阳离子聚合制备丁基橡胶的合成工艺
丁基橡胶的生产工艺设计
丁基橡胶的生产工艺设计B 线项目报告丁基橡胶的生产工艺设计班级：姓名：学号：指导老师：目录引言....................................................................................................................... . (3)摘要....................................................................................................................... . (4)一、丁基橡胶的简介 (5)二、丁基橡胶的发展史 (5)（1）世界史 (5)(2)中国史 (6)三、丁基橡胶的生产状况 (6)（1）生产能力 (6)（2）国内生产主要牌号及质量指标 (7)四、丁基橡胶的结构和特性 (8)1、结构 (8)2、特性 (8)五、丁基橡胶的生产 (9)1、生产工艺 (9)2、反应机理 (9)3、主要原料 (9)4、工艺条件 (9)5、主要生产技术特点 (10)6、生产流程 (10)7、反应影响因素 (12)六、丁基橡胶的用途 (13)七、生产安全问题 (14)八、溴化丁基橡胶加工研究进展 (14)九、我国丁基橡胶生产存在问题及建议 (15)1、存在问题 (15)2、为了使中国丁基橡胶工业快速健康发展，建议： (16)参考文献.......................................................................................................................17引言本设计主要对丁基橡胶的发展史，生产状况，生产工艺，以及用途和新发展做了简要的介绍，其中详细介绍了丁基橡胶的生产工艺，对丁基橡胶的淤浆法做了介绍，由于编写时间比较仓促，难免出现出错，恳请大家提出批评。
丁基橡胶的合成
丁基橡胶的合成、改性及技术发展摘要:丁基橡胶的性能优异，应用十分广泛。
本文主要介绍丁基橡胶的合成及工艺流程，改性和技术发展及了解阳离子聚合反应的聚合机理。
关键字：丁基橡胶工艺流程改性技术发展聚合机理丁基橡胶是异丁烯和少量异戊二烯共聚的产物，因共聚物中含有双键，可以硫化，故获得了广泛的应用。
一：丁基橡胶的合成1.丁基橡胶的合成反应丁基橡胶由主要的单体异丁烯和少量辅助单体二烯烃（如异戊二烯、丁二烯等）共聚而成。
最常用的二烯烃为异戊二烯，用量为1.5%-4.5%左右。
共聚反应及有关的聚合条件简写如下式：因为是阳离子聚合反应，对单体及溶剂等的纯度要求较高，一般异丁烯的纯度必AlCl引发时，需加入须>99.5%(质量），异戊二烯必须>98%,而溶剂氯甲烷>95%.若采用3少量的水分作为助引发剂。
聚合时，链转移反应极易发生，而异丁烯本身就是一种有效的链转移剂。
有幸的是链转移反应活化能远大于链增长反应的活比能，故可将反应温度降低以抑制链转移反应。
如要获得聚合度为1000的共聚物，聚合温度为一60 °C左右，聚合度10000时则温度为—98°C左右。
2．丁基橡胶生产的聚合方法可以有两种方法，即溶液聚合和淤浆聚合。
采用前一方法时，单体与聚合物皆溶解于溶剂(如己烷、四氯化碳)中。
随反应的进行，聚台物溶解量增加使溶液粘度上升，造成传热困难，聚合物会粘于釜壁，易子挂胶等，又有溶剂回收等后处理工作，故此法在工业中没有采用。
工业中主要采用淤浆法。
以强极性氯代甲烷(CH3C1)作溶剂，它能溶解单体，但不溶解聚合物。
生成的聚合物能成为细小颗粒分散于溶剂中形成淤浆状，这样可减少传热阻力，快速聚合，从而可提高生产能力。
但生成的聚合物以沉淀形态析出，易于沉积于聚合釜底部及管道中，造成堵塞。
为此须采用强力的机械搅拌；或者特殊的列管式内循环聚合釜，能使物料强制循环和导出聚合物。
聚合反应所需要的低温(-100°C)，常用液态乙烯作冷却剂来取得。
丁基橡胶生产技术
七、反应影响因素
1、 温度 温度高，分子量低； 温度低， 分子量高。 2、催化剂用量 催化剂加入量大，反应剧烈， 门尼低 催化剂加入量低，反应弱， 门尼高。
10 8
分子量Ｍ
3.单体浓度
6 4 2 0 0 10 20 30 40 50
单体浓度，%（体积）
4、异戊二烯与异丁烯配比 保证不饱和度 5. 水值 聚合体系中适量的水，有助于对反应的调节控制，过多 过少均有不利影响 6.其它杂质影响 如丁烯-1,二甲醚,阻聚剂TBC(对叔丁基邻苯二酚)等会影响 聚合反应,不同程度影响聚合物分子量,分子量分布和反应 转化率.
