探討調節鎳系順丁橡膠分子量的研究

張軍平(四川石化公司生產六部,四川 彭州 611930)

所謂“合成橡膠”是與自然橡膠相對而言的，簡單地說，是通過人工方法合成的具有高彈性的化合物，與合成樹脂、合成纖維并成為三大合成材料，是現代工業發展中必不可少的組成部分。

截至目前，橡膠工業的發展已經有一百多年的歷史，而促使合成橡膠產業發展的契機源于汽車工業的發展，并由此形成了多種合成技術，順丁橡膠是其中最主要的一種。由于其具有更好的耐磨性、耐寒性、耐老化性等特征，因此得到了廣泛地應用。

我國的合成橡膠產業發展始于上世紀五十年代，并在六十年代出形成了以順丁橡膠為主要發展方向的格局，國內生產企業采用鎳系聚合法生產的順丁橡膠技術，逐漸取得了自主研發能力，并在國際上實現了高水平的生產工藝；截至目前，以鎳系順丁橡膠技術為代表的合成橡膠技術構建了完整的產業體系，并伴隨著我國經濟高速發展和市場需求的增長，成為未來市場潛力巨大的化工產業。

1 鎳系順丁橡膠分子量實驗分析

1.1 鎳系順丁橡膠分子量實驗的目的

近年來我國對順丁橡膠的需求量日益爭奪，分析原因不難發現，與汽車工業的發展密切相關。順丁橡膠被廣泛地應用與汽車輪胎、輪軸膠帶等產品中，并隨著需求量的增加，對質量和性能提出了多樣性的需求。

我國的鎳系順丁橡膠技術發展已經有四十多年的歷史，隨著工藝技術的日漸完善、產業規模的日漸擴大，已經形成了世界范圍內最大的鎳系順丁橡膠生產規模。但產量增加的同時，也面臨著類別體系單薄的現在，目前我國只有門尼40-50的BR9000牌號順丁橡膠產品（標準化），但就世界范圍內看，順丁橡膠的數量多達上百種，針對不同的應用環節做到了細分化。

由此，我國的順丁橡膠生產就出現了相對矛盾的狀況。一方面，國內對順丁橡膠的需求量不斷在增加，但符合生產需求的仍然需要進口，而另一方面，鎳系順丁橡膠工藝在種類區分上過于單薄，造成同質類產品產能過剩。從這一個角度去分析，為了增加我國合成橡膠產業的市場競爭力，就必須致力于開發多種牌號、多類別的順丁橡膠制品。

從技術角度看，改變順丁橡膠的門尼粘度是細分的關鍵，而要做到這一點，就必須從分子量的改變入手。調整分子量的手段也兩個，其一為改變分子量調節劑，其二是改變現有的橡膠聚合工藝。

1.2 鎳系順丁橡膠分子量實驗構成

作者希望通過實驗手段來確定改變鎳系順丁橡膠分子式的方法，以下為具體方案。

首先，在材料方面選擇國內標準石化橡膠產品，以滿足生產需求材料的普遍性；其余材料包括環烷酸鎳、三氯化硼乙醚絡合物、乙醇、α-乙烯分子調節劑等。

其次，實驗設備包括門尼粘度計、聚合瓶、液相色譜儀、紅外光譜儀等。

再次，實驗過程各種設計的分析數據包括轉化率、門尼粘度、分子量、凝膠含量等。

整個實驗主要在聚合瓶中彎沉惡搞，一次加入溶解劑、丁二烯等不同成分進行分子調節，按照一定的比例進行匹配，投入環烷酸鎳催化劑，進入聚合過程（乙醇添加），最后進行凝聚。

2 鎳系順丁橡膠分子量改變影響因素

2.1 單體質量濃度影響

確保催化劑（環烷酸鎳）的一致性前提下，單體質量（三異丁基鋁）濃度對整個實驗過程的影響呈現出上拋物線狀態，順丁橡膠門尼粘度的影響也比較明顯，當單體質量濃度大于110克/升時，順丁橡膠轉化率在85%以上；單體質量濃度介于110-130克/升之間，轉化率、門尼粘度隨單體質量濃度升高而增高；當超過130克/升之后，門尼粘度指數和轉化率隨之降低。

2.2 聚合溫度高低影響

聚合過程中溫度的影響對鎳系順丁橡膠的轉化率作用也很明顯，一般情況下，溫度越低，聚合反應的速度就越慢，理想的聚合溫度在40攝氏度到70攝氏度之間。

值得一提的是，經過實驗證明，鎳系順丁橡膠工藝在聚合過程中的溫度是一個變化值，在聚合初期的溫度不能過高，否則會破壞催化劑活性，隨著門尼年度系數不斷增大，溫度可以逐漸提升；在聚合作用后期，溫度持續保持在60攝氏度最佳。

除此之外，在鎳系催化劑固定的狀態下，通過添加其他聚合物和調節劑的方式，也可以實現順丁橡膠分子量的改變。

3 結語

鎳系順丁橡膠合成技術對我國的現代工業尤其是汽車工業具有重要意義。從實驗的結果中可以看出，一定條件下增加催化劑（環烷酸鎳）并無法大幅度提升順丁橡膠的分子式改變量，可以通過增減分子量調節劑以及溫度上下控制的方式，來實現不同程度的順丁橡膠分子量調整。總體而言，順丁橡膠產品的不斷細分，將有助于化工產業整體標準化的構建，同時擺脫國外產品的進口依賴性。

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