專利名稱：：中分子量聚異丁烯的聚合方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種聚合物的制備方法，具體是一種中分子量聚異丁烯聚合物的制備方法；本發(fā)明還涉及一種用于制備中分子量聚異丁烯的裝置。
背景技術(shù)：
：眾所周知，中分子量聚異丁烯產(chǎn)品是20世紀(jì)初才逐漸被人們研究發(fā)現(xiàn)的，而大規(guī)模的生產(chǎn)則開始于近半個世紀(jì)以來的德國、美國企業(yè)界。國內(nèi)中分子量聚異丁烯產(chǎn)品的起步相對較晚，且生產(chǎn)廠家也很少。中分子量聚異丁烯的用途相當(dāng)廣泛，既可以用于工業(yè)再生產(chǎn)，也可以作為添加劑廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)。同時，中分子量聚異丁烯也是環(huán)保產(chǎn)品，其具有優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能是其它產(chǎn)品不能替代的。中分子量聚異丁烯在國內(nèi)外都有著廣泛的市場前景，但由于合成中分子量聚異丁烯的生產(chǎn)工藝對技術(shù)要求較高，因此大規(guī)模生產(chǎn)中分子量聚異丁烯并不容易。目前中國國內(nèi)每年消耗的中分子量聚異丁烯，大部分依靠進(jìn)口。現(xiàn)有中分子量聚異丁烯的合成方法大多采用單反應(yīng)釜連續(xù)生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)過程中無論添加的是哪種催化劑體系，都存在提高聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的同時會使得到的聚異丁烯的分子量下降、聚合生產(chǎn)分子量不易控制，分布不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。為得到穩(wěn)定的中分子量的聚異丁烯，需要通過降低反應(yīng)溫度或是降低轉(zhuǎn)化率來實(shí)現(xiàn)，其中降低反應(yīng)溫度對反應(yīng)設(shè)備的要求較高、需要投入較多的消耗能源；而降低轉(zhuǎn)化率會使廢料增加，不僅浪費(fèi)資源，而且提高了回收成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服上述
背景技術(shù)：
的不足，提供一種異丁烯的聚合方法，該聚合方法應(yīng)具有生產(chǎn)工藝簡單、使用安全、轉(zhuǎn)化率高、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，且制備得到的最終產(chǎn)物質(zhì)量優(yōu)良。本發(fā)明還提供了一種用于制備中分子量聚異丁烯的裝置。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種中分子量聚異丁烯的聚合方法，按照如下步驟制備1)在含有26個碳原子數(shù)的飽和烷基或環(huán)烷基的溶劑中加入異丁烯，配成原料；2)將上述原料投入到A反應(yīng)釜中，反應(yīng)物加至A反應(yīng)釜料面一半時停止進(jìn)料；3)將A反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度降至_20°C_5°〇后，往A反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入路易斯酸催化劑，路易斯酸催化劑加入的重量是異丁烯的12%。；4)維持A反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度，往A反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)加入上述原料和路易斯酸催化劑，當(dāng)A反應(yīng)釜滿釜后，反應(yīng)得到的反應(yīng)物從A反應(yīng)釜頂部的出料口依次通過連接管、B反應(yīng)釜的進(jìn)料口后進(jìn)入B反應(yīng)釜內(nèi)；5)在B反應(yīng)釜內(nèi)緩慢連續(xù)加入路易斯酸催化劑，路易斯酸催化劑加入量為異丁烯的12%o;36)反應(yīng)物在B反應(yīng)釜內(nèi)連續(xù)反應(yīng)8小時后，得到所需產(chǎn)物。所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，步驟(1)中，所述的反應(yīng)溶劑為丙烷、環(huán)己烷、正丁烷、正己烷中的任意一種。