RU2073023C1 - Способ получения статистических бутадиен-стирольных каучуков - Google Patents

Способ получения статистических бутадиен-стирольных каучуков Download PDF

Info

Publication number
RU2073023C1
RU2073023C1 RU94041984A RU94041984A RU2073023C1 RU 2073023 C1 RU2073023 C1 RU 2073023C1 RU 94041984 A RU94041984 A RU 94041984A RU 94041984 A RU94041984 A RU 94041984A RU 2073023 C1 RU2073023 C1 RU 2073023C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
styrene
butadiene
rubber
catalyst
mixture
Prior art date
Application number
RU94041984A
Other languages
English (en)
Other versions
RU94041984A (ru
Inventor
Г.Т. Щербань
Н.А. Коноваленко
Г.З. Сахапов
Ю.И. Рязанов
В.С. Савельев
Л.М. Курочкин
Н.Р. Гильмутдинов
Л.М. Поспелова
Original Assignee
Щербань Георгий Трофимович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Щербань Георгий Трофимович filed Critical Щербань Георгий Трофимович
Priority to RU94041984A priority Critical patent/RU2073023C1/ru
Publication of RU94041984A publication Critical patent/RU94041984A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2073023C1 publication Critical patent/RU2073023C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Polymerization Catalysts (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Способ относится к получению синтетических каучуков, в частности бутадиен-стирольных каучуков растворной полимеризации, применяемых в производстве шин и РТИ, и может быть использовано в нефтехимической промышленности. Способ получения статических бутадиен-стирольных каучуков сополимеризацией бутадиена со стиролом в нескольких реакторах в среде углеводородного растворителя в присутствии литийорганического катализатора, например литийбутила, и модифицирующей добавки, металлорганического катализатора, включающий приготовление шихты, дезактивацию катализатора и стабилизацию полимера, дегазацию и сушку каучука основа на использовании в качестве модифицирующей добавки N,N,N',N'-тетра [калийоксипропил] этилендиамина при молярном отношении к литийорганическому катализатору от 0,05 до 2,5. В качестве модифицирующей добавки используют также смесь N,N,N',N'-тетра [калийоксипропил] этилендиамина с соединением, выбранным из группы, включающей простые эфиры, диметиловый эфир диэтиленгликоля, тетрагидрофуран, тетрагидрофурфурилат калия, производные оксипропилированных спиртов, и подаваемым в молярном соотношении компонентов смеси и литийорганического катализатора (0,05 - 2,5): (0,025 - 1,0):1,0. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к получению синтетических каучуков, в частности бутадиен-стирольного каучука растворной полимеризации, применяемого в производствах шин, РТИ и обуви, и может быть использовано в нефтехимической промышленности.
Известен способ получения бутадиен-стирольных статистических каучуков сополимеризацией бутадиена со стиролом на н-бутиллитии в среде углеводородного растворителя при температуре от 0 до 150oС в присутствии катализатора, состоящего из литийсодержащего инициатора и модифицирующей добавки, в качестве которой выбраны соединения формулы R'M, R'(YM)n, R''(CY-YM)n, где R'=C1 C20, R''=C4 C20, Y=0, S; n 1 3; М=Na, K, Ru, Cs (англ. патент N 1029445, опубл. 11.05.66).
Недостатком указанного способа является низкое содержание 1,2-звеньев в полимерной цепи, невысокая растворимость модифицирующей добавки в углеводородном растворителе, токсичность некоторых веществ и особенно сложность их производства, особенно серусодержащих.
Наиболее близким к заявляемому способу получения бутадиен-стирольного каучука является способ получения бутадиен-стирольых статических каучуков сополимеризацией бутадиена со стиролом в батарее из двух и более полимеризаторов, соединенных последовательно, при температуре (40 80)oС, предпочтительно в алифатическом растворителе с последующей дезактивацией, стабилизацией, дегазацией каучука из раствора методом водной дегазации, отжимом воды из образовавшейся крошки каучука и ее сушкой (Синтетический каучук. Под редакцией Гармонова И.В. Л. Химия, 1983 г. с. 222 223).
Недостатком указанного способа является сложность регулирования ММР и статичности каучука, так как расширение молекулярно-массового распределения осуществляется в основном увеличением количества реакторов в батарее. Возникают также трудности в стабилизации температуры по реакторам батареи при существенных изменениях состава шихты по содержанию микpопримесей.
