Способ регулирования пласто-эластических характеристик полиизопрена

Способ регулирования пласто-эластических характеристик полиизопрена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ Ш1АСТО-ЭЛАСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИИЗОПРЕНА в процессе его получения растворной полимеризацией изопрена путем изменения расхода регулятора молекулярной массы и/или расхода катализатора и/или температуры в зоне полимеризации в зависимости от средней молекулярной массы полимера, отличающийся тем, что, с целью повьппения точцости стабилизации, пластичности и повышения прочности полиизопрена, измеряют содержащие гельфракции в полимере и при его увеличении уменьшают среднюю молекулярную массу полимера, а при его уменьшении увеличивают среднюю молекулярную массу. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что уменьшение средней молекулярной массы осуществляют увеличением расхода регулятора молекулярной массы и/или увеличением расхода катализатора, и/или повьшением температуры в зоне полимеризации. 3.Способ по п. 2, отличающийся тем, что увеличение средней молекулярной массы осуществляют уменьшением расхода регулятора молекулярной массы и/или уменьшением расхода катализатора, и/или понижением to .температуры в зоне полимеризации. 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ВИ ЛФТЮ

РЕСПУБЛИК

„Я0„„1100278

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫЛИ (21) 3558536/23-05 (22) 01.03.83 (4 6) 30.06.84. Бюл. В 24 (72) С.А.Будер, В.М.Воронов, И.В.Гармонов, В.В.Елфимов, Д.П.Емельянов, В.Г.Жакова, Н.Ф.Ковалев, М.Б.Копылов, В.А.Кормер, Т.Д.Кудряшова, В.Я.Луканичева, Г.А.Майоров, Л.В.Масагутова, Х.В.Мустафин, Н.С.Николаева, И.В.Новоселова, E.Ë.0ñîâñêèé, В.А.Сапронов, Г.З.Сахапов, В.В.Солодский, Н.И.Троицкая, Ю.Н.Туйбарсов, В.М.Харламов, Е.А.Цыганов и А.Г.Шварц (53) 66.012-52(088.8) (5á) 1. Авторское свидетельство СССР

N 533603, кл. С 08 F 136/08, 1974.

2, Авторское свидетельство СССР

В 773048, кл. С 08 F 136/04,,1978.

3. Авторское свидетельством СССР

9 530034, кл. С 08 F 136/04, 1974 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПЛАСТО-ЭЛАСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПОЛИИЗОПРЕНА в процессе его получения растворной полимеризацией

3459 С 08 F 136/08 G 05 D 27/00 изопрена путем изменения расхода регулятора молекулярной массы и/или расхода катализатора и/или температуры в зоне полимеризации в зависимости от средней молекулярной массы полимера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, пластичности и повышения прочности полиизопрена, измеряют содержащие гельфракции в полимере и при его увеличении уменьшают среднюю молекулярную массу полимера, а при его уменьшении увеличивают среднюю молекулярную массу.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что уменьшение сред- д ней молекулярной массы осуществляют е увеличением расхода регулятора молекулярной массы и/или увеличением расхода катализатора, и/или повышением - % температуры в зоне полимеризации.

3. Способ по п. 2, о т л и ч а ю— шийся тем, что увеличение средней молекулярной массы осуществляют уменьшением расхода регулятора моле- (, ;) кулярной массы и/или уменьшением расхода катализатора, и/или понижением ,температуры в зоне полимеризации.

0278 2 массы осуществляют уменьшением расО хода регулятора молекулярной массы и/или уменьшением расхода катализатора и/или понижением температуры в зоне полимериэации.

1 110

Изобретение относится к способам регулирования качества полйизопрена в процессе его получения растворной полимеризацией изопрена и может быть использовано в производстве синтетического каучука СКИ-3 в нефтехимической промышленности.

Известен способ регулирования пласто-эластических характеристик лолиизопрена в процессе его получения растворной полимеризацией путем изменения соотношения компонентов катализатора по изменению производ" ной от температуры в зоне реакции по расходу алюминиевого компонента 513.