年度 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 产量 t 4055 4190 21545 27001 37622 39007 39749 36868
国内设计牌号主要质量指标
牌号 主要用途 门尼粘度 挥发份 灰份 不饱和度 最大扭矩MH 颜色 防老剂 IIR1751 轮胎内胎 51±5 ≦0.5％(wt) ≦ 0.3 ％(wt) 1.7%(mol) 86.0±6.0dNm 白色 IIR0745 电绝缘、 电绝缘、密封材料 45±5 ≦0.5％(wt) ≦ 0.3 ％(wt) 0.7%(mol) 53.0±4.0dNm 白色 白色 不加 IIR1751F 食品、 食品、医药级 51±5 ≦1.0％(wt) ≦ 0.1 ％(wt) 1.7%(mol)
我国丁基橡胶生产存在问题
（1）生产能力小，产量少，产品自给率低。 （2）技术力度开发不够，品种牌号仍显单一 （3）产品质量不够稳定。 （4）产品应用范围较小。 （5）技术服务水平还不能很好地满足用户的 需求。
对我国丁基橡胶生产提出的建议
（1）提高产品质量，节省能耗和物耗 。 （2）加快新品种和新牌号的研究开发和生产，增加 国产丁基橡胶的牌号品种，不断完善产品品种结 构。 （3）扩大生产规模，提高国内市场的占有率 。 （4）尽快建成溴化丁基橡胶生产装置。 （5）加强应用技术研究，提高服务意识和水平。 （6）积极扩大出口，参与国际市场的竞争。
丁基橡胶的合成工艺分解
2.2、丁基橡胶生产的聚合方法
可以有两种方法，即溶液聚合和淤浆聚合。采用前一方法时，单体与 聚合物皆溶解于溶剂(如己烷、四氯化碳)中。随反应的进行，聚台物溶解量 增加使溶液粘度上升，造成传热困难，聚合物会粘于釜壁，易子挂胶等， 又有溶剂回收等后处理工作，故此法在工业中没有采用。 工业中主要采用淤浆法。以强极性氯代甲烷(CH3C1)作溶剂，它能溶解 单体，但不溶解聚合物。生成的聚合物能成为细小颗粒分散于溶剂中形成 淤浆状，这样可减少传热阻力，快速聚合，从而可提高生产能力。但生成 的聚合物以沉淀形态析出，易于沉积于聚合釜底部及管道中，造成堵塞。 为此须采用强力的机械搅拌；或者特殊的列管式内循环聚合釜，能使物料 强制循环和导出聚合物。
（一）丁基橡胶的应用
1.3、丁基橡胶管道
/b-yyr2000/
（一）丁基橡胶的应用
1.4、丁基橡胶内胎
（二）丁基橡胶的合成
2.1、丁基橡胶的合成反应：
丁基橡胶由主要的单体异丁烯和少量辅助单体二烯烃（如异戊二烯、丁二烯 等）共聚而成。最常用的二烯烃为异戊二烯，用量为1.5%-4.5%左右。共聚反 应及有关的聚合条件简写如下式：
(1)链引发：
丁基橡胶的聚合机理
（2）链增长：
丁基橡胶的聚合机理
（3）链终止：
a.自发终止
b.成键终止
（二）丁基橡胶的合成
聚合时，链转移反应极易发生，而异丁烯本身就是一种有效的链转移剂。 有幸的是链转移反应活化能远大于链增长反应的活比能，故可将反应温度降低 以抑制链转移反应。如要获得聚合度为1000的共聚物，聚合温度为一60 °C 左右，聚合度10000时则温度为—98°C左右。
丁基橡胶
高聚物合成工艺学
目录
• 丁基橡胶的应用
丁基橡胶的生产工艺设计
丁基橡胶的生产工艺设计
丁基橡胶是一种弹性高、耐磨性好、耐化学品侵蚀能力强的合成橡胶，广泛应用于汽车轮胎、工业胶管、密封件等领域。
以下是丁基橡胶的生产
工艺设计。
1.原材料准备：丁基橡胶的主要原料是丁二烯，还需要一些辅助原料
如催化剂、稳定剂等。