Отсутствие модифицирующей добавки приводит к значительному разбросу свойств полимера в зависимости от содержания и изменения количества микропримесей, что сильно ухудшает свойства каучука, увеличивает выход некондиционного каучука.
Технической задачей изобретения является повышение управляемости процессом, расширение сырьевой базы и снижение потерь сырья.
Указанная техническая задача достигается тем, что в предлагаемом способе получения статических бутадиен-стирольных каучуков сополимеризацией бутадиена со стиролом в нескольких реакторах в среде углеводородного растворителя в присутствии литийорганического катализатора, например литийбутила, и модифицирующей добавки, обеспечивающей получение полимера со статической структурой, включающем также приготовление шихты, дезактивацию катализатора и стабилизацию полимера, дегазацию и сушку каучука, используют в качестве модифицирующей добавки N,N,N',N'-тетра [калийоксипропил] этилендиамин при молярном отношении к литийорганическому катализатору от 0,05 до 2,5. При необходимости в качестве добавки, обеспечивающей получение полимера со статической структурой, используют смесь N,N,N',N'-тетра [калийоксипропил] этилендиамина с соединением, выбранным из группы, включающей простые эфиры, диметиловый эфир диэтиленгликоля, тетрагидрофуран, тетрагидрофурфурилат калия, производные оксипропилированных спиртов, и подаваемым в молярном соотношении компонентов смеси и литий-органического катализатора (0,05 - 2,5):(0,025: 1,0):1,0.
В отличие от известного способа использование указанных модифицирующих добавок позволяет существенно повысить воспроизводимость процесса получения бутадиен-стирольных каучуков за счет выравнивания констант сополимеризации мономеров стабилизировать вязкость по Муни каучука и снизить выход некондиционного каучука. Применение смеси модифицирующих добавок позволяет при значительных колебаниях состава микропримесей стабилизировать статичность полимера и выдержать содержание микроблочного стирола на низком уровне.
Предлагаемый способ получения бутадиен-стирольных каучуков осуществляют, например, по схеме, представленной на чертеже, следующим образом.
Углеводородную шихту готовят из смеси мономеров и растворителя (алифатического, циклоалифатического, ароматического или их смеси), прошедших азеотропную и адсорбционную осушку (на алюмогеле, молекулярных ситах, гидриде кальция и т.д.) и по линии 1 подают на смешение с раствором литийорганического катализатора, например, бутиллития, направляемым по линии 2 и раствором металлоорганического соединения, представляющего собой раствор N, N, N', N'-тетра[калийоксипропил] этилендиамина или его смеси с соединением, выбранным из группы, включающей простые эфиры, диметиловый эфир диэтиленгликоля, тетрагидрофуран, тетрагидрофурфурилат калия, производные оксипропилированных спиртов, и подаваемым в молярном соотношении компонентов смеси и литийорганического катализатора (0,05-2,5):(0,025:1,0):1,0 по линии 3. Полученную смесь шихты, литийорганического катализатора и металлоорганического соединения (или смеси) подают по линии 4 в подогреватель 5, затем смесь с температурой (25 60)oС подают по линиям 6 и 7 в параллельно соединенные реакторы 8 и 9, установленные первыми по ходу процесса полимеризации, где проводят сополимеризацию бутадиена со стиролом при давлении 0,5 0,7 МПа. Концентрацию стирола в углеводородной смеси мономеров выдерживают в пределах 18 65 мас. в зависимости от типа выпускаемого полимера, а суммарную концентрацию мономеров в растворе поддерживают на уровне 15 20 мас. Дозировку литийорганического катализатора выдерживают равной 0,01 0,1% от массы мономеров, тогда как модифицирующую добавку металлоорганические соединение дозируют в количестве (0,05 oC 2,5) моля на 1 моль литийорганического катализатора, при использовании смеси добавок молярное соотношение основной добавки к дополнительному выдерживают равным (0,05 2,5):(0,025 1,0). Раствор полимера из реакторов 8 и 9 выводят по линиям 10 и 11 и подают по линии 12 в реакторы 13 16.
