专利名称：：中分子量聚异丁烯的聚合方法及装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种聚合物的制备方法，具体是一种中分子量聚异丁烯聚合物的制备方法；本发明还涉及一种用于制备中分子量聚异丁烯的装置。
背景技术：
：众所周知，中分子量聚异丁烯产品是20世纪初才逐渐被人们研究发现的，而大规模的生产则开始于近半个世纪以来的德国、美国企业界。国内中分子量聚异丁烯产品的起步相对较晚，且生产厂家也很少。中分子量聚异丁烯的用途相当广泛，既可以用于工业再生产，也可以作为添加剂广泛用于食品、医药、化妆品等行业。同时，中分子量聚异丁烯也是环保产品，其具有优异的物理性能和化学性能是其它产品不能替代的。中分子量聚异丁烯在国内外都有着广泛的市场前景，但由于合成中分子量聚异丁烯的生产工艺对技术要求较高，因此大规模生产中分子量聚异丁烯并不容易。目前中国国内每年消耗的中分子量聚异丁烯，大部分依靠进口。现有中分子量聚异丁烯的合成方法大多采用单反应釜连续生产工艺，生产过程中无论添加的是哪种催化剂体系，都存在提高聚合反应转化率的同时会使得到的聚异丁烯的分子量下降、聚合生产分子量不易控制，分布不均匀，产品质量不稳定等问题。为得到稳定的中分子量的聚异丁烯，需要通过降低反应温度或是降低转化率来实现，其中降低反应温度对反应设备的要求较高、需要投入较多的消耗能源；而降低转化率会使废料增加，不仅浪费资源，而且提高了回收成本。
发明内容本发明的目的是克服上述
背景技术：
的不足，提供一种异丁烯的聚合方法，该聚合方法应具有生产工艺简单、使用安全、转化率高、生产成本低的特点，且制备得到的最终产物质量优良。本发明还提供了一种用于制备中分子量聚异丁烯的装置。本发明提供的技术方案是一种中分子量聚异丁烯的聚合方法，按照如下步骤制备1)在含有26个碳原子数的饱和烷基或环烷基的溶剂中加入异丁烯，配成原料；2)将上述原料投入到A反应釜中，反应物加至A反应釜料面一半时停止进料；3)将A反应釜内物料温度降至_20°C_5°〇后，往A反应釜内缓慢加入路易斯酸催化剂，路易斯酸催化剂加入的重量是异丁烯的12%。；4)维持A反应釜内物料温度，往A反应釜内继续加入上述原料和路易斯酸催化剂，当A反应釜满釜后，反应得到的反应物从A反应釜顶部的出料口依次通过连接管、B反应釜的进料口后进入B反应釜内；5)在B反应釜内缓慢连续加入路易斯酸催化剂，路易斯酸催化剂加入量为异丁烯的12%o;36)反应物在B反应釜内连续反应8小时后，得到所需产物。所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，步骤(1)中，所述的反应溶剂为丙烷、环己烷、正丁烷、正己烷中的任意一种。所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，步骤(1)中，所述的聚丁烯与溶剂的摩尔比为24:10。所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，步骤(3)中，所述的路易斯酸催化剂为三氯化铝或三氟化硼。所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，步骤(4)中，所述反应物进入B反应釜内的流速为13001900L/H。所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，步骤(5)中，所述的B反应釜内加入的路易斯酸催化剂的流速为1.33.8L/H。所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，反应前先用干燥的惰性气体将A、B两反应釜干燥。所述的惰性气体为氮气或氩气。上述用于制备中分子量聚异丁烯的装置，包括带有外循环换热器的A反应釜与B反应釜，所述A反应釜顶部设有出料口，B反应釜底部设有进料口，所述的出料口与进料口之间通过管道相连。