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碳五馏分聚合制备异戊二烯-间戊二烯共聚橡胶

侯晋燕  
【摘要】:随着石化工业的发展,乙烯生产副产品碳五馏分的有效利用受到越来越多的关注。本文采用钕系催化剂Nd(P_(204))_3/Al~iBu_3/AlEt_2Cl聚合初步处理后的碳五馏分,高效获得了新型间戊二烯-异戊二烯无规共聚物橡胶,该橡胶经混炼硫化后具有比聚异戊二烯橡胶更加优异的性能,这对碳五馏分的有效利用和高附加值新型橡胶产品的开发具有重要意义。1、采用三元钕系催化剂详细研究了碳五馏分中各组分在聚合中的作用。其中异戊二烯和E-间戊二烯是聚合单体;烷烃,单烯烃,1,4-戊二烯,Z-间戊二烯在聚合前后含量不发生变化,可作为溶剂;而环戊二烯在聚合中毒害催化剂。2、详细研究了三元钕系催化剂中钕盐、烷基铝、含卤化合物种类和用量、聚合温度以及单体用量对聚合的影响规律。结果表明,Nd(P_(204))_3/Al~iBu_3/AlEt_2Cl催化剂在摩尔比为1/3/5,聚合温度50°C,聚合6 h可高收率地获得间戊二烯-异戊二烯共聚物。聚合物中异戊二烯顺式-1,4选择性为96%,间戊二烯顺式-1,4选择性为60%。竞聚率r_(IP)=2.45,r_(EPD)=0.41(r_(IP)×r_(EPD)=1)表明Nd(P_(204))_3/Al~iBu_3/AlEt_2Cl催化碳五馏分聚合获得异戊二烯-间戊二烯无规共聚物,无规共聚物玻璃化转变温度-60°C。控制碳五馏分与催化剂的比例,可获得可控分子量(M_n=3.8×10~4~21.1×10~4 g·mol~(-1))和中等分子量分布(M_w/M_n=2.17~2.78)的异戊二烯-间戊二烯无规共聚物。3、将获得的分子量M_n为21.1×10~4 g·mol~(-1),间戊二烯含量为22%的间戊二烯-异戊二烯共聚物在135°C下硫化,焦烧时间13:55,正硫化时间35:02,获得交联密度为2.11×10~(-5) g·mol~(-1)、硬度53的硫化胶。硫化胶拉伸强度为19.3 MPa、断裂伸长率为1175%、损耗因子(tanδ)1.32。100°C下硫化胶热氧老化3天后拉伸强度改变率为-82%,断裂伸长率改变量为-77%。与聚异戊二烯橡胶相比,共聚橡胶力学性能与之相当,tanδ峰值低,加工安全性、耐热氧老化性均优于聚异戊二烯橡胶。


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