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江蘇石油化工學院從1990年起用了4年時間對氯化橡膠粘度分級控制、四氯化碳回收等問題進行了研究,其技術特點為:(1)建立了粘度控制的數(shù)學模型,使產品粘度控制相對偏差達到了國際水平;(2)四氯化碳的消耗定額為700kg/t。該技術在國內處于地位。然而四氯化碳消耗定額仍然很高,是20世紀80年代國際水平的3~4倍(英國公司的消耗定額為180kg/t)。雖然取得了很大進展,并于1994年在江蘇和揚州建成了2套裝置,但運行效果并不理想。1995年聯(lián)合國執(zhí)行《蒙特利爾議定書》對四氯化碳使用要求進行限制,導致開發(fā)四氯化碳的替代物或氯化橡膠新工藝已成為當務之急。國內四氯化碳的替代物研究近幾年沒有多大進展。
只有安微省化工研究院開發(fā)了500t/a規(guī)模水相法氯化橡膠技術,尚未工業(yè)化生產。據(jù)有關分析,近年來,我國氯化橡膠的年需求量在1萬t以上,目前,我國國內氯化橡膠總生產能力大約為2500t/a,實際產量不足1000t/a,因此,大力開發(fā)氯化橡膠這一產品是非常必要的。浙江水相法氯化橡膠的性能已達到同類溶劑法氯化橡膠的水平,而且價格要低10%左右。
1910-1911年,前蘇聯(lián)用堿金屬引發(fā)丁二烯聚合得到橡膠狀物質。20世紀30年代初,德國和前蘇聯(lián)開始生產以金屬鈉為催化劑的丁二烯橡膠,稱為丁鈉橡膠,其結構規(guī)整性差,物性和加工性能不好,還不能算做順丁橡膠。20世紀50年代,Ziegler-Natta配位定向聚合理論的實踐,促進了順丁橡膠合成技術的迅速發(fā)展。1956年,美國以AlR3-TiBr4催化體系合成順丁橡膠。隨后鈷系、鎳系及稀土系(釹系)催化劑相續(xù)發(fā)展,順丁橡膠生產能力已僅次于丁苯橡膠,合成橡膠各膠種第二位 。2013年世界合成橡膠生產者協(xié)會統(tǒng)計丁二烯橡膠(主要為順丁橡膠)產能為471.8萬噸/年。
我國在上世紀70年代采用自主開發(fā)的技術實現(xiàn)了順丁橡膠工業(yè)化生產,采用的是鎳系催化劑,其生產技術一直處于世界水平行列。中國石化、中國石油和一些民企均擁有鎳系順丁橡膠生產裝置,2011年總產能達66萬噸/年,產品銷往。未來幾年,我國鎳系順丁橡膠產能將進一步擴大,預計我國鎳系順丁橡膠產能將超過100萬噸/年。
稀土順丁橡膠因其的性能被視為鎳系順丁橡膠的升級品種,逐漸被工業(yè)界所重視。稀土順丁橡膠與鎳系順丁橡膠相比具有較高的彈性、較好的拉伸性能、較低的生熱和滾動阻力以及的耐磨耗和抗疲勞等物理機械性能,符合輪胎在高速、節(jié)能、安全、環(huán)保等方面發(fā)展的需要,常用于綠色輪胎。中國早在上世紀60年代就開始了稀土催化丁二烯聚合的研究,由于當時經濟發(fā)展落后,未能實現(xiàn)工業(yè)化生產。1998年在國家863計劃的支持下,中國石油錦州石化公司在鎳系萬噸級順丁橡膠生產裝置上成功地生產出了稀土順丁橡膠。2011年,中國石油山子石化公司稀土順丁橡膠生產裝置投產,中國稀土順丁橡膠生產裝置實現(xiàn)了零突破。2012年,中國石化北京燕山分公司3萬噸/年稀土順丁橡膠生產裝置也投產。未來幾年,我國將新增20多萬噸/年稀土順丁橡膠的產能,屆時中國稀土順丁橡膠總產能達30萬噸/年以上,成為稀土順丁橡膠大生產大國。
三元乙丙可以利用有機過氧化物或者硫來進行硫化。但是,相比與硫磺硫化,過氧化物交鏈的三元乙丙用于電線電纜工業(yè)時具有更高的溫度抗性,更低的壓縮形變以及改進的硫化特性。過氧化物硫化的不好的地方就在于更高的成本。
正如前面所提到的,三元乙丙的交鏈速度和硫化時間隨著硫化類型和含量而改變。當三元乙丙與丁基,天然橡膠,丁苯橡膠混合時,在選擇合適的三元乙丙產品時,要考慮到下列因素:
當與丁基進行混合時,由于丁基具有較低的不飽和度,為適應丁基的硫化速度,好選擇相對較低含量的DCPD和ENB含量的三元乙丙。
當與天然橡膠和丁苯橡膠混合時,好選擇8%到10%ENB含量的三元乙丙,以滿足其硫化速度。
三元乙丙橡膠是由乙烯、丙烯經溶液共聚合而成的橡膠,再引入第三單體(ENB)。三元乙丙橡膠基本上是一種飽和的高聚物,耐老化性能非常好、耐天候性好、電絕緣性能優(yōu)良、耐化學腐蝕性好、沖擊彈性較好。乙丙橡膠的主要缺點是硫化速度慢;與其它不飽和橡膠并用難,自粘和互粘性都很差,故加工性能不好。