1910-1911年(nian),前蘇(su)聯用堿金屬(shu)引發丁(ding)二烯(xi)聚(ju)合(he)得到橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)狀物(wu)質。20世(shi)紀30年(nian)代(dai)初,德國和(he)前蘇(su)聯開(kai)始生產(chan)(chan)(chan)以金屬(shu)鈉為(wei)(wei)催化(hua)劑的丁(ding)二烯(xi)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),稱為(wei)(wei)丁(ding)鈉橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),其結構規整性(xing)差,物(wu)性(xing)和(he)加工性(xing)能(neng)(neng)不(bu)好,還不(bu)能(neng)(neng)算做順(shun)丁(ding)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。20世(shi)紀50年(nian)代(dai),Ziegler-Natta配位定(ding)向聚(ju)合(he)理論的實踐,促進了順(shun)丁(ding)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)合(he)成技術的迅(xun)速發展(zhan)。1956年(nian),美國以AlR3-TiBr4催化(hua)體系(xi)合(he)成順(shun)丁(ding)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。隨后鈷系(xi)、鎳(nie)系(xi)及稀(xi)土系(xi)(釹系(xi))催化(hua)劑相續(xu)發展(zhan),順(shun)丁(ding)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)(chan)能(neng)(neng)力(li)已僅次于丁(ding)苯橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),位居合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)各膠(jiao)(jiao)種第二位。2013年(nian)世(shi)界合(he)成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)(chan)(chan)者協會統計丁(ding)二烯(xi)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(主要為(wei)(wei)順(shun)丁(ding)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao))產(chan)(chan)(chan)能(neng)(neng)為(wei)(wei)471.8萬噸/年(nian)。
我國(guo)在上世(shi)紀(ji)70年(nian)代采用自主開發的(de)技術(shu)實(shi)現了順丁(ding)橡(xiang)膠工業化(hua)生產(chan)(chan)(chan),采用的(de)是鎳(nie)系(xi)催化(hua)劑,其(qi)生產(chan)(chan)(chan)技術(shu)一(yi)(yi)直處(chu)于世(shi)界先進(jin)水平行列(lie)。中國(guo)石化(hua)、中國(guo)石油和一(yi)(yi)些民企均擁有鎳(nie)系(xi)順丁(ding)橡(xiang)膠生產(chan)(chan)(chan)裝置,2011年(nian)總產(chan)(chan)(chan)能(neng)達66萬噸/年(nian),產(chan)(chan)(chan)品銷往世(shi)界各國(guo)。未來(lai)幾年(nian),我國(guo)鎳(nie)系(xi)順丁(ding)橡(xiang)膠產(chan)(chan)(chan)能(neng)將進(jin)一(yi)(yi)步擴大,預(yu)計我國(guo)鎳(nie)系(xi)順丁(ding)橡(xiang)膠產(chan)(chan)(chan)能(neng)將超過100萬噸/年(nian)。
稀(xi)(xi)土(tu)(tu)順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)因其優異的(de)(de)(de)(de)性(xing)能被視為(wei)鎳(nie)系(xi)順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)升級品(pin)種(zhong),逐漸被工業界所重視。稀(xi)(xi)土(tu)(tu)順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)與(yu)鎳(nie)系(xi)順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)相(xiang)比具有較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)彈性(xing)、較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)拉(la)伸性(xing)能、較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)生熱和(he)滾動(dong)阻力以(yi)及(ji)優異的(de)(de)(de)(de)耐磨耗和(he)抗疲勞等物理機械(xie)性(xing)能,符合高(gao)性(xing)能輪胎在(zai)(zai)高(gao)速、節能、安全、環保等方面(mian)發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)(de)需要,常用于(yu)高(gao)性(xing)能綠(lv)色輪胎。