Температуру процесса сополимеризации в первых реакторах по ходу процесса (в реакторах 8 и 9) выдерживают на уровне 35 70oC, а в последних реакторах доводят до 75 85oС. Общая продолжительность процесса составляет 3,5 5,0 ч. При необходимости модифицирующую добавку в смеси со стеариновой кислотой по линии 17 подают также в 4 или 5 реакторы по ходу процесса сополимеризации. Раствор полимера, практически не содержащий свободного и микроблочного стирола, направляют по линии 18 на дезактивацию, стабилизацию полимера, дегазацию и сушку каучука (на схеме не показано).
В качестве антиагломерата крошки каучука при водной дегазации используют стеарат кальция (или соли СЖК кальция), стиромаль, сульфонол НП и другие известные антиагломераты. Крошку каучука после сушки затаривают в мешки, мягкие контейнеры в виде гранул либо выпускают в виде брикетов каучука.
Пример 1 (контрольный).
Бутадиен-стирольный каучук получают по способу, приведенному в прототипе.
Мономеры, -бутадиен и стирол, подвергают осушке на алюмогеле, затем подают на смешение с растворителем, в качестве которого используют смесь циклогексана с гексановой фракцией в соотношении 75:25, прошедшую азеотропную осушку, отделение от высококипящих углеводородов и адсорбционную осушку на алюмогеле. Полученную шихту смешивают с нормальным бутиллитием и пропускают через каскад из четырех реакторов объемом 16 м3 каждый, температуру в которых выдерживают в пределах 75 85oС. Полученный раствор полимера стабилизируют антиоксидантом ВТС-150, усредняют, дегазируют и каучук сушат на червячно-отжимном сушильном агрегате, брикетируют и упаковывают. Отогнанный растворитель конденсируют, очищают от воды и примесей и направляют на шихтование.
Основные показатели процесса.
Cодержание мономеров в шихте, мас. 18,0
Массовое соотношение бутадиен:стирол 82:18
Содержание влаги в растворителе, мас. 0,0025
Расход шихты на батарею полимеризации, т/ч 16,5
Температура шихты, oC 45,0
Температура полимеризации в первом реакторе, oС (усредненная) 75,0
Температура полимеризации в четвертом реакторе, oС (усредненная) - 84,6
Конверсия мономеров, 97,9 98,7
Расход нормального бутиллития кг/ч (100%-ного) 1,95
Выработка полимера, т/ч 2,907
Основные показатели качества каучука
Вязкость по Муни МБ-1-4-100 49 ± 8,5
Вальцуемость, в мм критического зазора 0,4 0,8
Напряжение при 300%-ном удлинении, МПа 9,9 ± 2,3
Предел прочности при разрыве, МПа 19,7 ± 2,5
Относительное удлинение при разрыве, 580 ± 30
Потери массы при сушке каучука, 0,25 0,45
Содержание золы в каучуке, 0,12 ± 0,05
Индекс полидисперсности (ММР) 1,47 1,69
Cодержание связанного стирола, 216,1 20,3
Содержание микроблочного стирола, 0,8 2,5
Структура диеновой части
Содержание 1,2-звеньев, 9,6 15,3
Содержание цис-1,4-звеньев, 35,7 43,8
Содержание транс-1,4-звеньев, 46,6 49,0
Остаточное содержание стирола в каучуке, мас. 0,026 0,050
Остаточное содержание углеводородов в дегазированном каучуке, 0,19 - 0,27
Удельный расход пара на дегазацию, переработку растворителя и сушку каучука, Гкал/т каучука 4,87 5,1
Основные показатели процесса приведены в таблице.
Пример 2. Статический бутадиен-стирольный каучук получают по предлагаемому способу в лабораторном реакторе объемом 0,35 л с мешалкой. В реактор загружают 200 мл углеводородной шихты с содержанием мономеров 20 мас. В качестве растворителя использовали смесь циклогексана с бензином в соотношении 75:25 по массе. Содержание влаги в мономерах и в растворителе составляло 0,0025 мас. Соотношение бутадиен:стирол составляло 82:18 по массе. В реактор ввели 0,0256 г 100% н.бутиллития с концентрацией 1% в том же растворителе и 0,066 г N,N,N',N'-тетра [калийоксипропил]этилендиамина в гептане с концентрацией 5 мас. Температуру процесса выдерживали в пределах 75 85oС в течение 5 ч. Раствор полимера стабилизировали ВТС-60, дегазировали и сушили в шкафу.
Основные показатели процесса (усредненные из 16 опытов):
Содержание мономеров в шихте, мас. 20,0
Массовое соотношение бутадиен-стирол 82:18
Cодержание влаги в растворителе, мас. 0,0025
Температура процесса полимеризации, oС 83
Конверсия мономеров, 99,3
Расход нормального бутиллития, кг/т каучук 0,8
расход N,N,N',N'-тетра[калийоксипропил]этилендиамина, кг/т каучука 2,06
Вязкость по Муни МБ-1-4-100 вальцуемость, в мм критического зазора 50
Напряжение при 300%-ном удлинении, МПа 11,7
Предел прочности при разрыве, МПа 23,6
Относительное удлинение при разрыве, 620
Потери массы при сушке каучука, 0,27
Содержание золы в каучуке, 0,15
