[发明专利]一种制备溴化丁基橡胶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶液卤化法制备溴化丁基橡胶的方法，包括其反应工艺及装置，亦涉及超重力技术、微反应器技术等快速微观混合技术在卤化取代反应中的拓展应用，属于溴化丁基橡胶技术领域。

背景技术

卤化是对丁基橡胶最好的改性方法之一。溴化丁基橡胶(BIIR)就是丁基橡胶(IIR)被溴元素卤化的产物，它既具备了IIR优异的气密性、耐热性、抗老化性、抗腐蚀性和电绝缘性，又弥补了IIR在硫化性能、粘着性、与其它橡胶相容性方面的缺点，在优质子午线轮胎、医用橡胶等方面拥有广泛的应用。

IIR的溴化反应发生在不饱和的异戊二烯上，存在烯丙基上的取代和加成两种形式。卤化丁基橡胶的制备通常有干胶混炼卤化和溶液卤化两种方法。干胶混炼卤化法是采用开炼机或密炼机将溴化剂或溴载体加入丁基橡胶，使溴化剂在加热条件下放出溴与丁基橡胶发生溴化反应生成溴化丁基橡胶，此法因未反应的溴化剂和其副产品未除去而残留在生胶内，影响胶料的性能，产品质量不稳定，因而当今的工业生产中多用溶液卤化法。溶液卤化法从丁基橡胶淤浆出发，加入卤化剂卤化，再经中和洗涤，溶剂脱除获得卤化丁基橡胶，再经进一步处理获得产品。中国专利“低卤素含量的卤化丁基橡胶”(CN97117370.2)是国外公司在中国注册的专利公开了卤化丁基橡胶的基本制备配方和生产工艺。“丁基橡胶溴化反应工艺”(CN200810059404.2)中也介绍了相关生产方法和工艺流程。“溴化丁基橡胶的生产方法”(CN200810059405.7)中介绍了先进行介质传递，而后溴化反应的制备思路。综合来看，已有的生产工艺限制于短时间内不能快速实现原料的均匀微观混合，靠延长反应停留时间来实现充分混合、提高Br利用率，没有发挥该反应快速的特点，且停留时间的延长会致使加成反应大量发生，要采用各种方法抑制加成反应的发生，造成诸多困难。

超重力技术是利用比地球重力加速度大得多的超重力环境对传递和混合过程进行强化的一种过程强化技术。在超重力环境下，巨大的剪切力将液体撕裂成微米至纳米级的膜、丝和滴，产生巨大的和快速更新的相界面，使传质和微观混合过程的传质系数和混合速度比重力场下提高1～3个数量级，极大地强化了传质和微观混合过程。关于超重力反应装置在中国专利申请号91109255.2、91111028.3、200520100685.3、01268009.5、02114174.6、200510032296.6等专利中已经公开，包括旋转填充床、折流式、螺旋通道式、旋转碟片式等超重力旋转装置，在CN 200410042631.6还公开了一种定-转子式超重力旋转装置。本申请人在超重力技术的应用研究方面取得了重要进展，把该技术从分离、解吸过程扩展应用到化学反应过程，如已成功的应用于沉淀反应，制备纳米颗粒(申请号：95105344.2、95105343.4等)以及中和反应、碳酸化、转相等反应过程(申请号：200410037885.9)，特别是在中国专利申请号200710110412.0中公开了一种丁基橡胶的超重力聚合方法，把超重力反应技术应用到大分子橡胶材料的快速反应过程，正是利用了超重力反应器对微观混合速率的极大强化，使微观混合时间与反应时间相适应，使阳离子聚合这种反应条件苛刻、速度极快、易发生副反应的反应过程得到有效调控，达到成本低，能耗低，生产效率高的突出效果。另外，微反应器、套管式反应器、静态混合器、文丘里式反应器、射流式反应器等新型混合反应设备也在当代化工研究和生产领域有广泛的影响，人们对这些新型反应器在混合和传质方面的强化作用已有较深的认知。如：中国专利CN 200480041082.9、200810228634.7、201010150003.5等公开了微通道反应器的应用及其改进。将超重力技术、微反应器技术等强化微观混合及传质的技术应用于溴化取代反应制备溴化丁基橡胶的过程，目前未见报道。有鉴于此，本申请人在对溴化取代反应及其装置深入研究的基础上，提出将超重力反应器、微反应器、套管式反应器、静态混合器、文丘里式反应器、射流式反应器等新型混合反应设备应用于溴化丁基橡胶制备过程。

发明内容

本发明提出将超重力反应器、微反应器、套管式反应器、静态混合器、文丘里式反应器、射流式反应器等强化混合反应器应用于溴化丁基橡胶的制备过程，结合了丁基橡胶溴化反应过程快速的特点以及这些混合反应设备中的物料停留时间可控、微观混合效果好等突出的特点，提出了相应的生产方法与工艺。制备过程可连续进行，生产效率大幅提高，操作简便，运转平稳，能够制备出溴含量高、不饱和度损失小、机械性能好的溴化丁基橡胶产品。

本发明所提供的制备溴化丁基橡胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：