前提下,單體質量(三異丁基鋁)濃度對整個實驗過程的影響呈現(xiàn)出上拋物線狀態(tài),順丁橡膠門尼粘度的影響也比較明顯,當單體質量濃度大于110克/升時,順丁橡膠轉化率在85%以上;單體質量濃度介于110-130克/升之間,轉化率、門尼粘度隨單體質量濃度升高而增高;當超過130克/升之后,門尼粘度指數(shù)和轉化率隨之降低。

      2.2 聚合溫度高低影響

      聚合過程中溫度的影響對鎳系順丁橡膠的轉化率作用也很明顯,一般情況下,溫度越低,聚合反應的速度就越慢,理想的聚合溫度在40攝氏度到70攝氏度之間。

      值得一提的是,經(jīng)過實驗證明,鎳系順丁橡膠工藝在聚合過程中的溫度是一個變化值,在聚合初期的溫度不能過高,否則會破壞催化劑活性,隨著門尼年度系數(shù)不斷增大,溫度可以逐漸提升;在聚合作用后期,溫度持續(xù)保持在60攝氏度最佳。

      除此之外,在鎳系催化劑固定的狀態(tài)下,通過添加其他聚合物和調節(jié)劑的方式,也可以實現(xiàn)順丁橡膠分子量的改變。

      3 結語

      鎳系順丁橡膠合成技術對我國的現(xiàn)代工業(yè)尤其是汽車工業(yè)具有重要意義。從實驗的結果中可以看出,一定條件下增加催化劑(環(huán)烷酸鎳)并無法大幅度提升順丁橡膠的分子式改變量,可以通過增減分子量調節(jié)劑以及溫度上下控制的方式,來實現(xiàn)不同程度的順丁橡膠分子量調整。總體而言,順丁橡膠產品的不斷細分,將有助于化工產業(yè)整體標準化的構建,同時擺脫國外產品的進口依賴性。

      [1]孫淑坤,黃付玲,韓雪梅.我國鎳系順丁橡膠現(xiàn)狀[J].遼寧化工,2008,12:839-841.

      [2]張洪林,叢悅鑫,魏汝冰,于鵬,朱文信,王曉敏,艾學勤,徐璇.低凝膠含量鎳系順丁橡膠的研究[J].彈性體,2008,05:11-14.

      [3]黃健.我國鎳系順丁橡膠聚合技術進展[J].合成橡膠工業(yè),1999,01:1-4.

      [4]黃健.充油鎳系順丁橡膠的研制及性能[J].合成橡膠工業(yè),1994,04:204-206.

      [5]曹湘洪.鎳系順丁橡膠單體丁二烯中TBC和溶劑油中微量雜質的控制[J].合成橡膠工業(yè),1989,01:2-5.

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