所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，步驟(1)中，所述的聚丁烯與溶劑的摩爾比為24:10。所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，步驟(3)中，所述的路易斯酸催化劑為三氯化鋁或三氟化硼。所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，步驟(4)中，所述反應(yīng)物進(jìn)入B反應(yīng)釜內(nèi)的流速為13001900L/H。所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，步驟(5)中，所述的B反應(yīng)釜內(nèi)加入的路易斯酸催化劑的流速為1.33.8L/H。所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，反應(yīng)前先用干燥的惰性氣體將A、B兩反應(yīng)釜干燥。所述的惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻Ｉ鲜鲇糜谥苽渲蟹肿恿烤郛惗∠┑难b置，包括帶有外循環(huán)換熱器的A反應(yīng)釜與B反應(yīng)釜，所述A反應(yīng)釜頂部設(shè)有出料口，B反應(yīng)釜底部設(shè)有進(jìn)料口，所述的出料口與進(jìn)料口之間通過管道相連。本發(fā)明選用作為催化劑的路易斯酸為純?nèi)鸹蚣內(nèi)然X。其中三氟化硼性狀為無色氣體、有窒息性，在潮濕空氣中可產(chǎn)生濃密白煙。三氟化硼溶于冷水；不能燃燒，也不能助燃，比空氣重1.3倍，與濕空氣混合產(chǎn)生白煙，它為已知最強(qiáng)路易斯酸之一，能和路易斯酸堿形成絡(luò)合物，也在有機(jī)合成中用做催化劑。三氯化鋁性狀為有強(qiáng)鹽酸氣味，穩(wěn)定性好。三氯化鋁的溶解性好，易溶于水、醇、氯仿、四氯化碳，微溶于苯，主要用作有機(jī)合成中的催化劑，制備鋁有機(jī)化合物以及金屬的煉制。本發(fā)明聚合反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理是由于三氟化硼可以自離子化，BF3自離子化生成正BF2+和相應(yīng)的反離子BF4—，正BF2+能迅速的與單體的雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)，生成碳陽離子活性中心；就可以完成異丁烯的引發(fā)和增長過程。三氯化鋁的機(jī)理與三氟化硼一樣。由于異丁烯帶有兩個推電子基團(tuán)的甲基，當(dāng)親電試劑對異丁烯不斷進(jìn)攻即可實(shí)現(xiàn)。異丁烯與親電試劑加成后形成的叔丁基陽離子較穩(wěn)定，可與碳陽離子活性中心共軛形成分散的正電荷，這樣既可以使親電試劑容易再次進(jìn)攻，提高反應(yīng)活性，又使增長鏈末端比較穩(wěn)定，不容易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移。以BF3(ALCL3與BF3反應(yīng)機(jī)理一致)為例，產(chǎn)生陽離子并與單體的雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)的過程2BF3—BF廣BF4—BF2++BF4—!BF2~C~C—BF4。本發(fā)明聚合反應(yīng)的反應(yīng)條件為使用純的三氟化硼或三氯化鋁作為陽離子催化劑，陽離子增長鏈末端帶有正電荷，容易從單體中奪取質(zhì)子而發(fā)生向單體轉(zhuǎn)移的副反應(yīng)或與溶劑的親核雜質(zhì)反應(yīng)而終止。本發(fā)明所提供的合成聚異丁烯的方法為雙反應(yīng)釜連續(xù)聚合生產(chǎn)，該方法與改進(jìn)前相比，在保持穩(wěn)定分子量的基礎(chǔ)上，降低了反應(yīng)條件，提高了目標(biāo)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率，同時分子量分布變窄，也說明聚合物的強(qiáng)度增加，更加有利于工程上使用。同時，采用的催化劑是可直接從廠家購買的純?nèi)鸹蚣內(nèi)然X，無需另作處理、直接使用，不會出現(xiàn)因催化劑配制不好而導(dǎo)致產(chǎn)品不合格的風(fēng)險；簡化了工藝步驟，縮短了反應(yīng)時間，而且還提高反應(yīng)效率。該發(fā)明提供的用于合成聚異丁烯的裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作使用方便的特點(diǎn)。