这些原料需要按照一定的配方比例准备好。
2.橡胶的预处理：将原料丁二烯与辅助原料一起加入搅拌机中进行预
处理。
预处理的目的是使原料混合均匀，并消除其中的杂质和气泡。
3.聚合反应：将预处理好的原料转移到反应釜中，并加入聚合催化剂。
通过控制反应釜中的温度和压力，促使丁二烯分子发生聚合反应，形成丁
基橡胶。
4.精炼：将聚合得到的丁基橡胶进行精炼处理，以去除其中的杂质和
未反应的物质。
这一步通常需要通过冷却和过滤等方式进行。
5.加工和成型：将精炼后的丁基橡胶送入橡胶加工机械中，进行加工
和成型。
这一步通常包括压延、挤出、注射等工艺，以获得所需的形状和
尺寸。
6.硫化：将成型后的丁基橡胶制品放入硫化炉中进行硫化处理。
硫化
的目的是将丁基橡胶中的双键交联，增加其强度和耐久性。
7.修整和包装：将硫化后的丁基橡胶制品进行修整，去除多余的边角
和毛刺。
然后进行包装，以便储存和运输。
以上是丁基橡胶的生产工艺设计。
在具体的生产过程中，需要注意原
料的准备、反应条件的控制、精炼和硫化等环节的操作，以确保丁基橡胶
的质量和性能符合要求。
同时，还需要进行相关的质量检测和控制，以确保产品的稳定性和一致性。
丁基橡胶
例：环氧乙烷的聚合
CH2 CH3O+
CH2 O CH3OCH2CH2OCH2CH2O-
CH2 Oຫໍສະໝຸດ CH2CH3OCH2CH2O-
CH2CH2O阴离子聚合有一个突出的特点，阴离子活 性中心特别稳定，一经引发，一直反应到单 体耗尽为止。如果加入另一种单体，则会继 续反应，是一种合成 嵌段共聚物的方法。
离子型聚合实施方法 ⒈ 离子聚合 增长活性中心为离子的连锁聚合。 离子聚合包括阴离子聚合、阳离子聚合和配位阴 离子聚合。 ⒉ 离子聚合的单体 ⑴ 阳离子聚合的单体 含有强的推电子取代基或共轭取代基单取代、同 碳二元取代的烯类单体和某些环状化合物。 ⑵ 阴离子聚合的单体 含有强的吸电子取代基或共轭取代基单取代、同 碳二元取代的烯类单体和某些环状化合物。 凡是可以进行聚合的烯类单体都可以在配位阴离 子引发剂的作用下进行配位聚合，形成立构规整性 聚合物。
包装方法
丁基橡胶产品均为块状胶，胶块先用 高压聚乙烯薄膜热合封装后放入木箱进 行贮存和运输。胶块净重量为 (25± 0.2)kg；每箱胶净重量为 1050kg。
贮存方法
丁基橡胶应存放在通风、清洁、干燥的仓 库中，严禁露天堆放和阳光直接照射。
生产方法概述
丁基橡胶是通过异丁烯、异戊二烯在 Friedel-Craft等催化剂存在下进行阳离子 聚合反应生产的。典型的反应是用氯化铝 作催化剂，用氯甲烷作溶剂。异丁烯(9798%)、异戊二烯(2-3%)配制成25%氯甲烷的 溶液，经两级冷却后送入聚合釜，在釜的 入口处与引发剂溶液相遇，迅速发生聚合 反应。反应热由通入聚合釜的冷却列管中 的液态乙烯蒸发带走。
⑶ 链终止
① 自发终止
CH2 C CH CH2 CH3
CH2
丁基橡胶的合成工艺
（三）丁基橡胶的结构与性能
3.1、丁基橡胶的结构
丁基橡胶是以异丁烯(其链节以头尾相连)和少量异戊二烯(主要为反式1．4— 构型)共聚而得的线型大分子，基本上没有支链。两种单体的竞聚率值见表，其 中r1*r2=1,说明两种单体的共聚反应是理想共聚．两种单体的链节以无规的方式 排列。已测知共聚物组成分布不太均一。在低分子量级分中异戊二烯的含量销大， 高分子丝级分中则偏低。 异丁烯(M1)异戊二烯(M，)的竞聚率
2.2、丁基橡胶生产的聚合方法
