宽分布丁基橡胶的制备方法技术

本发明专利技术首先采用以烷基锂为引发剂，以烃类作为溶剂，反应单体由异戊二烯、苯乙烯和丁二烯组成，通过引发剂两次加入，采用变温和变速聚合，而后经三卤硅烷偶联剂偶合制备出具有三臂结构的共聚物[-IR-PS-SB/(S

【技术实现步骤摘要】
宽分布丁基橡胶的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种宽分布丁基橡胶的制备方法，具体的说涉及一种异戊二烯/苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物接枝聚异丁烯制备宽分布丁基橡胶的方法。

技术介绍

[0002]众所周知，丁基橡胶(Butyl Rubber，简称IIR)是由异丁烯和少量异戊二烯，采用阳离子聚合共聚而成的。丁基橡胶自20世纪40年代由美国 Exxon公司实现工业化以来距今已有七十多年的历史，由于其具有优异的气密性、阻尼性、耐热老化性、耐臭氧和耐气候性等特性，因而被广泛应用于制造车用轮胎的内胎、气密层、硫化胶囊和医用药塞等领域，成为最重要的合成橡胶品种之一。
[0003]然而，丁基橡胶分子链主要是由碳碳单键组成，双键数目少，取代基甲基呈对称排列，存在着结晶度高，分子链的柔顺性差，应力松地速率慢，硫化速度慢，粘着性较差，与其它通用橡胶相容性不好等缺点，这样丁基橡胶在加工过程中容易出现过度流动及变形。因此如何实现丁基橡胶物理机械性能和加工性能的平衡已成为制备高性能丁基橡胶材料的瓶颈。
[0004]近些年，研究人员发现一种由高分子量的接枝结构和低分子量的线形结构组成的具有独特的三维网状结构的星型支化丁基橡胶即具有优良的粘弹性能，同时又具有高的生胶强度和快的应力松弛速率，在加工过程中可以保持低的熔体粘度，同时又能得到高分子量的聚合物，实现物理机械性能和加工性能的平衡统一。因此星型支化结构已成为未来丁基橡胶研究领域的热点之一。
[0005]现有技术中，有关星型支化丁基橡胶的合成主要采用先核后臂法、先臂后核法和核臂同时法的方法来制备。如：US5395885公开了一种星型支化聚合物，以聚异丁烯为臂，聚二乙烯苯(PDVB)为核，烷基氯化铝和水的络合物为引发剂，氯甲烷为稀释剂，在-90℃～-100℃条件下通过先臂后核法合成出星型支化的聚异丁烯-聚二乙烯苯聚合物。CN 107344982 A公开了一种生产宽/双峰分子量分布丁基橡胶的方法，该方法包括：第一步将异丁烯和异戊二烯的摩尔比为97:3至99:1混合随后与稀释剂(一氯甲烷)混合后得到单体料流，而后将引发剂(氯化铝体系和HCl/氯化烷基铝的络合物)和稀释剂(一氯甲烷)混合后得到引发剂料流，最后将单体料流和引发剂料流混合并送入第一环管反应器区中，在温度为-98℃至-96℃，压力为0.3至 0.4Mpa，聚合反应5-10min后，得到第一部分丁基橡胶淤浆；第二步将第一部分丁基橡胶淤浆送入第二环管反应器区，在温度为-92℃至-90℃，压力为 0.1至0.2Mpa，聚合反应5-10min后，最终得到宽/双峰分子量分布的丁基橡胶淤浆；第三步将宽/双峰分子量分布的丁基橡胶淤浆与水接触，脱除未反应单体和稀释剂得到胶粒水，然后对胶粒水进行脱水和干燥，得到分子量分布(Mw/Mn)至少为5.0的宽/双峰分子量分布的丁基橡胶。CN1427851A公开了一种宽分子量分布的丁基橡胶的制备方法。该方法使用混合催化剂体系 (包括大量的内化二烷基铝，少量的二卤化一烷基铝和微量的铝氧烷组成的混合物)，得到分子量分布大于3.5，最高达7.6的宽分布丁基橡胶。CN101353403B公开了一种
星形支化聚异丁烯或丁基橡胶的制备方法，该方法采用末端含有硅氯基团的聚苯乙烯/异戊二烯嵌段共聚物或未端含有硅氯基团的聚苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物作为正离子聚合的引发一接枝剂，在0～
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100℃温度条件下，一氯甲烷/环已烷v:v比为20～80/80～20混合溶剂的正离子聚合体系中直接参与正离子聚合，通过硅氯基团的引发正离子聚合，通过不饱和链参与接枝反应制备出星形支化的聚异丁烯或丁基橡胶产品。 CN01817708.5提供了一种往异烯烃单休与二烯烃单体混合物中加入多烯烃交联剂如二乙烯基苯)和链转移剂(如2,4,1-三甲基-1-戊烯)，通过多烯烃交联剂制备星形支化聚合物。CN88108392.57公开了一种采用盐酸化的聚苯乙烯
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异戊二烯共聚物作为多官能团引发剂或采用聚苯乙烯一丁二烯或聚苯乙烯
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异戊二烯作为接枝剂，制得梳型结构的星形接枝丁基橡胶。CN 107793535A提供了一种丁基橡胶，该丁基橡胶的分子量为90万至260万, Log(MW)>6，且含衍生自异丁烯的结构单元、衍生自共轭二烯烃的结构单元、以及可选的衍生自芳基烯烃的结构单元。US3780002提出了一种采用元素周期表中第II族或第III族的金属卤化物与元素周期表中第IV族金属的四卤化物组成复合引发剂,如将AICl3与TiC14复合使用,或将A1C13与SnC14复合使用，使其中每一种引发剂都可以独立地引发阳离子聚合，在常规的丁某橡胶聚合条件下合成得到分子量分布指数Mw/Mn在5.0以上的丁基橡胶。