Индекс полидисперсности (ММР) 1,89
Содержание связанного стирола, 18,3
Содержание микроблочного стирола, 0,3
Содержание 1,2-звеньев, 14,5
Содержание цис-1,4-звеньев, 45,3
Содержание транс-1,4-звеньев, 40,2
Остаточное содержание стирола в каучуке, мас. 0,005
Остаточное содержание углеводородов в дегазированном каучуке, 0,11
Примеры 3 5. Бутадиен-стирольный каучук получают по предлагаемому способу.
В каскад реакторов объемом по 9 л каждый получают 11 л/ч углеводородной шихты, содержащей 17 мас. бутадиена со стиролом в массовом соотношении 82: 18. Количество реакторов в каскаде 5. Бутадиен и стирол предварительно подвергали осушке на алюмогеле до содержания влаги в них 0,0025 мас. Аналогично обрабатывали и растворитель, прошедший азеотропную осушку, в качестве которого использовали смесь гексана с толуолом в соотношении 7:1. Общий расход шихты составили 55 л, пpодолжительность процесса сополимеризации 5 ч, температура сополимеризации 80 85oС.
В качестве катализатора использовали н-бутиллития, в качестве модифицирующей добавки N,N,N',N'-тетра[калийоксипропил]-этилендиамин или его смесь с соединением, выбранным из группы, включающей простые эфиры, диметиловый эфир диэтиленгликоля, тетрагидрофуран, тетрагидрофурфурилат калия, производные оксипропилированных спиртов, и подаваемым в молярном соотношении компонентов смеси и литийорганического катализатора (0,05 2,5):(0,025 - 1,0): 1,0. Раствор полимера заправляли ионолом, дегазировали и сушили.
Основные показатели процесса сополимеризации приведены в таблице.
Для примера 3 расход нормального бутиллития составил 0,0065 кг, расход основной модифицирующей добавки (N,N,N',N'-тетра[калийоксипропил]этилендиамина) 0,00222 кг или 0,05 моля на 1 моль н.бутиллития. Для примера 4 расход нормального бутиллития составил 0,0065 кг, а расход основной модифицирующей добавки 1,25 ммоля/моль н.бутиллития.
Для примера 5 расход нормального бутиллития составил 0,0065 кг, а расход основной модифицирующей добавки 2,5 моля/моль н.бутиллития.
Конверсия мономеров в примерах 3 5 составила (98,5 99,6)%
Пример 6. Условия сополимеризации те же, что и в примере 3. В качестве модифицирующей добавки используют смесь N,N,N',N'-тетра[калийоксипропил]этилендиамина с метилтретбутиловым эфиром. Расход основной модифицирующей добавки составил 0,015 кг, расход нормального бутиллития 0,0059 кг, расход метилтретбутилового эфира 0,003 кг.
Полимеризацию проводят 5 ч, температура сополимеризации 80 85oС. Конверсия мономеров 99,0%
Пример 7. На сополимеризацию подают такое же количество шихты и того же состава, что и в примере 3. В качестве катализатора используют нормальный бутиллитий в количестве 0,0054 кг, в качестве модифицирующей добавки вводят 0,012 кг N, N, N',N'-тетра[калийоксипропил]этилендиамина и 0,002 кг тетрагидрофурфурилата калия, вводимых в течение процесса. Полимеризацию проводят 5 ч при 80 85oС. Конверсия мономеров составила 99,1%
Пример 8. На сополимеризацию подают такое же количество шихты и того же состава, что и в примере 3. Катализатором используют нормальный бутиллитий в количестве 0,0049 кг в качестве модифицирующей добавки вводят 0,025 кг N,N, N', N'-тетра[калийоксипропил] этилендиамина и 0,0025 кг тетрамгидрофурана, вводимых в течение 5 ч сополимеризации. Температуру сополимеризации выдерживают в пределах 82 85oС, конверсия мономеров 99,5%
Примеры 9 11. В реактор объемом 13 л загружают 1,0 кг бутадиена со стиролом, взятых в соотношении 82:18 и растворенных в 5,5 кг толуола, затем вводят 0,007 кг нормального бутиллития, 0,029 кг N,N,N',N'-тетра[калийоксипропил] этилендиамина и 0,00105 кг тетрагидрофурана (пример 9) или 0,0210 кг тетрагидрофурана (пример 10) или 0,042 кг тетрагидрофурана (пример 11) в течение 4 ч. Температуру сополимеризации выдерживают 83 85oС. После завершения процесса подают 15 г ионола, затем перемешивают в течение 0,5 ч и дегазируют в токе водяного пара и воды, после чего каучук сушат и анализируют. Конверсия мономеров 98,5%
Как видно из примеров, использование предлагаемого способа повышает управляемость процессом, расширяет сырьевую базу и увеличивает содержание в структуре диеновой части содержание 1,2 -звеньев, способствующих повышению прочности связи шин (сцепление) с влажной дорогой. Улучшаются также технико-экономические показатели процесса.