本发明选用作为催化剂的路易斯酸为纯三氟化硼或纯三氯化铝。其中三氟化硼性状为无色气体、有窒息性，在潮湿空气中可产生浓密白烟。三氟化硼溶于冷水；不能燃烧，也不能助燃，比空气重1.3倍，与湿空气混合产生白烟，它为已知最强路易斯酸之一，能和路易斯酸碱形成络合物，也在有机合成中用做催化剂。三氯化铝性状为有强盐酸气味，稳定性好。三氯化铝的溶解性好，易溶于水、醇、氯仿、四氯化碳，微溶于苯，主要用作有机合成中的催化剂，制备铝有机化合物以及金属的炼制。本发明聚合反应的反应机理是由于三氟化硼可以自离子化，BF3自离子化生成正BF2+和相应的反离子BF4—，正BF2+能迅速的与单体的双键发生加成反应，生成碳阳离子活性中心；就可以完成异丁烯的引发和增长过程。三氯化铝的机理与三氟化硼一样。由于异丁烯带有两个推电子基团的甲基，当亲电试剂对异丁烯不断进攻即可实现。异丁烯与亲电试剂加成后形成的叔丁基阳离子较稳定，可与碳阳离子活性中心共轭形成分散的正电荷，这样既可以使亲电试剂容易再次进攻，提高反应活性，又使增长链末端比较稳定，不容易发生链转移。以BF3(ALCL3与BF3反应机理一致)为例，产生阳离子并与单体的双键发生加成反应的过程2BF3—BF广BF4—BF2++BF4—!BF2~C~C—BF4。本发明聚合反应的反应条件为使用纯的三氟化硼或三氯化铝作为阳离子催化剂，阳离子增长链末端带有正电荷，容易从单体中夺取质子而发生向单体转移的副反应或与溶剂的亲核杂质反应而终止。本发明所提供的合成聚异丁烯的方法为双反应釜连续聚合生产，该方法与改进前相比，在保持稳定分子量的基础上，降低了反应条件，提高了目标产物的转化率，同时分子量分布变窄，也说明聚合物的强度增加，更加有利于工程上使用。同时，采用的催化剂是可直接从厂家购买的纯三氟化硼或纯三氯化铝，无需另作处理、直接使用，不会出现因催化剂配制不好而导致产品不合格的风险；简化了工艺步骤，縮短了反应时间，而且还提高反应效率。该发明提供的用于合成聚异丁烯的装置具有结构简单、操作使用方便的特点。图1是本发明所述装置的结构示意图。具体实施例方式以下通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。用于制备中分子量聚异丁烯的装置，包括带有外循环换热器的A反应釜1与B反应釜4，所述A反应釜顶部设有出料口2，B反应釜底部设有进料口5，所述的出料口与进料口之间通过管道3相连。反应前先用干燥的氮气或氮气通入将A、B两反应釜内进行干燥。在实施例1-4中前序准备工作和使用的设备均相同。实施例一在环己烷溶液中加入含量99.99%的高纯度异丁烯，其中异丁烯与环己烷的反应摩尔比为l:2.5，反应混合后，用计量泵把混合好的含异丁烯的烃料流输送到反应釜A(反应釜A为立式圆柱形高压釜，带有夹套，以便通入蒸汽或冷水来加热或冷却)中，反应物加至A反应釜料面一半时停止进料。将反应釜A内物料温度降至-2(TC后，往反应釜A内缓慢加入纯三氟化硼；纯三氟化硼加入量为异丁烯的1%。。再在反应釜A内继续加入上述混合好的含异丁烯的烃料和纯三氟化硼，当A反应釜满釜后，反应得到的反应物以1300L/h流量输入从A反应釜顶部的出料口依次通过连接管、B反应釜的进料口后进入B反应釜内；在B反应釜内以1.3L/h流量缓慢连续加入纯三氟化硼，待反应物在B反应釜内连续反应8小时后，得到所需产物。通过取样检测A、B两反应釜内聚异丁烯的分子量和转化率列表如下表1:为实施1方法中A、B反应釜内聚异丁烯的分子量和转化率<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从上表得知，采用双反应釜连续聚合生产工艺在得到相同恒定分子量的同时，降低了温度的要求(即反应温度从原来的-50度降至-20度，)，从而降低了对反应设备的要求，节省了能源；此外，转化率也从原来的50_60%增至85-90%以上，大大地提高了转化率，增加了产量，同时还降低了回收成本；具有显著地经济价值。