圖1是本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。用于制備中分子量聚異丁烯的裝置，包括帶有外循環(huán)換熱器的A反應(yīng)釜1與B反應(yīng)釜4，所述A反應(yīng)釜頂部設(shè)有出料口2，B反應(yīng)釜底部設(shè)有進(jìn)料口5，所述的出料口與進(jìn)料口之間通過管道3相連。反應(yīng)前先用干燥的氮?dú)饣虻獨(dú)馔ㄈ雽、B兩反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行干燥。在實(shí)施例1-4中前序準(zhǔn)備工作和使用的設(shè)備均相同。實(shí)施例一在環(huán)己烷溶液中加入含量99.99%的高純度異丁烯，其中異丁烯與環(huán)己烷的反應(yīng)摩爾比為l:2.5，反應(yīng)混合后，用計量泵把混合好的含異丁烯的烴料流輸送到反應(yīng)釜A(反應(yīng)釜A為立式圓柱形高壓釜，帶有夾套，以便通入蒸汽或冷水來加熱或冷卻)中，反應(yīng)物加至A反應(yīng)釜料面一半時停止進(jìn)料。將反應(yīng)釜A內(nèi)物料溫度降至-2(TC后，往反應(yīng)釜A內(nèi)緩慢加入純?nèi)?；純?nèi)鸺尤肓繛楫惗∠┑?%。。再在反應(yīng)釜A內(nèi)繼續(xù)加入上述混合好的含異丁烯的烴料和純?nèi)?，?dāng)A反應(yīng)釜滿釜后，反應(yīng)得到的反應(yīng)物以1300L/h流量輸入從A反應(yīng)釜頂部的出料口依次通過連接管、B反應(yīng)釜的進(jìn)料口后進(jìn)入B反應(yīng)釜內(nèi)；在B反應(yīng)釜內(nèi)以1.3L/h流量緩慢連續(xù)加入純?nèi)?，待反?yīng)物在B反應(yīng)釜內(nèi)連續(xù)反應(yīng)8小時后，得到所需產(chǎn)物。通過取樣檢測A、B兩反應(yīng)釜內(nèi)聚異丁烯的分子量和轉(zhuǎn)化率列表如下表1:為實(shí)施1方法中A、B反應(yīng)釜內(nèi)聚異丁烯的分子量和轉(zhuǎn)化率<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從上表得知，采用雙反應(yīng)釜連續(xù)聚合生產(chǎn)工藝在得到相同恒定分子量的同時，降低了溫度的要求(即反應(yīng)溫度從原來的-50度降至-20度，)，從而降低了對反應(yīng)設(shè)備的要求，節(jié)省了能源；此外，轉(zhuǎn)化率也從原來的50_60%增至85-90%以上，大大地提高了轉(zhuǎn)化率，增加了產(chǎn)量，同時還降低了回收成本；具有顯著地經(jīng)濟(jì)價值。實(shí)施例二在丙烷溶液中加入含量99.99%的高純度異丁烯，其中異丁烯與環(huán)己烷的反應(yīng)摩爾比為l:5，反應(yīng)混合后，用計量泵把混合好的含異丁烯的烴料流輸送到反應(yīng)釜A(反應(yīng)釜A為立式圓柱形高壓釜，帶有夾套，以便通入蒸汽或冷水來加熱或冷卻)中，反應(yīng)物加至A反應(yīng)釜料面一半時停止進(jìn)料。將反應(yīng)釜A內(nèi)物料溫度降至_5°〇后，往反應(yīng)釜八內(nèi)緩慢加入純?nèi)然X；純?nèi)然X加入量為異丁烯的2%。。再在反應(yīng)釜A內(nèi)繼續(xù)加入上述混合好的含異丁烯的烴料和純?nèi)然X，當(dāng)A反應(yīng)釜滿釜后，反應(yīng)得到的反應(yīng)物以1900L/h流量輸入從A反應(yīng)釜頂部的出料口依次通過連接管、B反應(yīng)釜的進(jìn)料口后進(jìn)入B反應(yīng)釜內(nèi)；在B反應(yīng)釜內(nèi)以3.8L/h流量緩慢連續(xù)加入純?nèi)然X，待反應(yīng)物在B反應(yīng)釜內(nèi)連續(xù)反應(yīng)8小時后，得到所需產(chǎn)物。通過取樣檢測A、B兩反應(yīng)釜內(nèi)聚異丁烯的分子量和轉(zhuǎn)化率列表如下表1:為實(shí)施1方法中A、B反應(yīng)釜內(nèi)聚異丁烯的分子量和轉(zhuǎn)化率<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從上表得知，采用雙反應(yīng)釜連續(xù)聚合生產(chǎn)工藝在得到相同恒定分子量的同時，降低了溫度的要求(即反應(yīng)溫度從原來的-30度降至-5度，)，從而降低了對反應(yīng)設(shè)備的要求，節(jié)省了能源；此外，轉(zhuǎn)化率也從原來的50-60%增至85-90%以上，大大地提高了轉(zhuǎn)化率，增加了產(chǎn)量，同時還降低了回收成本；具有顯著地經(jīng)濟(jì)價值。