稀土催化剂在聚异戊二烯橡胶生产中的工业应用

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1、第22卷第1期广东石油化工学院学报V01．22No．12012年2月JournalofGuangdongUniversityofPetrochemicalTechnologyFeb．20l2稀土催化剂在聚异戊二烯橡胶生产中的工业应用吴世逵，崔广军(1．广东石油化工院化工与环境工程学院，广东茂名525000；2．茂名市鲁华化工有限公司，广东茂名525000)摘要：采用自主研发的新癸酸稀土一倍半铝一氢化二异丁基铝催化剂体系的三元稀土催化剂及相应的生产工艺包，成功地实现了年产1．5万吨的异戊橡胶工业生产。稀土异戊橡胶产品满足各项技术指标要求，取得了稀土异戊橡胶生产技

2、术的重大突破。稀土异戊橡胶产品与几种典型进口异戊橡胶的性能基本一致，可以替代进口异戊橡胶。关键词：稀土催化剂；异戊橡胶；工业生产；产品质量中图分类号：TQ333．3文献标识码：A文章编号：2095—2562(2012)01—0001—04异戊二烯橡胶(IR)具有与天然橡胶相似的化学组成、立体结构和力学性能，具有良好的原胶强度、基本黏性、老化性能和回弹性能。异戊二烯橡胶是天然橡胶的最佳替代品，可以大量地使用于轮胎、医疗、食品、日用橡胶制品和运动器材等。尤其是轮胎行业，用异戊二烯橡胶替代20％天然橡胶，轮胎生产可以不改变现有配方。2010年以前，我国异戊二烯橡胶全

3、部依赖进口。我国2010年进口异戊橡胶6．57万吨，主要用于医用橡胶制品和橡胶鞋底以及轮胎等行业l1-3]。2010年4月，国内第一套异戊橡胶工业化装置茂名鲁华化工有限公司1．5万吨／年异戊橡胶项目投产。这标志着我国异戊橡胶国产化的顺利完成，填补了国内异戊橡胶的空白，结束了中国不能生产异戊橡胶的历史。从此，我国合成胶七大基本胶种全部工业化。广东茂名鲁华解决了生产异戊二烯橡胶的关键技术，对我国异戊橡胶的工业化生产具有示范带动作用，将推动我国异戊橡胶产业的快速发展，也将缓解天然橡胶和异戊橡胶的进口压力。茂名鲁华采用了稀土催化剂生产异戊二烯橡胶，在催化剂研发应用方面

4、也取得了重大突破。在此之前，稀土聚异戊二烯橡胶大多数停留在实验室研究，世界上只有俄罗斯实现了工业化生产。¨I31异戊橡胶催化剂体系选择与研发1．1异戊橡胶催化剂体系简述工业用于异戊二烯(Ip)顺式定向聚合催化剂主要有锂系、钛系和稀土系3种。从产品的微观结构看，锂系IR产品顺式一1，4链节含量一般不超过92％，其相对分子质量高，相对分子质量分布窄。钛系产品中顺式一1，4链节含量高(占97％一98％)，相对分子质量较低，分布宽，易于加工，产品易结晶，凝胶含量相对较高。不过此后出现的钛系催化剂低温配制技术及成品胶改性技术使得钛胶生产工艺及产品日益走向成熟，其成品胶物

5、性已接近NR。钛系IR与锂系IR相比有着明显的优点，因此目前工业装置主要采用钛系催化剂生产顺式一1，4一IR。稀土IR是20世纪70年代由我国首先开发的品种，其特点是工艺相对简单，产品质量稳定，产品基本不含凝胶。用稀土催化剂合成异戊橡胶，与国际上传统使用钛系催化剂相比，催化剂活性高，用量少，且易收稿日期：2011—11—23；修回日期：2011—12—13基金项目：广东省重大科技专项“乙烯副产品异戊二烯合成异戊橡胶关键技术”(2010A080404004)作者简介：吴世逵(1965一)，男，广东陆丰人，教授，硕士，主要从事石油化工生产技术的教学与科研工作。2广

6、东石油化工学院学报2012焦于均匀分散；聚合物相对分子质量高，相对分子质量分布易于调节，聚合物凝胶含量低，灰分含量少(质量分数低于0．3％)，具有很高的物理机械性能和良好的加工性能；引发剂残留物对橡胶性能无害，无需水洗脱灰，三废处理量少；稀土催化剂配制和使用较简单，聚合引发速度快，诱导期短，生产上可实现连续聚合，得到性能优异的稀土异戊橡胶。因此，稀土催化合成异戊橡胶也成为了各国专家学者研究的热点0[4-9]但依然还存在着一些问题，例如顺一1，4结构含量偏低，胶液粘度偏高，门尼粘度偏低等问题。]经过多年努力，我国在异戊二烯橡胶的研究开发上取得很大进展。中科院长春

7、应用化学研究所先后成功开发出采用钛系和稀土体系的异戊二烯橡胶合成技术；中国石化北京化工研究院燕山分院已经完成中试研究，其所生产的产品综合性能优异；中国石油吉林石油化工公司研究院以及锦州石油化工公司，先后完成了稀土异戊二烯橡胶的中试研究开发，取得很大进展；青岛科技大学等单位也开展了相关的研发工作。这些都为我国异戊二烯橡胶的工业化、规模化发展奠定了强有力的技术支撑。L21．2异戊橡胶稀土催化剂研发稀土系催化剂是催化异戊二烯聚合最有价值的催化剂之一，我国是世界上稀土资源贮藏量最为丰富的国家，稀土催化合成橡胶是稀土资源综合利用的一个重要方向。因此，鲁华公司着力研究稀土

8、系催化剂在异戊二烯橡胶的合成应用。通过