中(zhong)國(guo)早(zao)在(zai)(zai)上(shang)世紀60年代就開始(shi)了(le)(le)稀(xi)(xi)土(tu)(tu)催化丁(ding)(ding)(ding)二烯聚合的(de)(de)(de)(de)研究(jiu),由于(yu)當時經(jing)濟發(fa)展(zhan)落后,未能實(shi)現工業化生產。1998年在(zai)(zai)國(guo)家863計劃的(de)(de)(de)(de)支持下,中(zhong)國(guo)石(shi)(shi)油錦州(zhou)石(shi)(shi)化公司(si)在(zai)(zai)鎳(nie)系(xi)萬(wan)噸(dun)級順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產裝(zhuang)(zhuang)置上(shang)成(cheng)功地生產出了(le)(le)稀(xi)(xi)土(tu)(tu)順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。2011年,中(zhong)國(guo)石(shi)(shi)油獨山子石(shi)(shi)化公司(si)稀(xi)(xi)土(tu)(tu)順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產裝(zhuang)(zhuang)置投(tou)產,中(zhong)國(guo)稀(xi)(xi)土(tu)(tu)順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產裝(zhuang)(zhuang)置實(shi)現了(le)(le)零突(tu)破。2012年,中(zhong)國(guo)石(shi)(shi)化北(bei)京燕(yan)山分公司(si)3萬(wan)噸(dun)/年稀(xi)(xi)土(tu)(tu)順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)生產裝(zhuang)(zhuang)置也投(tou)產。未來幾年,我(wo)國(guo)將新增20多萬(wan)噸(dun)/年稀(xi)(xi)土(tu)(tu)順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)產能,屆時中(zhong)國(guo)稀(xi)(xi)土(tu)(tu)順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)總產能達30萬(wan)噸(dun)/年以(yi)上(shang),成(cheng)為(wei)稀(xi)(xi)土(tu)(tu)順丁(ding)(ding)(ding)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)第一大(da)生產大(da)國(guo)。
工業生(sheng)產順丁橡(xiang)膠均采用溶(rong)(rong)液聚合的方法,原材料(liao)主要有單體丁二烯(xi)和溶(rong)(rong)劑,常用的溶(rong)(rong)劑脂肪(fang)烴(jing)、脂環烴(jing)、芳香烴(jing)和混合烴(jing)。輔助(zhu)原材料(liao)有催化(hua)劑、防老劑和分(fen)散劑等。
鎳系(xi)催(cui)化劑(ji)由有(you)機酸(suan)鎳鹽、含氟的無機化合物(wu)和(he)有(you)機金屬化合物(wu)以及(ji)微量水(shui)組成。工業上(shang)常(chang)用催(cui)化體(ti)系(xi)為環烷酸(suan)鎳、三氟化硼乙醚(mi)絡合物(wu)、三異(yi)丁基鋁和(he)微量水(shui)。
鎳系催化劑屬于配位(wei)聚(ju)(ju)合(he)機理,其定向(xiang)(xiang)性(xing)較(jiao)(jiao)強,制(zhi)備出的(de)(de)聚(ju)(ju)丁(ding)二(er)(er)(er)烯(xi)(xi)橡(xiang)膠(jiao)中(zhong)(zhong)順式(shi)-1,4-構(gou)型含量(liang)高(gao)達(da)96%,其1,2-構(gou)型含量(liang)僅(jin)為1%左(zuo)右。順式(shi)-1,4-聚(ju)(ju)丁(ding)二(er)(er)(er)烯(xi)(xi)等(deng)同周期(qi)(qi)較(jiao)(jiao)長,為0.86nm,分子(zi)中(zhong)(zhong)碳碳單鍵(jian)(jian)較(jiao)(jiao)易旋(xuan)轉(zhuan),尤其是(shi)雙鍵(jian)(jian)旁的(de)(de)單鍵(jian)(jian)在(zai)雙鍵(jian)(jian)的(de)(de)影(ying)向(xiang)(xiang)下更容易內旋(xuan)轉(zhuan),鏈(lian)的(de)(de)柔性(xing)較(jiao)(jiao)好,在(zai)一般狀(zhuang)態下,分子(zi)呈卷(juan)曲狀(zhuang)態,回彈性(xing)好;而(er)反式(shi)-1,4-聚(ju)(ju)丁(ding)二(er)(er)(er)烯(xi)(xi)、全(quan)同1,2-聚(ju)(ju)丁(ding)二(er)(er)(er)烯(xi)(xi)和間同1,2-聚(ju)(ju)丁(ding)二(er)(er)(er)烯(xi)(xi)的(de)(de)等(deng)同周期(qi)(qi)較(jiao)(jiao)短,分別是(shi)0.49nm,0.65nm和0.514nm,分子(zi)鏈(lian)的(de)(de)柔性(xing)差,易結晶,彈性(xing)小,因而(er)高(gao)順式(shi)鎳系聚(ju)(ju)丁(ding)二(er)(er)(er)烯(xi)(xi)橡(xiang)膠(jiao)具(ju)有優異的(de)(de)彈性(xing)。順式(shi)-1,4-聚(ju)(ju)丁(ding)二(er)(er)(er)烯(xi)(xi)在(zai)拉伸(shen)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)能(neng)取向(xiang)(xiang)誘(you)導結晶,這還賦(fu)予鎳系順丁(ding)橡(xiang)膠(jiao)高(gao)強度的(de)(de)特(te)征(zheng)。
