[发明专利]一种异戊橡胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种异戊橡胶的制备方法。

背景技术

在实际生产和应用中，异戊橡胶(IR)由于与天然橡胶结构相似，主要用来取代天然胶应用于轮胎行业。异戊橡胶与天然橡胶相比具有纯度高、质量均一、塑炼时间短、混炼简便、色泽透明、膨胀和吸收率小、流动性好等优点，可单独或与NR、BR、SBR等橡胶并用制作胶鞋、胶带、胶管、粘合剂、医疗器械、电线电缆等橡胶制品。不同的应用领域，需要用到不同门尼粘度值的异戊橡胶。

目前生产异戊橡胶主要存在锂系、钛系和稀土三种催化体系。由于锂系催化体系生产的异戊橡胶的顺式1，4-结构含量一般不超过92重量％，其分子量高、分子量分布窄，因此锂系IR大多数性能较钛系催化体系生产的异戊橡胶和稀土催化体系生产的异戊橡胶差。钛系催化体系生产的异戊橡胶中顺式1，4-结构含量高(97-98重量％)，但是凝胶含量相对较高，影响异戊橡胶的使用。稀土催化体系生产的异戊橡胶中顺式1，4-结构含量高(96重量％以上)，凝胶含量低，加工性能好，是今后合成异戊橡胶的发展趋势。

控制异戊橡胶分子量和门尼粘度值的方法有很多，如调节催化剂用量、反应时间，添加链转移剂，添加烷基铝等。

CN1342718A公开了一种稀土催化剂体系使二烯烃聚合的方法。聚合采用含稀土元素的化合物/烷基铝/含卤素的化合物组成的催化剂体系，在50℃下进行异戊二烯和/或丁二烯的间歇式聚合，在催化剂体系中加入-3d族过渡金属膦酸或羧酸有机化合物作为调节剂，可以改变聚合物分子量。

CN1153790C公开了一种用于双烯烃聚合和共聚合的稀土催化剂。催化剂组成为含有稀土元素的化合物、有机卤代烃和混合烷基铝，由于使用混合的烷基铝，该催化剂活性高于使用单一烷基铝的催化剂，并且改变烷基铝的混合比例可以调节聚合物的分子量，但是聚合物的顺式1，4-结构含量只为95重量％。

另外，还有如US2005/0137338A、CN1528794、KR2001017169A、JP2007161921A和JP2004210983A分别提出加入氯气、MAO、三氟化硼、氢气或氢化物等对二烯烃聚合物分子量进行调节。

发明内容

本发明提供一种简便地提高门尼粘度值的异戊橡胶的制备方法。

本发明提供的异戊橡胶的制备方法，该方法包括将含有异戊二烯、稀土催化剂和溶剂的反应物料送入反应器中进行聚合反应，当异戊二烯的转化率达到70-85％时，终止聚合反应，并将聚合反应得到的胶液依次进行凝聚、脱水和干燥，得到异戊橡胶，所述稀土催化剂含有碳原子数7至14的羧酸钕、烷基铝、卤化物以及共轭二烯烃，所述碳原子数7至14的羧酸钕、烷基铝、卤化物和共轭二烯烃的摩尔比为1∶5-25∶1-3∶10-50。

经过本发明的发明人深入的研究，发现异戊橡胶的门尼粘度值先随异戊二烯的转化率增加而增大，当异戊二烯的转化率为70-85％时，所获得的异戊橡胶的门尼粘度较大，在异戊二烯的转化率超过85％后，异戊橡胶的门尼粘度值有所下降。

由此本发明的方法无需额外添加分子量调节剂和无需改变催化剂的情况下，获得较高门尼粘度值的异戊橡胶。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种异戊橡胶的制备方法，该方法包括将含有异戊二烯、稀土催化剂和溶剂的反应物料送入反应器中进行聚合反应，当异戊二烯的转化率达到70-85％时，终止聚合反应，并将聚合反应得到的胶液依次进行凝聚、脱水和干燥，得到异戊橡胶，所述稀土催化剂含有碳原子数7至14的羧酸钕、烷基铝、卤化物以及共轭二烯烃，所述碳原子数7至14的羧酸钕(摩尔数以钕元素计)、烷基铝(摩尔数以铝元素计)、卤化物(摩尔数以卤素计)和共轭二烯烃的摩尔比为1∶5-25∶1-3∶10-50。在优选的情况下，所述碳原子数7-14的羧酸钕、烷基铝、卤化物和共轭二烯烃的摩尔比为1∶10-20∶1-3∶30-50。在本发明中，当异戊二烯达到上述转化率时，获得的异戊橡胶门尼粘度较大。

优选情况下，在本发明中，当异戊二烯的转化率达到75-80％时，终止聚合反应。此时，得到的异戊橡胶门尼粘度最大。

在本发明中，对于所述反应物料中异戊二烯单体的浓度没有特别的限制，但是考虑到聚合体系的散热以及不过分增加胶液的粘度，优选所述异戊二烯单体的浓度为9-25重量％，更优选为15-20重量％。