實(shí)施例三在正丁烷溶液中加入含量99.99%的高純度異丁烯，其中異丁烯與正丁烷的反應(yīng)摩爾比為l:3，反應(yīng)混合后，用計量泵把混合好的含異丁烯的烴料流輸送到反應(yīng)釜A(反應(yīng)釜A為立式圓柱形高壓釜，帶有夾套，以便通入蒸汽或冷水來加熱或冷卻)中，反應(yīng)物加至A反應(yīng)釜料面一半時停止進(jìn)料。將反應(yīng)釜A內(nèi)物料溫度降至-l(TC后，往反應(yīng)釜A內(nèi)緩慢加入純?nèi)然X；純?nèi)然X加入量為異丁烯的1.5%。。再在反應(yīng)釜A內(nèi)繼續(xù)加入上述混合好的含異丁烯的烴料和純?nèi)然X，當(dāng)A反應(yīng)釜滿釜后，反應(yīng)得到的反應(yīng)物以1500L/h流量輸入從A反應(yīng)釜頂部的出料口依次通過連接管、B反應(yīng)釜的進(jìn)料口后進(jìn)入B反應(yīng)釜內(nèi)；在B反應(yīng)釜內(nèi)以2L/h流量緩慢連續(xù)加入純?nèi)然X，待反應(yīng)物在B反應(yīng)釜內(nèi)連續(xù)反應(yīng)8小時后，得到所需產(chǎn)物。通過取樣檢測A、B兩反應(yīng)釜內(nèi)聚異丁烯的分子量和轉(zhuǎn)化率列表如下表1:為實(shí)施1方法中A、B反應(yīng)釜內(nèi)聚異丁烯的分子量和轉(zhuǎn)化率<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從上表得知，采用雙反應(yīng)釜連續(xù)聚合生產(chǎn)工藝在得到相同恒定分子量的同時，降低了溫度的要求(即反應(yīng)溫度從原來的-40度降至-10度，)，從而降低了對反應(yīng)設(shè)備的要求，節(jié)省了能源；此外，轉(zhuǎn)化率也從原來的50-60%增至85-90%以上，大大地提高了轉(zhuǎn)化率，增加了產(chǎn)量，同時還降低了回收成本；具有顯著地經(jīng)濟(jì)價值。實(shí)施例四在正己烷溶液中加入含量99.99%的高純度異丁烯，其中異丁烯與正己烷的反應(yīng)摩爾比為l:4，反應(yīng)混合后，用計量泵把混合好的含異丁烯的烴料流輸送到反應(yīng)釜A(反應(yīng)釜A為立式圓柱形高壓釜，帶有夾套，以便通入蒸汽或冷水來加熱或冷卻)中，反應(yīng)物加至A反應(yīng)釜料面一半時停止進(jìn)料。將反應(yīng)釜A內(nèi)物料溫度降至-12t:后，往反應(yīng)釜A內(nèi)緩慢加入純?nèi)然X；純?nèi)然X加入量為異丁烯的1.8%。。再在反應(yīng)釜A內(nèi)繼續(xù)加入上述混合好的含異丁烯的烴料和純?nèi)然X，當(dāng)A反應(yīng)釜滿釜后，反應(yīng)得到的反應(yīng)物以1800L/h流量輸入從A反應(yīng)釜頂部的出料口依次通過連接管、B反應(yīng)釜的進(jìn)料口后進(jìn)入B反應(yīng)釜內(nèi)；在B反應(yīng)釜內(nèi)以3L/h流量緩慢連續(xù)加入純?nèi)然X，待反應(yīng)物在B反應(yīng)釜內(nèi)連續(xù)反應(yīng)8小時后，得到所需產(chǎn)物。通過取樣檢測A、B兩反應(yīng)釜內(nèi)聚異丁烯的分子量和轉(zhuǎn)化率列表如下表1:為實(shí)施1方法中A、B反應(yīng)釜內(nèi)聚異丁烯的分子量和轉(zhuǎn)化率<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從上表得知，采用雙反應(yīng)釜連續(xù)聚合生產(chǎn)工藝在得到相同恒定分子量的同時，降低了溫度的要求(即反應(yīng)溫度從原來的-40度降至-15度，)，從而降低了對反應(yīng)設(shè)備的要求，節(jié)省了能源；此外，轉(zhuǎn)化率也從原來的50_60%增至85-90%以上，大大地提高了轉(zhuǎn)化率，增加了產(chǎn)量，同時還降低了回收成本；具有顯著地經(jīng)濟(jì)價值。