Claims (2)

1. Способ получения статистических бутадиен-стирольных каучуков сополимеризацией бутадиена со стиролом в нескольких реакторах в среде углеводородного растворителя в присутствии литийорганического катализатора, например, литийбутила, включающий приготовление шихты, дезактивацию катализатора и стабилизацию полимера, дегазацию и сушку каучука, отличающийся тем, что процесс сополимеризации бутадиена со стиролом проводят в присутствии модифицирующей добавки, в качестве которой используют N, N, N', N'-тетра (калийоксипропил) этилендиамин при мольном отношении к литийорганическому катализатору 0,05 2,5.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки используют смесь N, N, N', N'- тетра-(калийоксипропил) этилендиамина с соединением, выбранным из группы, включающей простые эфиры, диметиловый эфир диэтиленгликоля, тетрагидрофуран, тетрагидрофурфурилат калия, производные оксипропилированных спиртов, подаваемым в молярном соотношении компонентов смеси и литийорганического катализатора (0,05 2,5) (0,025 1,0) 1,0 соответственно.
RU94041984A 1994-11-23 1994-11-23 Способ получения статистических бутадиен-стирольных каучуков RU2073023C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94041984A RU2073023C1 (ru) 1994-11-23 1994-11-23 Способ получения статистических бутадиен-стирольных каучуков