可以有两种方法，即溶液聚合和淤浆聚合。采用前一方法时，单体与 聚合物皆溶解于溶剂(如己烷、四氯化碳)中。随反应的进行，聚台物溶解量 增加使溶液粘度上升，造成传热困难，聚合物会粘于釜壁，易子挂胶等， 又有溶剂回收等后处理工作，故此法在工业中没有采用。 工业中主要采用淤浆法。以强极性氯代甲烷(CH3C1)作溶剂，它能溶解 单体，但不溶解聚合物。生成的聚合物能成为细小颗粒分散于溶剂中形成 淤浆状，这样可减少传热阻力，快速聚合，从而可提高生产能力。但生成 的聚合物以沉淀形态析出，易于沉积于聚合釜底部及管道中，造成堵塞。 为此须采用强力的机械搅拌；或者特殊的列管式内循环聚合釜，能使物料 强制循环和导出聚合物。
（二）丁基橡胶的合成
聚合反应所需要的低温(-100°C)，常用液态乙烯作冷却剂来取得。这样， 原料系统的冷却和聚合反应体系的冷却部需要大量的冷凝滞和压缩机等设 备．在经济上和操作上都带来较大的闲难与麻烦。
2.3、丁基橡胶生产聚合的工艺条件为：
异丁烯/异戊二烯 聚合温度 异丁烯浓度 聚合转化率： 溶剂 引发剂AlCl3 产品丁基橡胶的不饱和度 约97/3（质量） 约-100 °C 25%-40%（质量） 异丁烯75%-95% 异戊二烯45%-85% 氯代甲烷 浓度0.2%-0.3% >1.55（摩尔)
阳离子聚合制备丁基橡胶
常熟理工学院------材料科学与工程专业聚合物合成工艺课程设计题目：阳离子聚合制备丁基橡胶姓名：龙叶梅学号： 150208147专业：材料科学与工程专业班级： 08级材料（ 1 ）班指导教师左晓兵起止日期 2010.12—2011.01目录一．工艺背景 (4)1.丁基橡胶发展简介 (4)2.丁基橡胶的性质及用途 (4)3.合成工艺研究的意义 (5)二．设计思路及拟要解决的问题 (5)1．丁基橡胶合成设计思路 (5)2. 制备丁基橡胶需要解决的问题 (5)三.合成工艺基本原理介绍 (6)1．阳离子聚合反应的特点 (6)2. 聚合反应机理 (6)四.聚合体系各组分及其作用 (8)1. 单体 (8)2．溶剂 (9)3．引发剂 (10)五.工艺过程 (10)1．配方 (10)2．聚合工艺过程 (10)六．聚合物合成工艺流程图…………………………………………………13七．聚合物合成工艺的关键工艺条件分析 (14)1．异戊二烯的影响 (14)2．杂质 (14)3．单体浓度和配料比 (14)4．聚合温度 (15)5．催化剂 (15)6．溶剂 (15)八.发展状况 (16)1. 国际发展状况 (16)2. 国内发展状况 (16)九.参考文献 (17)阳离子聚合制备丁基橡胶的合成工艺一、工艺背景1、丁基橡胶发展简介异丁烯在三氟化硼和助引发剂水的作用下，室温时只能得到低分子量聚合物，当反应温度降至-75℃以下，则可得到高分子量的聚异丁烯，这是一个阳离子型连锁聚合反应。
由于生成的聚异丁烯是饱和的，没有双键供硫化交联之用，所以这种聚异丁烯与其他任何一种未经硫化过的橡胶一样，具有一系列严重的缺点，如热塑性、冷流性和热机械强度差，没有使用价值，1937年成功合成了异丁烯—异戊二烯的共聚物。
这种弹性体称为丁基橡胶，由于共聚物中含有双键，可以硫化，故获得广泛应用。
丁基橡胶的生产始于20 世纪40 年代，1943 年Exxon公司实现了丁基橡胶的工业化生产。
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材料科学与工程专业
聚合物合成工艺课程设计
题目：阳离子聚合制备丁基
橡胶的合成工艺
姓名：
学号：
专业：
班级：
指导教师
起止日期
阳离子聚合制备丁基橡胶的合成工艺
