Способ регулирования пласто-эластических характеристик полиизопрена Советский патент 1984 года по МПК C08F136/08 G05D27/00 

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 полиизопрена в процессе его получения растворной полимеризацией путем изменения соотношения компонентов катализатора по изменению производной от температуры в зоне реакции по расходу алюминиевого компонента Ci:.

Недостаток этого способа заключается в том, чтр при изменении соотношения компонентов Al/Ti относительно эквимолярного соотношения нарушается макроструктура полимера а именно при соотношении Al/Ti 1 образуются олигомеры, а при соотношении А1/ТК1 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 распределен изменением расхода регулятора молекулярной мас сы, температуры в зоне полимеризации и расхода катализатора в зависимости от весового содержания высокомолекулярной, низкомолекулярной и среднемолекулярной фракций полиизопрена t23.

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

Кроме того, недостатком известног способа является сложность аппаратурного оформления и длительность определения молекулярно-массового распределения, что затрудняет управление процессом по этому параметру.

Наиболее близким к предлагаемому по техничес сой сущности и базовым объектом является способ регулирования пласто-эластичных 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 о.т средней молекулярной массы полимера СЭ.

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

Цель изобретения - повьшение точности стабилизации пластичности и повышение прочности полиизопрена.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования пласто-эластических характеристик полиизопрена в процессе его по0 лучения растворной полимец гзацией изопрена путем изменения расхода регулятора молекулярной массы и/или расхода катализатора и/ипи 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 регулятора молекулярной массы и/или увеличением расхода катае лизатора и/или Повьш1ением температуры в зоне полимеризации.

Увеличение средней молекулярной массы осуществляют уменьшением расхода регулятора молекулярной массы и/или уменьшением расхода катализатора и/или понижением температуры в зоне полимеризахши.

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа.

Схема содержит реакторы 1 и 2 полимеризации, холодильник 3 для ших ты, измерителе 4-7 расходов хладаген та в холодильнике шихты, хладагента в рубашке реакторов, регулятора моле кулярной массы и катализатора 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 (УВМ) 14 и измеритель 15 температуры в зоне полимеризации. Схема работает следующим образом. В р.еактор 1, предварительно пройдя холодильник 3, подается шихта раствор изопрена в изопентане - и катализатор, состоящий из титанового и алюминиевого компонента. Процесс полимеризации заканчивается в реакто ре 2, на выходе из которого измеряе ся содержание гель-фракции измерителем 12 и средней молекулярной мас сы золь-фракции измерителем 13. Сиг налы о содержании гель-фракции с из мерителя 12 и средней молекулярной массе золь-фракции с измерителя 13 подаются в УВМ 14, куда поступает также информация с измерителей 4-7 расходов хладагента в холодильнике шихты, хладагента в рубашке реакторов, регулятора молекулярной массы, катализатора соответственно и измерителя 15 температуры. Эта информация обрабатывается в УВМ 14 и вьщае гся сигнал на регулирующие клапаны 8-11 расходов хладагента в холодильнике шихты, хладагента в рубашке реакторов, регулятора молекулярн массы и катализатора соответственно При изменении состава и концентрации примесей в шихте и катализаторе содержание гель-фракции изменяется. Соответственно изменяется задаваемо значение средней молекулярной массы Например, при увеличении содержания гель-фракции УВМ 14 выдается задание на снижение средней молекулярно массы, что достигается одним из сле 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 11 , увеличением расхода регулятора молекулярной массы 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 и:пи 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. П р и м е р 1. Регулирование пласто-эластических характеристик полизопрена осуществляют на действующем производстве полиизопрена. 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 изопрена в шихте 13 мае. %. Расход регулятора молекулярной массы и расход катализатора сохраняют постоянными Оу09 им/г и 0,37% на мономер соответственно, а регулирование средней молекулярной массы осуществляют только путем изменения температуры в зоне полимеризации расзСЮдом хладагента в холодильнике шихты. Расход хладагента в рубашках реакторов сохраняют постоянным (130 л/мин). Параметры процесса полимеризации и полученного полиизопрена приведены в табл. 1

Таблица 1

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

Средние значения пласто-эластических характеристик полиизопрена составляют;25Пластичность 0,345 Среднее квадратичное отклонение по пластичности 0,005 Прочность, кг/см, 30 при °С

23296,6

100231,4

П р и м е р 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 изменение расхода регулятора молекулярной массы. Температуру в зоне полимеризации и расход катализатора поддерживают на постоянном уровне и 0,37% на мономер соответственно.

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

Таблица2

Пластичность 0,365 Среднее квадратичное

отклонение по пластичности0,005 Прочность, кг/см, при °С

23307,4

100240,0

Пример 3. Регулирование пласто-эластических характеристик полиизопрена осуществляют так же как в примерах 1 и 2, но в качест Средние значения пласто-эластических характеристик составляют: Пластичность 0,340 Среднее квадратичное отклонение по пластичности0,005 J Поочность, кг/см, . при С ,4 100- 254,4 П р и м е р 4 (контрольный). Регулирование пласто-эластических характеристик полиизопрена осущест ляют на том же производстве, что и в примерах 1-3 по известному спосо бу 31. Регулируемое значение средней молекулярной массы задают в пределах (по характеристической вязкост 4,30-5,00 г/дл. При изменении сред ней молекулярной массы в этих пре делах стабилизируют расход регуля ра молекулярной массы клапаном 10 на имеющемся в этот момент уровне

регулирующего воздействия используют изменение расхода катализатора. Температуру в зоне полимеризации и расход регулятора молекулярной массы поддерживают на постоянном уровне ЗЗС и 0,09 им/т соответственно.

Параметры процесса полимеризации и полученного полиизопрена приведены в табл. 3.

ТаблицаЗ 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 10. Данные по процессу полимеризации и свойствам получаемого полиизопрена приведены в табл. 4.

Средние значения гшасто-эластиче ких характеристик составляют:

Пластичность0,330

Среднее квадратичное отклонение по пластичности0,034 Прочность кг/см при °С 23 275,9 100 214,5 Как видно из представленных данных, предлагаемый способ позволяет повысить точность стабилизации

Таблица4

пластичности и повысить прочность полимера.

Таким образом, благодаря измерению содержания гель-фракции в полиизопрене и при его увеличении уменьшению среднейрмолекулярной массы, а при его уменьшении увеличению средней молекулярной массы достигается положительный зффект - повьшения точности стабилизации пластичности и прочности полиизопрена. Ходимость шин при этом увеличивается на 2%.