聚异戊二烯橡胶的制备

2021/4/25 8:52:19

背景及概述[1][2]

聚异戊二烯橡胶按聚合体系可分为三大品种:钛系聚异戊二烯橡胶、稀土聚异戊二烯橡胶和有机锂聚异戊二烯橡胶。钛系聚异戊二烯橡胶基于配位聚合原理,以TiCl3为主催化剂通过溶液聚合制得,其优点是分子量高、顺式1,4结构含量高达96~98%,缺点是分子量分布宽,易结晶,凝胶含量高,尤其是灰分含量较高;稀土聚异戊二烯橡胶基于配位聚合原理,以有机酸钕盐如环烷酸钕、异辛酸钕、新癸酸钕为主催化剂通过溶液聚合制得,其优点是聚合工艺简单,成胶质量稳定、凝胶及灰分含量低,顺式1,4含量高达94~99%,缺点是催化剂较为昂贵、稀土催化剂在最终产品中仍有少量残留;有机锂聚异戊二烯橡胶,基于阴离子聚合原理,以烷基锂为引发剂通过溶液聚合制得,有机锂聚异戊二烯橡胶堪称是最纯净的聚异戊二烯橡胶,其优点是分子参数及结构可控,无单体残留(转化率100%),制品无色、均匀,无凝胶,纯度高、无气味。在聚异戊二烯橡胶中稀土及锂系聚异戊二烯橡胶更适合制备聚异戊二烯橡橡胶液,锂系聚异戊二烯橡胶制备聚异戊二烯橡橡胶液性能更优。对于聚异戊二烯橡胶的加工成型来说,较高的硫化温度一直是困扰业界的技术难题。研究开发一种可室温加工成型的聚异戊二烯橡胶材料,不仅节省能源消耗,还可顺利地解决因高温加工所引起的聚合物链易降解等问题。


聚异戊二烯橡胶

制备[2]

制备聚异戊二烯橡胶的方法有两种:一种是以乳液聚合直接制备聚异戊二烯橡胶;另一种是先合成聚异戊二烯橡胶溶液,再对橡胶溶液进行乳化以制备合成乳液。种方法制备的橡胶粒径小、分布窄、稳定性好,但乳液聚合所使用的助剂种类多,工艺废水对环境污染大,尤其是得到的橡橡胶液杂质及凝胶含量高,无法制备高性能橡胶,而第二种方法制备的橡胶生产工艺简单、无工业废水,橡胶综合性能好、杂质含量少、气味小、橡胶均匀性好、纯度高,非常适合应用于与人体接触的橡胶制品领域。

在美国专利US2009281211A1中涉及到一种人造橡胶的制备方法,它是将含有机溶剂的橡胶溶液与水、乳化剂等混合乳化后形成水包油型乳液,去除乳液中的有机溶剂得到粒径为0.2~2.0μm的橡橡胶液,然后将橡橡胶液浓缩得到最终的橡橡胶液。本发明没有提到脱除有机溶剂及浓缩橡胶的方法及设备。

中国专利CN102702395A公开了一种聚异戊二烯橡胶及人造橡胶的制备方法,该专利首先制备橡胶溶液,再向橡胶溶液中加入水、乳化剂经过乳化形成水包油型乳液,然后静置过滤除去上层漂浮物,然后常压蒸馏、减压蒸馏以脱除乳液中的有机溶剂,再将乳液离心提浓后得到浓缩的橡胶。该申请采用常规的方法及设备脱除橡橡胶液中的有机溶剂及部分水,脱除溶剂及水的效率低,橡胶在干燥设备中的停留时间长,导致设备的生产效率低。

主要参考资料

[1] 于涛, 黄宝琛, 姚薇, & 丁海德. (2004). 3,4-聚异戊二烯橡胶的研究进展. 合成橡胶工业, 27(2), 122-126.

[2] 李传清, & 贺小进. (2012). 液体聚异戊二烯橡胶的研究进展. 橡胶工业, 59(005), 313-316.

[3] 王曙光, 宗成中, & 王春英. (2007). 顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶研究进展. 中国橡胶, 23(005), 37-40.

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