1960年(nian)(nian)前(qian)后日本首先(xian)采用Ni(naph)2-AlEt3-BF3·OEt2三(san)元(yuan)(yuan)體系(xi),以(yi)甲苯為(wei)溶劑(ji)催(cui)化(hua)(hua)(hua)丁(ding)(ding)二烯聚合實(shi)(shi)現了(le)工業(ye)化(hua)(hua)(hua)。我國(guo)自1959年(nian)(nian)就開(kai)始了(le)順(shun)(shun)(shun)丁(ding)(ding)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)不(bu)同催(cui)化(hua)(hua)(hua)體系(xi)的(de)(de)研究,經過多年(nian)(nian)實(shi)(shi)踐,自主研究開(kai)發了(le)有(you)中(zhong)國(guo)特色的(de)(de)順(shun)(shun)(shun)丁(ding)(ding)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)生產(chan)技術(shu)。其特點(dian)是(shi)以(yi)加氫汽油為(wei)溶劑(ji),以(yi)Ni(naph)2/Al(i-Bu)3/BF3·OEt2(Ni-Al-B)三(san)組分(fen)為(wei)催(cui)化(hua)(hua)(hua)體系(xi),將Ni和Al事(shi)先(xian)混合陳化(hua)(hua)(hua)后加入到單體溶液中(zhong),而B經溶劑(ji)稀(xi)釋后單獨(du)直接進入聚合體系(xi),即所謂Ni-Al二元(yuan)(yuan)陳化(hua)(hua)(hua),稀(xi)B單加的(de)(de)陳化(hua)(hua)(hua)方(fang)式。這種(zhong)陳化(hua)(hua)(hua)方(fang)式的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)活性高,所得橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)相(xiang)對分(fen)子質(zhi)量較低,在(zai)生產(chan)中(zhong)所用設備少,易于調節。我國(guo)于1971年(nian)(nian)到1976年(nian)(nian)間,相(xiang)繼建(jian)成了(le)6個萬噸級的(de)(de)順(shun)(shun)(shun)丁(ding)(ding)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)廠,到2004年(nian)(nian)國(guo)內(nei)鎳系(xi)順(shun)(shun)(shun)丁(ding)(ding)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)生產(chan)能(neng)力已達到43萬噸。
鎳系(xi)順丁橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工序主要可分為:(1)催(cui)化劑(ji)(ji)(ji)(ji)、單(dan)體(ti)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)和(he)(he)助(zhu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)配制(zhi)(zhi)與計(ji)量;(2)丁二烯(xi)的(de)聚(ju)合(he)(he);(3)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)凝聚(ju);(4)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)脫水(shui)和(he)(he)干(gan)(gan)燥(zao)(zao);(5)單(dan)體(ti)、溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)回(hui)收(shou)和(he)(he)精(jing)制(zhi)(zhi)。如圖(tu)所示:陳化后(hou)的(de)Ni-Al陳化液(ye)(ye)和(he)(he)稀釋后(hou)的(de)B溶(rong)(rong)液(ye)(ye)與單(dan)體(ti)丁二烯(xi)、溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)油一(yi)起從釜(fu)(fu)底(di)進(jin)入(ru)(ru)聚(ju)合(he)(he)首釜(fu)(fu),單(dan)體(ti)濃度為19-22 wt%,在攪拌下混(hun)合(he)(he)均勻并(bing)發生聚(ju)合(he)(he)反應(ying)。首釜(fu)(fu)反應(ying)生成的(de)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)(ye)從釜(fu)(fu)頂流(liu)(liu)出(chu),再(zai)從第二聚(ju)合(he)(he)釜(fu)(fu)的(de)釜(fu)(fu)底(di)而入(ru)(ru),如此(ci)再(zai)通過第三(san)聚(ju)合(he)(he)釜(fu)(fu)。聚(ju)合(he)(he)釜(fu)(fu)溫度為65-90℃,聚(ju)合(he)(he)時(shi)間(jian)為1.5-2小時(shi),最終(zhong)聚(ju)合(he)(he)轉(zhuan)化率約為85%。