目录
1、概述
2、设计思路及拟要解决的问题
3、阳离子聚合制备丁基橡胶的合成工艺的设计原理
4、本设计所涉及的原材料简介
5、聚合物合成工艺过程介绍
6、聚合物合成工艺流程图
7、聚合物合成工艺的关键工艺条件分析
8、设计总结
9、参考文献
一．概述
丁基橡胶( 简称I I R ) 是异丁烯和异戊二烯在Friedel-Craft催化剂作用下进行阳离子聚合反应生成的世界上第四大合成橡胶胶种。
丁基橡胶的生产始于20 世纪40 年代，1943 年Exxon公司在美国Baton Rouge工厂实现了丁基橡胶的工业化生产。
1944 年，加拿大Polysar 公司采用美国技术在Sarnia 建成丁基橡胶生产装置。
1959 年后，法国、英国、日本也开始生产丁基橡胶。
1 9 9 1 年，Bayer 公司购买Polysar 全部合成橡胶业务，Exxon 公司也收购了在法国的丁基橡胶生产装置，从此世界丁基橡胶的生产基本上被Exxon 和Bayer 两大公司所垄断。
1982 年，前苏联在陶里亚蒂建成世界唯一的溶液聚合法丁基橡胶生产装置，所用聚合反应器由苏联合成橡胶研究院和意大利PI 公司合作开发。
卤化丁基橡胶(HIIR)可分为氯化丁基橡胶(CIIR)和溴化丁基橡胶(BIIR)两大类，是丁基橡胶在脂肪烃溶剂中与氯或溴进行反应的产物，其工业化生产始于20世纪50 年代末，1960 年Exxon 公司在Baton Rouge 工厂开始生产氯化丁基橡胶(CIIR)，Polysar 公司于1971 开始生产溴化丁基橡胶(BIIR)。
目前，世界上只有美国、德国、俄罗斯和意大利 4 个国家拥有丁基橡胶生产技术，在国际市场上，Exxon 公司和Bayer 公司的丁基橡胶产品处于垄断地位，生产能力约占世界总生产能力的80%，此外，这两大公司在新产品和新技术的开发方面也处于世界领先地位。
目前，我国只有北京燕山石油化工公司合成橡胶厂一家生产企业，产量不能满足国内实际生产的需求，每年都要大量进口，开发利用前
景广阔。
丁基橡胶是异丁烯和少量异戊二烯（二者质量之比97：3），经阳离子聚合反应而得。
加入异戊二烯的目的是为了在大分子主链上提供双键，因为异丁烯的均聚物大分子链上无双键，不易硫化为橡胶制品。
加入少量的异戊二烯与之共聚得到的共聚物经硫化后成为性能优良的丁基橡胶。
二．聚合反应机理
丁基橡胶的生产以淤浆法为主，其聚合机理是典型的阳离子聚合机理。
以氯甲烷为溶剂、三氯甲烷为引发剂、水为共引发剂，在-103℃低温下进行阳离子共聚合，其反应机理如下：
1、链引发
2、链增长反应
2、链终止反应
（1）自发终止反应
（2）成键终止反应
三：阳离子聚合反应的特点
1：聚合反应速率快
阳离子聚合的特点之一是聚合反应速率快，即使在低温下进行反应也能在瞬间完成，因此，聚合热的去除就成了很重要的问题。
聚合反应热常借助反应器夹套中液体乙烯的蒸发而移出
2：对原料的纯度要求很高
水、醚、醇和氨等极性物质都会使引发失去活性；正丁烷有链转移作用；不饱和杂质1-丁烯和2-丁烯则会生成凝胶。
聚合前原料必须提纯，一般要求异戊二烯的纯度要求达到99%以上，异戊二烯的纯度要达到98%，氯甲烷的纯度要大于95%。
3：聚合温度对聚合反应的影响
聚合温度对异丁烯和异戊二烯的共聚反应有很大的影响，温度高则聚合物相对分子质量降低、不饱和度和橡胶的物理机械性能降低。
在常温下生成低相对分子质量的化合物，要得到具有实际应用价值的聚合物，聚合温度必须控制-100℃左右。
因此原料系统的冷却和聚合体系的冷却都需要大量的冷凝和压缩设备。