实施例二在丙烷溶液中加入含量99.99%的高纯度异丁烯，其中异丁烯与环己烷的反应摩尔比为l:5，反应混合后，用计量泵把混合好的含异丁烯的烃料流输送到反应釜A(反应釜A为立式圆柱形高压釜，带有夹套，以便通入蒸汽或冷水来加热或冷却)中，反应物加至A反应釜料面一半时停止进料。将反应釜A内物料温度降至_5°〇后，往反应釜八内缓慢加入纯三氯化铝；纯三氯化铝加入量为异丁烯的2%。。再在反应釜A内继续加入上述混合好的含异丁烯的烃料和纯三氯化铝，当A反应釜满釜后，反应得到的反应物以1900L/h流量输入从A反应釜顶部的出料口依次通过连接管、B反应釜的进料口后进入B反应釜内；在B反应釜内以3.8L/h流量缓慢连续加入纯三氯化铝，待反应物在B反应釜内连续反应8小时后，得到所需产物。通过取样检测A、B两反应釜内聚异丁烯的分子量和转化率列表如下表1:为实施1方法中A、B反应釜内聚异丁烯的分子量和转化率<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从上表得知，采用双反应釜连续聚合生产工艺在得到相同恒定分子量的同时，降低了温度的要求(即反应温度从原来的-30度降至-5度，)，从而降低了对反应设备的要求，节省了能源；此外，转化率也从原来的50-60%增至85-90%以上，大大地提高了转化率，增加了产量，同时还降低了回收成本；具有显著地经济价值。实施例三在正丁烷溶液中加入含量99.99%的高纯度异丁烯，其中异丁烯与正丁烷的反应摩尔比为l:3，反应混合后，用计量泵把混合好的含异丁烯的烃料流输送到反应釜A(反应釜A为立式圆柱形高压釜，带有夹套，以便通入蒸汽或冷水来加热或冷却)中，反应物加至A反应釜料面一半时停止进料。将反应釜A内物料温度降至-l(TC后，往反应釜A内缓慢加入纯三氯化铝；纯三氯化铝加入量为异丁烯的1.5%。。再在反应釜A内继续加入上述混合好的含异丁烯的烃料和纯三氯化铝，当A反应釜满釜后，反应得到的反应物以1500L/h流量输入从A反应釜顶部的出料口依次通过连接管、B反应釜的进料口后进入B反应釜内；在B反应釜内以2L/h流量缓慢连续加入纯三氯化铝，待反应物在B反应釜内连续反应8小时后，得到所需产物。通过取样检测A、B两反应釜内聚异丁烯的分子量和转化率列表如下表1:为实施1方法中A、B反应釜内聚异丁烯的分子量和转化率<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>从上表得知，采用双反应釜连续聚合生产工艺在得到相同恒定分子量的同时，降低了温度的要求(即反应温度从原来的-40度降至-10度，)，从而降低了对反应设备的要求，节省了能源；此外，转化率也从原来的50-60%增至85-90%以上，大大地提高了转化率，增加了产量，同时还降低了回收成本；具有显著地经济价值。实施例四在正己烷溶液中加入含量99.99%的高纯度异丁烯，其中异丁烯与正己烷的反应摩尔比为l:4，反应混合后，用计量泵把混合好的含异丁烯的烃料流输送到反应釜A(反应釜A为立式圆柱形高压釜，带有夹套，以便通入蒸汽或冷水来加热或冷却)中，反应物加至A反应釜料面一半时停止进料。将反应釜A内物料温度降至-12t:后，往反应釜A内缓慢加入纯三氯化铝；纯三氯化铝加入量为异丁烯的1.8%。。再在反应釜A内继续加入上述混合好的含异丁烯的烃料和纯三氯化铝，当A反应釜满釜后，反应得到的反应物以1800L/h流量输入从A反应釜顶部的出料口依次通过连接管、B反应釜的进料口后进入B反应釜内；在B反应釜内以3L/h流量缓慢连续加入纯三氯化铝，待反应物在B反应釜内连续反应8小时后，得到所需产物。