從第三(san)聚(ju)合(he)(he)釜(fu)(fu)頂部流(liu)(liu)出(chu)的(de)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)(ye)和(he)(he)終(zhong)止劑(ji)(ji)(ji)(ji)以及防老劑(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)起進(jin)入(ru)(ru)終(zhong)止釜(fu)(fu),混(hun)合(he)(he)均勻后(hou),被終(zhong)止的(de)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)(ye)被送(song)入(ru)(ru)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)罐儲存(cun)。最后(hou)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)(ye)由膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)(ye)泵送(song)入(ru)(ru)凝聚(ju)釜(fu)(fu),用水(shui)蒸氣(qi)將溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)油和(he)(he)未(wei)反應(ying)的(de)丁二烯(xi)蒸出(chu)并(bing)送(song)到回(hui)收(shou)精(jing)制(zhi)(zhi)系(xi)統中進(jin)行循環利用,凝聚(ju)后(hou)的(de)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顆粒(li)再(zai)經(jing)過洗膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)罐洗滌、脫水(shui)機(ji)脫水(shui)和(he)(he)擠壓干(gan)(gan)燥(zao)(zao)機(ji)干(gan)(gan)燥(zao)(zao)后(hou),即可壓塊(kuai)包裝(zhuang)入(ru)(ru)庫(ku)了。
鈦催化(hua)劑由鈦的(de)(de)化(hua)合(he)物與鋁的(de)(de)有機化(hua)合(he)物及其鹵化(hua)物組(zu)成。常用的(de)(de)有AlR3-TiI4、AlR3-TiCl4-I2、AlEt2I-TiCl4等。
鈦系順丁橡膠(jiao)也(ye)采(cai)用溶(rong)液聚合法,其特(te)點是采(cai)用甲(jia)苯為(wei)溶(rong)劑,6個聚合釜串聯(lian)工藝(yi)。聚合釜采(cai)用冷(leng)鹽水(shui)撤熱,工藝(yi)流程(cheng)如圖所示(shi)。
鈷(gu)系(xi)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)以(yi)(yi)鈷(gu)的(de)(de)(de)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)、氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)、有機酸(suan)鹽(yan)和(he)吡(bi)啶(ding)絡合(he)物(wu)(wu)等任何可(ke)溶(rong)和(he)不(bu)可(ke)溶(rong)的(de)(de)(de)鈷(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)為(wei)主催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji),以(yi)(yi)鋁的(de)(de)(de)有機化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)為(wei)助(zhu)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji),以(yi)(yi)水、有機過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)、鹵素(su)、醇和(he)有機鹵化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)為(wei)第(di)三組份(fen)活化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。工業上常用辛酸(suan)鈷(gu)-一氯(lv)(lv)二烷(wan)基(ji)鋁-水三元體系(xi)。同鎳系(xi)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)一樣,鈷(gu)系(xi)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)也屬于配位聚(ju)(ju)合(he)機理,定向性較強,當(dang)其用于丁(ding)二烯聚(ju)(ju)合(he),在(zai)以(yi)(yi)鹵化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)烷(wan)基(ji)鋁為(wei)助(zhu)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)時(shi),通常可(ke)得到順式-1,4-構型含量(liang)為(wei)96-98%,1,2-構型含量(liang)為(wei)1-2%的(de)(de)(de)高(gao)順式聚(ju)(ju)丁(ding)二烯。
