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摘要：本文围绕乙丙橡胶催化剂以及生产工艺进行了探讨，概述了烯烃聚合催化剂的发展历程，论述了茂金属催化剂的工业应用以及第四单体进入乙丙弹性体的应用趋势，分析了乙丙橡胶工业生产工艺，供相关人士参考。
关键词：乙丙橡胶；催化剂；生产工艺
1引言
乙丙橡胶是一种重要的工业材料，属于合成橡胶品种的一个类别，它具有良好的化学稳定性、具有优异的耐低温性、耐热性以及介电性能，因而在建筑、汽车等多个行业有着越来越广泛的应用。据统计，全球市场对乙丙橡胶的需求量正在呈现稳步增长，年度增长率在4%～5%。随着新能源汽车等新型产业的兴起，可以遇见在未来一段时期内，乙丙橡胶产业的发展势头良好。在乙丙橡胶的生产过程中催化剂有着十分重要的地位，催化剂的种类和性能直接关系到乙丙橡胶产品的质量和性能，可以说在现阶段催化剂技术水平是乙丙橡胶产业技术水平的重要代表。
2烯烃聚合催化剂的发展
烯烃聚合催化剂的发展经历了多个历程，由最初的V-AI催化体系经历了载体型催化剂、茂金属催化剂、非茂单活性中心催化剂等多个阶段。
V-AI催化体系是由过渡金属钒化合物和有机金属铝化合物所构成的催化体系。载体型催化剂的最初原型是Ziegler-Natta型催化剂，是由主催化剂和助催化剂构成的催化体系，如Ti-Al、V-Al、Ti/V-Al等催化剂体系等。催化剂的活性主要受到载体络合物构成及构成含量的影响。茂金属催化剂是一种较为成熟的现代乙丙橡胶催化剂，也是目前乙丙橡胶产业生产催化剂的主流代表之一。最初的茂金属催化剂是利用锆、钛等过渡金属与环状不饱和基团配位形成的有机化合物，随着茂金属催化剂技术发展，催化剂的结构也越来越多样化，形成了普通型、限定几何型以及载体型等多种催化剂结构形式，而且茂金属催化剂也更多地与其他助催化剂结合来使用，如茂金属催化剂与甲基铝恶烷结合构成催化体系。由于甲基铝恶烷的成本较高因此越来越多大非甲基铝恶烷助催化剂应运而生，如新型的非茂配体钛漯河五茂金属催化剂等，不仅使成本降低，同时在催化效率和单体转化率上也有更优异的表现。非茂单活性中心催化剂是一种结构类似于茂金属催化剂，但是却具有更高的选择性和活性的乙丙橡胶催化剂，目前国外厂家的研究更多，如荷兰DSM公司、日本的JSR公司等。
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3茂金属催化剂的工业应用
作为乙丙橡胶催化剂的主流代表，茂金属催化剂在工业上的应用也越来越普遍。最初进入工业领域的一批生产商是上世纪90年代美国的Du Pont-Dow Elastomers公司和埃克森公司，在茂金属催化剂的生产技术方面拥有深厚的技术经验。Du Pont-Dow Elastomers公司与1997年开始茂金属催化剂的产业化生产，生产装置为mEPDM装置，年生产能力为9000吨。本世纪初，Du Pont-Dow Elastomers公司在茂金属催化剂技术的基础上与气相法聚合技术成功融合在一起，生产出了新一代的乙丙橡胶MG产品，使茂金属催化剂的产业化应用又上了新台阶。自此茂金属催化剂的工业应用进入快速发展的阶段，为乙丙橡胶产业发展提供了有力的技术支撑。
4第四单体进入乙丙弹性体
茂金属催化剂的普遍应用为第四单体进入乙丙弹性体提供了重要基础。随着市场对乙丙橡胶性能的不断提升，除了加入第三单体外，在乙丙橡胶的生产过程中也开始引入第四种单体来进一步优化提升产品的性能。比如加入1，4-HD、DCPD、1，7-辛二烯、5-乙烯基-2降冰片烯等，在乙丙橡胶产品性能上不仅拥有良好的传统性能，同时也表现出产品的独特性能，使乙丙橡胶产品的性能向着越来越综合化，多功能化的方向发展，更好地满足了市场的需求。
5乙丙橡胶工业生产工艺分析
（一）双峰分布生产工艺
双峰分布生产工艺包含了催化剂体系生产同时也包含了其他过程工艺，该种生产工艺由于可以产生较窄的低分子质量分布区间，而且各类低分子质量分布含量较低，因此可以较好地实现乙丙橡胶良好的物理机械性能，尤其是在产品的流动性和发泡率方面表现较佳。在生产过程中主要采用两种方法，一种是生产装置为两个串联的反应器，由于两个反应器中反应条件的不同在后一个反应器中得到双峰分布的乙丙橡胶产品。另一种方法是采用单反应器借助催化体系来完成双峰分布的生产工艺。在单反应器生产工艺中，采用双釜并联的形式，对两个反应釜的产物进行合理掺混从而制得双峰乙丙橡胶产品。由于双反应器的生产工艺设备投入成本更高且操作流程更为复杂，在乙丙橡胶产品的性能表现上也略逊于单反应器产品，因此在实际应用过程中，双反应器逐渐被单反应器所取代。单反应器的典型生产厂商如美国的埃克森公司、尤尼洛伊尔公司等。
（二）长链支化生产工艺
长链支化生产工艺是在乙丙橡胶产品中引入支化长链的生产工艺技术，是近年来乙丙橡胶生产技术的一个新的方向。由于分子链对产品的分子质量有着直接的影响，因此通过引入支化分子长链可以可以改变产品的机构，提高乙丙橡胶性能及其加工性能。在该生产工艺中一个重要的技术参数是支化度参数，目前围绕支化度的研究主要集中在ENB-EPDM聚合物，这种聚合物的支化长链可以被有效的控制，因此得到的乙丙橡胶产品拥有相同的支化度，可以使乙丙橡胶具有特殊的性能。该生产工艺虽然可以有效改善传统乙丙橡胶支链长短不一的情况，但是在生产过程中一旦控制不好支链分子的加入往往会导致产品的支化度较高，支链较长，这就为支链之间的缠绕聚集埋下了隐患，一旦处理不当则产品的流动性降低，使性能变差，因此对于生产工艺技术提出了更高的要求，尤其是找到有效破除长链之间缠绕的好办法，这也是未来技术研究的重点之一。
6结语
未来，乙丙橡胶产业的发展不仅在于催化剂技术水平的提升，同时也依托生产工艺的优化，随着科技的快速更迭，乙丙橡胶性能也越来越优异，生产的效率也将越来越高。
参考文献：
[1]合成橡胶工业手册（第2版），赵旭涛，刘大华，北京：化学工业出版社，2006
[2]乙丙橡胶应用技术，唐斌，李晓强，王进文，北京：化学工业出版社，2005
论文作者:陶弦
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/17
标签：催化剂论文; 乙丙橡胶论文; 金属论文; 生产工艺论文; 性能论文; 反应器论文; 产品论文; 《防护工程》2018年第26期论文;