Недостаток этого способа заключается в том, что при изменении соотношения компонентов A3./Ti относительно эквимолярного соотношения нарушается макроструктура полимера, а именно при соотношении А1/Ti>1 образуются олигомеры, а при соотношении А1/Ti(1 растет содержание гель-фракции. В результате этого точность стабилизации пласто-эластических характеристик полиизопрена недостаточна. При стабилизации одного параметра, например, вязкости по Муни, дестабилизируются другие параметры, например пластичность.

За счет появления структурной неоднородности снижается прочность при растяжении.

Известен способ регулирования пластно-эластических характеристик полиизопрена в процессе его получения растворной полимеризацией изопрена путем регулирования молекулярномассового распределения изменением расхода регулятора молекулярной массы, температуры в зоне полимеризации и расхода катализатора в зависимости от весового содержания высокомолекулярной, низкомолекулярной и среднемолекулярной фракций полиизопрена 123.

Однако этот спосЬб не позволяет с достаточной точностью стабилизировать пластичность полииэопрена и получать высокую прочность при растяжении, так как пластичность и прочI ность зависят не только от молекулярно-массового распределения, но н от средней молекулярной массы полимера.

Кроме того, недостатком известного способа является сложность аппаратурного оформления и длительность опре-. деления молекулярно-массового распре5

ФО

45 деления, что затрудняет управление процессом по этому цараметру.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и базовым

:объектом является способ .регулирования пласто-эластичных характеристик полиизопрена в процессе его получения растворной полимеризацией изопрена путем изменения расхода pery" лятора молекулярной массы и/или расхода катализатора и/или темпера туры в зоне полимеризации в зависимости от средней молекулярной массы полимера Г3 1.

Этот способ также не позволяет с достаточной точностью стабилизировать пластичность полиизопрена н достичь высокой прочности при растяжении, так как на эти величины, как было установлено, существенно влияет содержание гель-фракции в полиизопрене.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации пластичности и повышение прочности полиизопрена.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования пласто-эластических характеристик полиизопрена в процессе его получения растворной полимец(Мзацией изопрена путем изменения расхода регулятора молекулярной массы и/или расхода катализатора и/нли температуры в зоне полимеризации в зависимости от средней молекулярной массы полимера измеряют содержание гельфракции и при его увеличении уменьшают среднюю молекулярную массу полимера, а при его уменьшении увеличивают среднюю молекулярную массу.

При этом уменьшение средней молекулярной массы. осуществляют увеличением расхода регулятьра молекулярной массы и/нли увеличением расхода катализатора и/или повышением температуры в зоне полимеризации.

Увеличение средней молекулярной

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа.

Схема содержит реакторы 1 и 2 полимеризации, холодильник 3 для шнх-

1100278 дующих действий или их совместным использованием: уменьшением расхода хладагента клапаном 8 в холодильнике шихты, уменьшением расхода хладагента клапаном 9 в рубашке реакторов 1 и 2, увеличением расхода катализатора клапаном 1 1, увеличением расхода регулятора молекулярной мас- сы клапаном 10. При уменьшении содержания гель-фракции управляющие воздействия заменяются на противоположные.

Выбор того или иного управляющего воздействия или их совокупности может определяться экономическими причинами, например стоимостью катализатора при увеличении его расхода или дефицитностью, например, хладагента в летнее время. Средняя молекулярная масса определяется по характеристической вязкости методом . светорассеяния, гель-хроматографом или, любым другим известным способом.

В качестве стабилизируемого качественного параметра полиизопрена может быть использована не только пластичность, но и другая пластоэластическая характеристика, например вязкость по Муни.

Пример 1. Регулирование пласто-эластических характеристик полизопрена осуществляют на действующем производстве полииэопрена. ,Среднюю молекулярную массу полимера измеряют через каждые 2 ч по характеристической вязкости с помощью измерителя — вискозиметра 13. Нагрузка по шихте составляет 100 т/ч при концентрации иэопрена в шихте

13 мас. %. Расход регулятора молекулярной массы и расход катализатора сохраняют постоянными 0 09 нм /г и 0,37% на мономер соответствейно, регулирование средней молекулярной массы осуществляют только путем изменения температуры в зоне полимеризации расходом хладагента в холодильнике шихты. Расход хладагента в рубашках реакторов сохраняют постоянным (130 л/мин).