[0006]CN 101353386A公开了一种用于星形支化聚异丁烯或丁基橡胶正离子聚合的引发体系，该引发体系是由引发-接枝剂、共引发剂、亲核试剂组成，用于引发乙烯基单体进行均聚、嵌段共聚、星形聚合、接枝共聚，所得的聚合物呈现明显的双峰分布。Puskas(Catalysts for manufacture of IIRwith bimodal molecular weight distribution：US，5194538[P].1993-3-16.) 采用均苯三酸为原料合成了具有三臂结构的引发剂三枯基醇，然后采用三枯基醇/三氯化铝引发体系在-120℃～-50℃条件下惰性有机溶剂中引发异丁烯和异戊二烯共聚，合成了具有双峰分子量分布的星型支化丁基橡胶。Wieland 等(Synthesis of new graft copolymers containing polyisobutylene byacombination of the 1,1-diphenylethylene techniqueand cationicpolymerization[J].Polymer Science：Polymer Chemistry，2002，40：3725
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3733.)采用自由基聚合的方法，在1,2-二苯乙烯(DPE)存在下，合成了含有4-氯甲基苯乙烯、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯三元的大分子引发剂 P(MMA-b-St-co-CMS)，再用此大分子引发剂引发异丁烯与异戊二烯的阳离子聚合，从而成功的制备了多臂星形丁基橡胶。伍一波等(Davang S H，etal.Skid resistant coatings for aircraft carrier decks[J].Coat Technol，1980， 52(671)：65-69.)通过活性阴离子聚合制备了聚(异戊二烯－苯乙烯)嵌段共聚物作为接枝剂，在2-氯-2,4,4-三甲基戊烷/四氯化钛/质子捕捉剂的引发体系中，通过活性碳阳离子聚合制备了呈现明显双峰的星型支化丁基橡胶。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种宽分布丁基橡胶的制备方法。该专利技术首先以烷基锂为引发剂，以烃类作为溶剂，反应单体由异戊二烯、苯乙烯和丁二烯组成，合成出一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽分布丁基橡胶的制备方法，其特征在于制备过程包括如下步骤：(1)接枝剂的制备：以反应单体总质量的百分比计，首先在带有夹套的聚合釜中，通氩气置换2～4次，向聚合釜中依次加入100％～200％溶剂，异戊二烯10％～25％，结构调节剂0.05％～0.3％，引发剂，反应为变温聚合，在50～70min内，温度从40℃逐渐升至60℃；然后再向聚合釜中依次加入苯乙烯20％～30％，结构调节剂0.05％～0.1％，升温至60～70℃，反应30～50min，此时苯乙烯单体转化率达到100％；其次再向聚合釜中依次加入100％～200％溶剂，结构调节剂0.05％～0.2％，引发剂，升温至70～80℃，将苯乙烯30％～45％和1,3-丁二烯10％～20％搅拌混合10～20min，反应为变速聚合，以连续注入的方式加入聚合釜中，在50～80min内反应，初始加料速度>10.0％混合物/min，加料速度降低幅度依反应时间来定；而后再向聚合釜中加入1,3-丁二烯1％～5％进行封端，反应10～30min直至无游离单体存在时为止；最后升温至80～90℃，加入偶联剂进行偶联反应，反应时间为50～70min，反应完成后用水处理偶联后的反应混合物，胶液经湿法凝聚、烘干，制得接枝剂；(2)宽分布丁基橡胶的制备：以反应单体总质量的百分比计，首先在带有夹套的反应釜中，通氮气置换3～5次，向聚合釜中加入200％～300％稀释剂/溶剂体积比为60～40/40～60混合溶剂，接枝剂3％～9％，搅拌溶解10～30min，直到接枝剂完全溶解；然后降温至-75～-85℃时，再依次加入稀释剂100％～200％，异丁烯85％～95％，异戊二烯1％～5％，搅拌混合至聚合体系温度降到-100～-90℃时，然后将稀释剂10％～30％和共引发剂0.05％～2.5％在-95～-85℃条件下，混合陈化20～30min后，一起加入到聚合体系里搅拌反应1.0～3.0hr后，出料凝聚，洗涤，干燥得到宽分布丁基橡胶产品。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述接枝剂是一种异戊二烯、苯乙烯和丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐典宏，张华强，孟令坤，翟云芳，朱晶，魏绪玲，冯旭，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：