鈷系聚(ju)(ju)丁二(er)烯(xi)橡膠(jiao)生(sheng)產工(gong)藝(yi)如圖(tu)所(suo)示,其特點是以苯為(wei)溶(rong)劑,以Co(oct)2/AlEt2Cl為(wei)催化(hua)體系。其生(sheng)產工(gong)序大致(zhi)如下:丁二(er)烯(xi)和(he)苯混合(he)(he)經(jing)(jing)脫(tuo)(tuo)水塔后(hou)與AlEt2Cl混合(he)(he),然(ran)后(hou)與Co(oct)2和(he)分(fen)子(zi)量調節劑一起送(song)入(ru)(ru)串聯(lian)的(de)四(si)個反應釜中。單體濃度為(wei)20 wt%,聚(ju)(ju)合(he)(he)溫度為(wei)25-40℃,聚(ju)(ju)合(he)(he)2小時,最(zui)終單體轉化(hua)率(lv)約為(wei)80%。聚(ju)(ju)合(he)(he)釜為(wei)不銹鋼(gang)制,螺帶刮刀攪(jiao)拌(ban),采取(qu)夾(jia)套、內(nei)冷管水冷卻。末釜的(de)膠(jiao)液(ye)送(song)入(ru)(ru)凝(ning)(ning)(ning)聚(ju)(ju)系統進行(xing)凝(ning)(ning)(ning)聚(ju)(ju),未(wei)反應的(de)丁二(er)烯(xi)、溶(rong)劑苯和(he)分(fen)子(zi)量調節劑分(fen)別進入(ru)(ru)各自的(de)回收系統中,凝(ning)(ning)(ning)聚(ju)(ju)后(hou)的(de)橡膠(jiao)顆粒經(jing)(jing)擠壓脫(tuo)(tuo)水、膨(peng)脹干燥(zao)、提升(sheng)干燥(zao)和(he)壓塊等工(gong)序后(hou),即可包裝入(ru)(ru)庫了。
稀(xi)土系催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)以稀(xi)土化(hua)(hua)合物(wu)為主催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)一類催化(hua)(hua)劑(ji)(ji),對(dui)于丁(ding)二烯聚合,以釹化(hua)(hua)合物(wu)的(de)(de)(de)活(huo)性最高(gao),因此(ci)稀(xi)土順丁(ding)橡膠工業生產均采用釹化(hua)(hua)合物(wu)為主催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。常見(jian)的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)體系有:Nd(versa)3/Al(i-Bu)2H/t-BuCl、Nd(versa)3/Al(i-Bu)2H/AlEt3Cl3和Nd(naph)3-AlH(i-Bu)2-Al(i-Bu)2Cl 。
稀土催化劑合成順(shun)丁橡膠的生產工藝具有如下(xia)特點。
(1)三元(yuan)稀土催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)組成(cheng)包括稀土化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)、烷(wan)基鋁(lv)和氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)。典型的(de)(de)(de)組成(cheng)為(wei)環(huan)烷(wan)酸釹或新癸(gui)酸釹作為(wei)主催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji),氫化(hua)(hua)(hua)(hua)二異丁基鋁(lv)或其(qi)與三異丁基鋁(lv)的(de)(de)(de)混合(he)物(wu)作為(wei)助催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji),氯(lv)(lv)代烷(wan)基鋁(lv)作為(wei)氯(lv)(lv)源。3種組分的(de)(de)(de)結構和用(yong)量(liang)對聚(ju)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)微(wei)觀結構沒有明顯的(de)(de)(de)影響,通過(guo)調節(jie)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)組成(cheng)可(ke)以(yi)靈活地控制(zhi)聚(ju)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)門尼黏(nian)度。
(2)采用生(sheng)產鎳系(xi)順(shun)丁橡膠(jiao)(jiao)用的丁二烯和(he)溶(rong)劑(ji)(ji)標準(zhun)進行生(sheng)產。以己烷(wan)或加(jia)氫抽余油等脂肪(fang)烴(jing)作(zuo)為溶(rong)劑(ji)(ji),沸點(dian)低(di),利于回(hui)收和(he)精制;毒(du)性低(di),利于環保。鎳系(xi)和(he)稀土系(xi)催化劑(ji)(ji)生(sheng)產順(shun)丁橡膠(jiao)(jiao)用的溶(rong)劑(ji)(ji)可以切換,互不影響,使在同一裝(zhuang)置上生(sheng)產多種橡膠(jiao)(jiao)產品(pin)成為可能,符合合成橡膠(jiao)(jiao)工(gong)業裝(zhuang)置多用途(tu)化的發展趨勢。
(3)丁二烯(xi)單體不是(shi)鏈轉移劑,其濃度的(de)(de)變化不影響聚合(he)物的(de)(de)結構和性能。轉化率可以達到100%。丁二烯(xi)質量分數可達到18% ~21% ,接近鎳(nie)系(xi)順丁橡膠(jiao)的(de)(de)工藝(yi)水平。
