顺丁橡胶聚合反应及技术改造分析

顺丁橡胶聚合反应及技术改造分析

【摘要】聚合行为是指聚合反应表现出来的特性。通过聚合行为的研究和讨论,可以了解聚合反应规律,指导生产,提高生产技术水平。本文主要探讨石油化工中顺丁橡胶聚合反应及技术改造。

【关键词】顺丁橡胶聚合反应技术改造

由低分子单体合成聚合物的反应统称聚合反应。与合成橡胶相关的聚合反应有加成聚合(简称加聚)、缩合聚合(简称缩聚)、开环聚合、聚加成反应(polyaddition)等。镍系丁二烯溶液聚合属于加成聚合,加成聚合是指含有不饱和键的低分子单体打开双键、相互加成键合成高分子聚合物的化学过程。

1 顺丁橡胶聚合反应的过程

丁二烯是最简单的共轭二烯烃,其分子由4个碳原子和6个氢原子构成。丁二烯分子的结构式为CH2=CH-CH=CH2。在催化剂作用下,丁二烯分子发生加成反应,生成1,4一聚丁二烯或1,2一聚丁二烯大分子。按照聚合物分子链节结构的空间排列方式,可分为几种不同的立规结构,即顺式1,4一结构、反式1,4一结构和1,2一结构。镍催化体系聚丁二烯橡胶的顺式1,4-结构含量在96%~98%,其余为反式1,4一结构和1,2一结构。聚合物的微观结构由催化体系的性质所决定。丁二烯加成聚合反应过程包括链引发、链增长、链转移和链终止四步基元反应。

1.1 链引发

链引发是指丁二烯在活性种的作用下被活化,引发丁二烯聚合的过程。在间断聚合过程中,从催化剂加入聚合反应器到聚合反应开始为链引发阶段。链引发阶段所需要的时间称为聚合诱导期,聚合活性越高,诱导期越短。

1.2 链增长

丁二烯分子对增长链端络合物的插入反应称为链增长。丁二烯分子的不断插入,可迅速形成聚丁二烯大分子。在链增长过程中,由于大量丁二烯分子参与聚合反应,丁二烯单体分子数目减少,丁二烯分子间的距离(0.3~0.5nm)被共价键(0.12~0.15nm)所代替,出现聚合液的体积收缩和密度增加现象。根据这一现象,可以进行聚合反应动力学研究。在链增长过程中,打开丁二烯C—C双键中π键形成C—Cd键,打开一个兀键需要的能量比生成一个d键放出的能量少,所以聚合反应为放热过程,放出的热量可以根据键能进行估算。从文献Eli可以查得C—C键能为612kJ/mol,C—C键能为347kJ/mol,那么,C—C双键中7c 键的键能为265kJ/mol,以此计算丁二烯聚合反应热为82kJ/mol。由于丁二烯π电子的共轭效应,四个π电子分布在四个碳原子周围,形成一个大π键,打开大π键比打开C—C双键中π键所需要的能量多,因此,丁二烯聚合热实际为

相关推荐
相关主题
热门推荐