權(quán)利要求一種中分子量聚異丁烯的聚合方法，按照如下步驟制備1)在含有2～6個碳原子數(shù)的飽和烷基或環(huán)烷基的溶劑中加入異丁烯，配成原料；2)將上述原料投入到A反應(yīng)釜中，反應(yīng)物加至A反應(yīng)釜料面一半時停止進(jìn)料；3)將A反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度降至-20℃～-5℃后，往A反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入路易斯酸催化劑，路易斯酸催化劑加入的重量是異丁烯的1～2‰；4)維持A反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度，往A反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)加入上述原料和路易斯酸催化劑，當(dāng)A反應(yīng)釜滿釜后，反應(yīng)得到的反應(yīng)物從A反應(yīng)釜頂部的出料口依次通過連接管、B反應(yīng)釜的進(jìn)料口后進(jìn)入B反應(yīng)釜內(nèi)；5)在B反應(yīng)釜內(nèi)緩慢連續(xù)加入路易斯酸催化劑，路易斯酸催化劑加入量為異丁烯的1～2‰；6)反應(yīng)物在B反應(yīng)釜內(nèi)連續(xù)反應(yīng)8小時后，得到所需產(chǎn)物。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，其特征在于步驟(1)中，所述的反應(yīng)溶劑為丙烷、環(huán)己烷、正丁烷、正己烷中的任意一種。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，其特征在于步驟(1)中，所述的聚丁烯與溶劑的摩爾比為24:10。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，其特征在于步驟(3)中，所述的路易斯酸催化劑為三氯化鋁或三氟化硼。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，其特征在于步驟(4)中，所述反應(yīng)物進(jìn)入B反應(yīng)釜內(nèi)的流速為13001900L/H。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，其特征在于步驟(5)中，所述的B反應(yīng)釜內(nèi)加入的路易斯酸催化劑的流速為1.33.8千克/小時。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，其特征在于反應(yīng)前先用干燥的惰性氣體將A、B兩反應(yīng)釜干燥。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中分子量聚異丁烯的聚合方法，其特征在于所述的惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?.一種用于制備權(quán)利要求1所述的中分子量聚異丁烯的裝置，特征在于包括帶有外循環(huán)換熱器的A反應(yīng)釜(1)與B反應(yīng)釜(5)，所述A反應(yīng)釜頂部設(shè)有出料口(2)，B反應(yīng)釜底部設(shè)有進(jìn)料口(4)，所述的出料口與進(jìn)料口之間通過管道(3)相連。全文摘要本發(fā)明涉及一種聚合物的制備方法，具體是一種中分子量聚異丁烯聚合物的制備方法。本發(fā)明提供一種異丁烯的聚合方法應(yīng)具有生產(chǎn)工藝簡單、使用安全、轉(zhuǎn)化率高、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，且制備得到的最終產(chǎn)物質(zhì)量優(yōu)良。該聚合方法，按照如下步驟制備1)在飽和烷基或環(huán)烷基的溶劑中加入異丁烯，配成原料；2)將原料投入到A反應(yīng)釜中，反應(yīng)物加至A反應(yīng)釜料面一半時停止進(jìn)料；3)往A反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入路易斯酸催化劑；4)往A反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)加入原料和路易斯酸催化劑，當(dāng)A反應(yīng)釜滿釜后，反應(yīng)物從A反應(yīng)釜頂部的出料口進(jìn)入B反應(yīng)釜內(nèi)；5)在B反應(yīng)釜內(nèi)緩慢連續(xù)加入路易斯酸催化劑連續(xù)反應(yīng)8小時后，得到所需產(chǎn)物。文檔編號C08F2/01GK101792502SQ200910156908公開日2010年8月4日申請日期2009年12月24日優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日發(fā)明者孟安,盛金田申請人:浙江順達(dá)新材料股份有限公司