通过取样检测A、B两反应釜内聚异丁烯的分子量和转化率列表如下表1:为实施1方法中A、B反应釜内聚异丁烯的分子量和转化率<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从上表得知，采用双反应釜连续聚合生产工艺在得到相同恒定分子量的同时，降低了温度的要求(即反应温度从原来的-40度降至-15度，)，从而降低了对反应设备的要求，节省了能源；此外，转化率也从原来的50_60%增至85-90%以上，大大地提高了转化率，增加了产量，同时还降低了回收成本；具有显著地经济价值。权利要求一种中分子量聚异丁烯的聚合方法，按照如下步骤制备1)在含有2～6个碳原子数的饱和烷基或环烷基的溶剂中加入异丁烯，配成原料；2)将上述原料投入到A反应釜中，反应物加至A反应釜料面一半时停止进料；3)将A反应釜内物料温度降至-20℃～-5℃后，往A反应釜内缓慢加入路易斯酸催化剂，路易斯酸催化剂加入的重量是异丁烯的1～2‰；4)维持A反应釜内物料温度，往A反应釜内继续加入上述原料和路易斯酸催化剂，当A反应釜满釜后，反应得到的反应物从A反应釜顶部的出料口依次通过连接管、B反应釜的进料口后进入B反应釜内；5)在B反应釜内缓慢连续加入路易斯酸催化剂，路易斯酸催化剂加入量为异丁烯的1～2‰；6)反应物在B反应釜内连续反应8小时后，得到所需产物。2.根据权利要求l所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，其特征在于步骤(1)中，所述的反应溶剂为丙烷、环己烷、正丁烷、正己烷中的任意一种。3.根据权利要求l所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，其特征在于步骤(1)中，所述的聚丁烯与溶剂的摩尔比为24:10。4.根据权利要求2或3所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，其特征在于步骤(3)中，所述的路易斯酸催化剂为三氯化铝或三氟化硼。5.根据权利要求4所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，其特征在于步骤(4)中，所述反应物进入B反应釜内的流速为13001900L/H。6.根据权利要求5所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，其特征在于步骤(5)中，所述的B反应釜内加入的路易斯酸催化剂的流速为1.33.8千克/小时。7.根据权利要求6所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，其特征在于反应前先用干燥的惰性气体将A、B两反应釜干燥。8.根据权利要求7所述的中分子量聚异丁烯的聚合方法，其特征在于所述的惰性气体为氮气或氩气。9.一种用于制备权利要求1所述的中分子量聚异丁烯的装置，特征在于包括带有外循环换热器的A反应釜(1)与B反应釜(5)，所述A反应釜顶部设有出料口(2)，B反应釜底部设有进料口(4)，所述的出料口与进料口之间通过管道(3)相连。全文摘要本发明涉及一种聚合物的制备方法，具体是一种中分子量聚异丁烯聚合物的制备方法。本发明提供一种异丁烯的聚合方法应具有生产工艺简单、使用安全、转化率高、生产成本低的特点，且制备得到的最终产物质量优良。该聚合方法，按照如下步骤制备1)在饱和烷基或环烷基的溶剂中加入异丁烯，配成原料；2)将原料投入到A反应釜中，反应物加至A反应釜料面一半时停止进料；3)往A反应釜内缓慢加入路易斯酸催化剂；4)往A反应釜内继续加入原料和路易斯酸催化剂，当A反应釜满釜后，反应物从A反应釜顶部的出料口进入B反应釜内；5)在B反应釜内缓慢连续加入路易斯酸催化剂连续反应8小时后，得到所需产物。文档编号C08F2/01GK101792502SQ200910156908公开日2010年8月4日申请日期2009年12月24日优先权日2009年12月24日发明者孟安,盛金田申请人:浙江顺达新材料股份有限公司