Параметры процесса полимеризации и полученного полиизопрена приведены в табл. 1 1 ты, иэмерителй 4-7 расходов хладаген. та в холодильнике шихты, хладагента в рубашке реакторов, регулятора молекулярной массы и ка ализатора соответственно, клапаны 8-11 расходов хладагента в холодильнике шихты, хладагента в рубашке реакторов, регулятора молекулярной массы и- катализатора соответственно, измерители 12 и 13 содержания гель-фракции и средней молекулярной массы зольфракции соответственно, управляющую электронно-вычислительную машину (УВИ) 14 и измеритель 15 температуры в зоне полимеризации.

Схема работает следующим образом.

Ю

В реактор 1, предварительно пройдя холодильник 3, подается шихта— раствор нзопрена в изопентане — и катализатор, состоящий из титанового и алюминиевого компонента. Процесс полимеризации заканчивается в реакторе: 2, на выходе из которого измеряется содержание гель-фракции измерителем 12 и средней молекулярной массы золь-фракции измерителем 13. Сигналы о содержании гель-фракции с измерителя 12 и средней молекулярной массе золь-фракции с измерителя 13 подаются в УВИ 14, куда поступает также информация с измерителей 4-7 расходов хладагента в холодильнике шихты, хладагента в рубашке реакторов, регулятора молекулярной массы, 35 катализатора соответственно и измерителя 15 температуры. Эта информа.ция обрабатывается в УВМ 14 и выдае гся сигнал на регулирующие клапаны 8-11 расходов хладагента в холо- 40 дильнике шихты, хладагента в рубаш- о ке реакторов, регулятора молекулярной массы и катализатора соответственно.

При изменении состава и концентрации примесей в шихте и катализаторе 45

I содержание гель-фракции изменяется.

Соответственно изменяется задаваемое значение средней молекулярной массы.

Например, при увеличении содержания гель-фракции УВИ 14 выдается зада- 50 ние на снижение средней молекулярной массы, что достигается одним из сле1100278

Т а б л и ц а

Температура шйхты, ОС

Характеристическая вязкость, г/дл

Прочность, кг/см, при .С

Содержание гельфракции, %

Пластичность

Темпе» ратура в 1 реакторе, OC

Расход хладагента, л/мин

100

250

0,35 340

4,30

154

4,7

291

260

0,34

5,2

3,97

137

228

0.34 287

0,34 290

0,35 275

5,6

110

3,86

3,55

6,1

3,73

204

5,7

107

0,005

Таблица 2 рочность, кг/см, ри С

Содержание гель-фракции, %

Пластичность

Характеристическая вязкость, r/ ë

Расход регулятора молекулярной массы, нмзlт

3 100

239 °

0,36 295

3,85

5,5

0,36 296

243

3,91

0,09

0,37 294

0,37 307

0,36 345

226

4,52

4,7

0,08

240

4,92

4,0

0,06

5 11

2.1

0,365

Средние значения пласто-эластических характеристик полиизопрена составляют: 25

Пластичность 0,345

Среднее квадратичное отклонение по пластичности

Прочность, кг/см, 30 при С

23 296,6

100 231 4

Пример 2. Регулирование пласто эластических характеристик полиСредние значения пласто-эластических характеристик составляют: изопрена осуществляют так же как в примере 1 но в качестве регулирующего воздействия используют измене ние расхода регулятора молекулярной массы. Температуру в зоне полимеризации и расход катализатора поддерживают на постоянном уровне 35 С. и 0,37% на . мономер соответственно.

Параметры процесса полимеризации и полученного полиизопрена приведены в табл. 2.

Пластичность

Среднее квадратичное

100278

8 регулирующего воздействия используют изменение расхода катализатора.

Температуру в зоне полимериэации и расход регулятора молекулярной массы поддерживают на постоянном уровйе 35 C и 0,09 нм /т соответственно.