(4)稀土(tu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)聚(ju)合(he)雙烯(xi)烴具(ju)有“準活(huo)性(xing)(xing)反應”特征,聚(ju)合(he)物相對分(fen)子質(zhi)量基本隨(sui)著單體轉化(hua)(hua)率的(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)而(er)增大,便于聚(ju)合(he)過程的(de)(de)(de)控(kong)制和(he)工藝工程的(de)(de)(de)設計。助(zhu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)烷基鋁(lv)是最(zui)主(zhu)要的(de)(de)(de)鏈(lian)轉移劑(ji),調節烷基鋁(lv)的(de)(de)(de)用量可(ke)有效地(di)控(kong)制聚(ju)合(he)物的(de)(de)(de)相對分(fen)子質(zhi)量。聚(ju)合(he)物鏈(lian)的(de)(de)(de)末端是具(ju)有反應活(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)金屬碳鍵(如釹碳鍵、鋁(lv)碳鍵) ,可(ke)采用類似于鋰(li)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)生產(chan)工藝進(jin)行末端極性(xing)(xing)化(hua)(hua)改(gai)性(xing)(xing)和(he)偶聯(lian)(硅偶聯(lian)和(he)錫偶聯(lian))改(gai)性(xing)(xing),以進(jin)一步提(ti)高(gao)橡(xiang)膠性(xing)(xing)能(neng)。
(5)稀土催化(hua)劑中(zhong)的釹是穩定的非(fei)氧化(hua)型三價態金屬(shu)元素(su),殘存于橡(xiang)膠中(zhong)對產(chan)品性能無(wu)影(ying)響,因而可以降(jiang)低產(chan)品灰分的要(yao)求。該特點為發展不需水洗(xi)的干(gan)法凝聚技術提(ti)供了理論基礎(chu)。
(6)聚(ju)合溫(wen)度(du)(du)對聚(ju)合物結構及性(xing)能沒(mei)有(you)明(ming)顯(xian)影響,最高(gao)(gao)反應溫(wen)度(du)(du)可(ke)以達到(dao)120 ℃,可(ke)采(cai)用絕熱方式進行(xing)聚(ju)合。高(gao)(gao)溫(wen)下的(de)(de)稀(xi)土順丁(ding)橡(xiang)膠溶液黏度(du)(du)與鎳系順丁(ding)橡(xiang)膠的(de)(de)相(xiang)似,因此采(cai)用較高(gao)(gao)的(de)(de)聚(ju)合溫(wen)度(du)(du)有(you)助(zhu)于降低(di)膠液黏度(du)(du),便于物料的(de)(de)輸送。
(7)用稀土(tu)催化(hua)劑(ji)進行的(de)聚(ju)合平穩(wen),易于操作,不堵管,不掛膠(jiao)(jiao),連續聚(ju)合周期長(chang),這與稀土(tu)順丁橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)凝膠(jiao)(jiao)含(han)量低和自黏性高有關。
(8)通過(guo)調(diao)整(zheng)配(pei)制方式及工藝條(tiao)件,稀(xi)土催化劑可形成均相(xiang)(xiang)及非均相(xiang)(xiang)體系(xi),藉此可以生產(chan)門尼黏度及相(xiang)(xiang)對(dui)分子質(zhi)量(liang)分布不同(tong)的系(xi)列產(chan)品。
(9)同一組成的稀土(tu)催(cui)化劑(ji)在相似(si)的工藝(yi)條件下不僅可以(yi)生產順丁(ding)橡膠(jiao),還(huan)可以(yi)生產高順式結構的異戊橡膠(jiao)、丁(ding)二(er)烯- 異戊二(er)烯橡膠(jiao)等,這(zhe)是傳統的鋰、鈦、鈷、鎳(nie)等催(cui)化劑(ji)所不具備的稀土(tu)催(cui)化劑(ji)獨有(you)的反應特征。
順丁(ding)橡膠(jiao)與天然橡膠(jiao)和丁(ding)苯橡膠(jiao)相比,具有(you)彈性高、耐(nai)磨性好、耐(nai)寒性好、生熱低、耐(nai)曲撓性和動(dong)態性能好等特點。主要缺點是抗濕(shi)滑性差(cha)(cha),撕裂強度和拉伸強度低,冷流性大,加(jia)工性能稍差(cha)(cha),必須和其他膠(jiao)種并用。
我國順丁橡膠主要用于輪(lun)胎、制鞋、高(gao)抗(kang)(kang)沖聚苯乙烯(xi)以及ABS樹(shu)脂的(de)(de)改性(xing)等(deng)方面(mian),其(qi)(qi)中輪(lun)胎制造業的(de)(de)需求(qiu)量(liang)(liang)約占(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)總需求(qiu)量(liang)(liang)的(de)(de)77%,制鞋業的(de)(de)需求(qiu)量(liang)(liang)約占(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)9%,高(gao)抗(kang)(kang)沖聚苯乙烯(xi)和ABS樹(shu)脂等(deng)塑料改性(xing)方面(mian)的(de)(de)需求(qiu)量(liang)(liang)約占(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)10%,膠管、膠帶(dai)等(deng)其(qi)(qi)它方面(mian)的(de)(de)需求(qiu)量(liang)(liang)約占(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)4%。