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94041984A RU2073023C1 (ru) 1994-11-23 1994-11-23 Способ получения статистических бутадиен-стирольных каучуков

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94041984A RU94041984A (ru) 1996-11-20
RU2073023C1 true RU2073023C1 (ru) 1997-02-10

Family

ID=20162578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94041984A RU2073023C1 (ru) 1994-11-23 1994-11-23 Способ получения статистических бутадиен-стирольных каучуков

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2073023C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9611384B2 (en) 2011-10-04 2017-04-04 Public Joint Stock Company “SIBUR Holding” Method for producing branched functionalized diene (co)polymers
RU2779872C1 (ru) * 2021-10-15 2022-09-14 Акционерное общество "Стерлитамакский нефтехимический завод" Способ прекращения радикальной полимеризации при синтезе эмульсионных бутадиен-стирольных каучуков

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент Великобритании N 1029445, кл. C 3P, 1966. Синтетический каучук./ Под ред. Гармонова И.В. - Л.: Химия, 1983, с.222 - 223. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9611384B2 (en) 2011-10-04 2017-04-04 Public Joint Stock Company “SIBUR Holding” Method for producing branched functionalized diene (co)polymers
RU2779872C1 (ru) * 2021-10-15 2022-09-14 Акционерное общество "Стерлитамакский нефтехимический завод" Способ прекращения радикальной полимеризации при синтезе эмульсионных бутадиен-стирольных каучуков

Also Published As

Publication number Publication date
RU94041984A (ru) 1996-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0054911B1 (en) Random styrene-butadiene copolymer rubber
KR0182317B1 (ko) 스티렌 이소프렌 및 부타디엔의 고무상 3원 공중합체의 제조방법
EP0127236B1 (en) Butadiene polymerisation process
US3629213A (en) Method of preparing conjugated diene polymers by using organolithium barium-containing compound catalyst system
KR101407756B1 (ko) 바이모달 네오디뮴-촉매화 폴리부타디엔
DE3050303C2 (de) Aus Butadien-(1,3)- und Styroleinheiten aufgebautes kautschukartiges Copolymeres mit bis zu 30 Gewichtsprozent an Styroleinheiten und Verfahren zu dessen Herstellung
CN1130391C (zh) 共轭二烯单体的聚合方法
SU589929A3 (ru) Способ получени каучукоподобных сополимеров
DE60309619T2 (de) Herstellung von Kautschuk mit hohem Vinylgehalt
CA1228450A (en) Process for nonaqueous dispersion polymerization of butadiene in the presence of high cis-1,4- polyisoprene as a polymeric dispersing agent
RU2073023C1 (ru) Способ получения статистических бутадиен-стирольных каучуков
RU2470952C2 (ru) Полунепрерывный объединенный способ производства ударостойких винилароматических (со)полимеров путем последовательной анионной/радикальной полимеризации
EP0106785B1 (en) Process for nonaqueous dispersion polymerization of butadiene in the presence of carbonylated polymeric dispersing agents
GB2267285A (en) Elastomer with outstanding characteristics for use in making tire tread compounds
RU2339652C1 (ru) Способ получения бутадиен-стирольных каучуков
US3573249A (en) Polymerization of butadiene
Beskrovniy et al. Chemistry, technology and properties of synthetic rubber
CN107573449B (zh) 一种聚异戊二烯橡胶及其制备方法
SU1001671A1 (ru) Способ получени полибутадиена с высоким содержанием 1,2-звеньев и регулируемым молекул рно-массовым распределением
RU2017752C1 (ru) Способ получения низкомолекулярного 1,2-полибутадиена
RU2082723C1 (ru) Способ получения бутадиен-стирольного каучука
RU2080329C1 (ru) Способ получения 1,2-полибутадиена
US3684785A (en) Process for the production of cis-1,4-polyisoprene
RU2163912C1 (ru) Способ получения маслонаполненных бутадиенстирольных термоэластопластов
SU803405A1 (ru) Способ получени полимеров сопр женных диенов