探討調(diào)節(jié)鎳系順丁橡膠分子量的研究

張軍平(四川石化公司生產(chǎn)六部,四川 彭州 611930)

所謂“合成橡膠”是與自然橡膠相對(duì)而言的，簡(jiǎn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機(jī)源于汽車工業(yè)的發(fā)展，并由此形成了多種合成技術(shù)，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(yīng)用。

我國的合成橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展始于上世紀(jì)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(nèi)生產(chǎn)企業(yè)采用鎳系聚合法生產(chǎn)的順丁橡膠技術(shù)，逐漸取得了自主研發(fā)能力，并在國際上實(shí)現(xiàn)了高水平的生產(chǎn)工藝；截至目前，以鎳系順丁橡膠技術(shù)為代表的合成橡膠技術(shù)構(gòu)建了完整的產(chǎn)業(yè)體系，并伴隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，成為未來市場(chǎng)潛力巨大的化工產(chǎn)業(yè)。

1 鎳系順丁橡膠分子量實(shí)驗(yàn)分析

1.1 鎳系順丁橡膠分子量實(shí)驗(yàn)的目的

近年來我國對(duì)順丁橡膠的需求量日益爭(zhēng)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(guān)。順丁橡膠被廣泛地應(yīng)用與汽車輪胎、輪軸膠帶等產(chǎn)品中，并隨著需求量的增加，對(duì)質(zhì)量和性能提出了多樣性的需求。

我國的鎳系順丁橡膠技術(shù)發(fā)展已經(jīng)有四十多年的歷史，隨著工藝技術(shù)的日漸完善、產(chǎn)業(yè)規(guī)模的日漸擴(kuò)大，已經(jīng)形成了世界范圍內(nèi)最大的鎳系順丁橡膠生產(chǎn)規(guī)模。但產(chǎn)量增加的同時(shí)，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(hào)順丁橡膠產(chǎn)品（標(biāo)準(zhǔn)化），但就世界范圍內(nèi)看，順丁橡膠的數(shù)量多達(dá)上百種，針對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)節(jié)做到了細(xì)分化。

由此，我國的順丁橡膠生產(chǎn)就出現(xiàn)了相對(duì)矛盾的狀況。一方面，國內(nèi)對(duì)順丁橡膠的需求量不斷在增加，但符合生產(chǎn)需求的仍然需要進(jìn)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(zhì)類產(chǎn)品產(chǎn)能過剩。從這一個(gè)角度去分析，為了增加我國合成橡膠產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，就必須致力于開發(fā)多種牌號(hào)、多類別的順丁橡膠制品。

從技術(shù)角度看，改變順丁橡膠的門尼粘度是細(xì)分的關(guān)鍵，而要做到這一點(diǎn)，就必須從分子量的改變?nèi)胧帧Ｕ{(diào)整分子量的手段也兩個(gè)，其一為改變分子量調(diào)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(shí)驗(yàn)構(gòu)成

作者希望通過實(shí)驗(yàn)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(nèi)標(biāo)準(zhǔn)石化橡膠產(chǎn)品，以滿足生產(chǎn)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(luò)合物、乙醇、α-乙烯分子調(diào)節(jié)劑等。

其次，實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括門尼粘度計(jì)、聚合瓶、液相色譜儀、紅外光譜儀等。

再次，實(shí)驗(yàn)過程各種設(shè)計(jì)的分析數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)化率、門尼粘度、分子量、凝膠含量等。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行分子調(diào)節(jié)，按照一定的比例進(jìn)行匹配，投入環(huán)烷酸鎳催化劑，進(jìn)入聚合過程（乙醇添加），最后進(jìn)行凝聚。

2 鎳系順丁橡膠分子量改變影響因素

2.1 單體質(zhì)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(zhì)量（三異丁基鋁）濃度對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(dāng)單體質(zhì)量濃度大于110克/升時(shí)，順丁橡膠轉(zhuǎn)化率在85%以上；單體質(zhì)量濃度介于110-130克/升之間，轉(zhuǎn)化率、門尼粘度隨單體質(zhì)量濃度升高而增高；當(dāng)超過130克/升之后，門尼粘度指數(shù)和轉(zhuǎn)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(duì)鎳系順丁橡膠的轉(zhuǎn)化率作用也很明顯，一般情況下，溫度越低，聚合反應(yīng)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(shí)驗(yàn)證明，鎳系順丁橡膠工藝在聚合過程中的溫度是一個(gè)變化值，在聚合初期的溫度不能過高，否則會(huì)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(diào)節(jié)劑的方式，也可以實(shí)現(xiàn)順丁橡膠分子量的改變。

3 結(jié)語

鎳系順丁橡膠合成技術(shù)對(duì)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(shí)驗(yàn)的結(jié)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(diào)節(jié)劑以及溫度上下控制的方式，來實(shí)現(xiàn)不同程度的順丁橡膠分子量調(diào)整。總體而言，順丁橡膠產(chǎn)品的不斷細(xì)分，將有助于化工產(chǎn)業(yè)整體標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)建，同時(shí)擺脫國外產(chǎn)品的進(jìn)口依賴性。

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