新疆天利高新石化股份有限公司 新疆独山子 833699
摘 要：凝胶是丁二烯橡胶在聚合反应时伴随的副反应，凝胶含量高低影响到丁二烯橡胶（BR9000）的质量性能，可危及到轮胎加工性能与轮胎制品质量。因此降低丁二烯橡胶中凝胶含量，对丁二烯橡胶意义重大。结合本厂生产过程中实践经验及通过技术攻关，分析凝胶含量生产的原因，提出如何控制好凝胶含量，保证产品质量。
关键词：丁二烯橡胶 凝胶含量 搅拌转速
引 言
新疆蓝德精细石油化工股份有限公司顺丁橡胶装置，使用30.7m3的三釜串联聚合生产，首、中釜搅拌转速为35RPM，末釜搅拌转速为24 RPM。在合理的Al-Ni-B配比范围内，严格控制首釜底部反应温度66~68℃、反应压力0.35~0.4mPa进行聚合反应，生成的胶液中，凝胶含量在0.9~1.1%，为确保产品质量合格，本装置投入大量的精力解决凝胶含量。
1系统介绍
凝胶是橡胶中线型分子经交联后形成网状结构的不溶性凝胶。凝胶是一种特殊的分散体系，其中胶体颗粒或高聚物分子间相互连接，搭城架子，形成空气网状结构，液体或气体充满在结构空隙中。从外表看，它成固体状或半固体状，有弹性。
1.1凝胶产生的原因
1.1.1 聚合搅拌混合效果差产生的影响
丁二烯橡胶对于30m3的大釜来说，首釜、中釜搅拌转速为35RPM，末釜搅拌转速为24 RPM。反应物料在聚合釜内搅拌效果差，尤其表现为：开车初始在催化剂注入量多，用高浓度单体丁二烯引发时，由于搅拌混合不均，存在局部反应，产生大量凝胶包，粘附在釜壁及胶液线上形成挂胶，影响到装置长周期运行。
1.1.2 硼剂配方与凝胶的关系
本装置镍系顺丁橡胶生产采用Al-Ni陈化、稀B单加。此体系的特点是催化剂活性高、稳定性好，聚合速度快且易于控制，制得的顺丁橡胶中顺式-1,4的含量可达97%左右，产品质量均称，硫化橡胶的综合物理机械性能好，且相对分子质量容易控制，相对分子质量分布也较宽，加工性能好，冷流倾向也较小。
由表3可以看出：在油丁比不变时，当硼稀释油量＜800 L/h时，凝胶含量较高；当硼稀释油量在1200 L/h时，凝胶含量最低，效果最好。证明了在此状态下，硼剂在聚合釜内分散效果最好，形成较高的催化剂活性。若将硼稀释油量提高＞1200L/h时，聚合反应温度下降。
由于三氟化硼乙醚络合物与水作用生成HF和白色固体硼酸，与金属有机化合物作用生成烷基硼（BR3）。HF为强酸，因对金属具有强腐蚀性，故也具有亲金属性，若分散不好，三氟化硼乙醚络合物粘附与设备釜壁上，釜内物料在聚合反应时，因三氟化硼乙醚络合物的浓度高，会生成凝胶包或凝胶团，而凝胶包或凝胶团不断恶化，会造成聚合釜内凝胶持续增加，使聚合釜内反应物料即使在搅拌作用下不能混合均匀，此时大量的凝胶包或凝胶团在搅拌桨叶上抱团，凝胶量持续大增，影响到聚合釜测温、测压元件因挂胶失灵，缩短了聚合生产周期。
2凝胶的危害
（1）易产生挂胶。顺丁橡胶生产过程中有凝胶后将产生挂胶，会造成聚合釜及胶液线上挂胶：聚合釜挂胶时，聚合搅拌功率增加，搅拌电流也相应增大。严重时搅拌超保护电流后直接停搅拌，聚合首釜易发生爆聚；胶液线上挂胶严重时，会造成胶液线内径通道变小，胶液流通不畅，将釜压憋高或超压。
（2）造成产品的挥发分高。凝胶结构为网状结构，其内部的液体或气体充满在结构空隙中，在水析凝聚过程中不一定能将凝胶包中的液体全部脱除，造成后处理的胶粒发粘、易结成胶粒团，造成成品胶中挥发分高。
（3）影响橡胶制品质量。由于凝胶的存在，橡胶制品在加工过程中使配合剂分散不良，降低硫化橡胶的强度。影响加工性能，会使胶料表面粗糙，边缘不规整，自粘性差。
3 结论
（1）聚合搅拌转速低，首釜在引发反应时，将釜内物料搅拌不均，发生局部反应，生成大量凝胶。提高聚合搅拌，使反应物料充分混合，不存在局部反应，可降低凝胶生成。
（2）选择最优的硼剂配方，形成较高的催化剂活性，尽量减少釜内多余的硼剂量，既避免了因硼剂多对设备的腐蚀，又降低了凝胶的生成。
（3）调整合适的硼稀释油量，使注入聚合釜内的硼剂完全、均匀的分散，与Al-Ni陈化液反应生成活性中心，在降低凝胶的同时，提高了聚合转化率。
参考文献：
[1]周原，顺丁橡胶装置操作工，北京：中国石化出版社，2007
[2]刘俊群，顺丁橡胶生产过程中凝胶生产的原因及控制
[3]蓝德精细石油化工股份有限公司顺丁橡胶厂操作规程
论文作者:李涛,黄超
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/21
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