Параметры процесса полимериэации и полученного полииэопрена приведе1О ны в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Ю

Содержание гель-фракции, %

Расход катализатора, % на мономер

Пластичность

Характеристическая вязкость, г/дл рочность, г/см при С

3 100

0,31

290

0,34

320

5,27

347 О, 35

258

5,10

1,8

0,33

0,37

0,34

243

5,04

239

2,9

0 45

3,47

6,3

0,34

361

237

244

0,51

6,7

0,35

290

3,51

Средние значения.пласто-эластических характеристик составляют:

Пластичность 0,340

Среднее квадратичное отклонение по пластичности 0,005

Поочность, кг/см, при С

23 337,4

100 254,4

Пример 4 (контрольный).

Регулирование пласто-эластических характеристик полиизопрена осуществ ляют на том же производстве, что и 45 в примерах 1-3 по известному способу f33.

Регулируемое значение средней молекулярной массы задают в пределах (по характеристической вязкости)50

4,30-5,00 г/дл. При изменении средней молекулярной массы в этих пределах стабилизируют расход регулятора молекулярной массы клапаном 10 на имеющемся в этот момент уровне

40 отклонение по пластйчности 0,005

Прочность, кг/см, при С

23 307,4

100 240,0

Пример 3. Регулирование пласто-эластических характеристик полиизопрена осуществляют так же как в примерах 1 и 2, но в качестве и температуру в зоне полимеризации расходом хладагента в холодильнике 3 шихты с помощью клапана 8, а расход катализатора регулируют клапаном 11 в зависимости от величины конверсии, измеряемой по сухому остатку, и поддерживают таким образом значение величины сухого остатка 10,5%. При выходе значения средней молекулярной массы за верхний заданный предел в качестве регулирующего воздействия используют температуру в зоне полимеризации, которую изменяют путем изменения расхода хладагента клапаном 8. При выходе значения величины средней молекулярной массы за нижний предел в качестве регулирующего воздействия используют изменение расхода регулятора молекулярной массы, осуществляемое клапаном 1О.

Данные по процессу полимеризации и свойствам получаемого полиизопрена приведены в табл. 4.

1100278

Таблица4

Прочность, кг/см, при С

Пластич" ность

Характеристическая вязкость, г/дл

Расход регулято ра молекулярной массы, нм /т

Температура в 1 реакторе, С сход талитора, В М ММ 23 100

0,08

0,37

0,36

283

220

212 35

0,35

4 ° 93

0,08

0,36

280

0,08

0,34

5,12

275

0,33

215

5,05

0,08

0 ° 34

211

0,32

271

0,31

4,87

0,34

0,08

273

213

0,08

286

0 34

0,29

224

0,28

287

0,34.

0,08

4,07

224

4,22

0,02

0,34

О, 29

287

228

0,34

4,27

0,02

0,31

280

221

0,02

213

44 4,31

0,34

0,32

273

0 ° 36

0,06

4,56

0,38

264

203

0,35, .37

4,75

0 34

0,09

275

215

0,09

4,61

0,33 0,37

269

207

210 .

0,36

0,11

4,82

0,30

271

264

4,70

202

0,13

0,30

0,36

Средние значения пласто-эластичес-, ких характеристик составляют;

Пластичность 0,330 45

Среднее квадратичное отклонение по пластичности 0,034

Прочность, кг/см, при С 50

23 275,9

100 214,5.

Как видно иэ представленных данных, предлагаемый способ позволяет повысить точность стабилизации пластичности и повысить прочность полимера.

Таким образом, благодаря измевению содержания гель-фракции в полиизопрене и при его увеличении уменьшению средней молекулярной массы, а при его умейьшении увеличению средней молекулярной массы достигается положительный эффект -. повышения точности стабилизации пластичности и прочности полиизопрена. Ходимость шин при этом увеличивается на 2Х.

1100278

Составитель В.Шувалов

Редактор Н.Киштулинец Техред Т. Дубинчак Корректор B.Бутяга

Заказ 4539/22 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб.. д. 4/5

Филиал ЛПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная. 4