一种低分子量液体聚二烯烃的制备方法与流程

文档序号:13947135阅读:242来源:国知局

(一)技术领域

本发明涉及化工生产技术领域,特别涉及一种低分子量液体聚二烯烃的制备方法。

(二)

背景技术:

液体橡胶是一种在室温下能流动的橡胶材料,是合成橡胶的重要种类,加工简便,易于实现连续化、自动化生产。在众多液体橡胶胶种中,双烯系(通常是指丁二烯和异戊二烯)液体橡胶是应用最广的一类,因原料来源广泛、价格便宜,在20世纪末就被作为“未来的橡胶”进行研究。

液体橡胶独特的分子结构使其具有高的反应活性及交联密度,从而具有优异的耐化学品性能、高耐水性能、优异的电绝缘性能、非常好的耐寒性、低湿气和氧气渗透性等。液体橡胶可以直接加填充剂和补强剂制备橡胶制品,也可以加到热固性树脂及其它聚合物中进行改性,可应用于密封件、轮胎、胶黏剂、电线电缆、结构胶、弹性体、树脂的改性材料等领域,产品应用十分广泛。

(三)

技术实现要素:

本发明为了弥补现有技术的不足,提供了一种操作简单、条件温和、生产成本低、分子量分布窄的低分子量液体聚二烯烃的制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的:

一种低分子量液体聚二烯烃的制备方法,包括如下步骤:

(1)以烷基锂/烷氧基碱金属/结构调节剂为引发剂,以共轭二烯烃为单体,在极性有机溶剂的存在下进行阴离子聚合,得到聚合产物;

(2)在聚合产物中加入终止剂进行终止反应,之后在产物中加入防老剂,经负压脱挥,得到产品。

本发明以共轭二烯烃为单体,以烷基锂/烷氧基碱金属/结构调节剂为三元引发体系,在极性有机溶剂的存在下进行阴离子聚合反应,可以得到分子量500-15000的低分子量液体聚二烯烃。

本发明的更优技术方案为:

步骤(1)中,阴离子聚合条件为在10-90℃下反应10-750min;烷基锂与共轭二烯烃的摩尔比为1×10-6-1×10-1:1,烷氧基碱金属、结构调节剂与烷基锂的摩尔比为0-5:0-40:1。

步骤(1)中,烷基锂/烷氧基碱金属/结构调节剂组成的三元引发剂可以按照顺序直接添加至反应体系,也可以陈化后添加,陈化顺序为烷基锂/烷氧基碱金属/结构调节剂、烷基锂/结构调节剂/烷氧基碱金属、烷氧基碱金属/烷基锂/结构调节剂、烷氧基碱金属/结构调节剂/烷基锂、结构调节剂/烷氧基碱金属/烷基锂和结构调节剂/烷基锂/烷氧基碱金属中的一种,陈化温度为10-70℃,陈化时间为5-120min。

步骤(1)中,烷基锂为正丁基锂、仲丁基锂、叔丁基锂和异丁基锂中的一种或多种,烷氧基碱金属为t-buoli、t-buona和t-buok中的一种或多种,结构调节剂为呋喃类、乙二醇醚类或有机胺类的极性化合物中的一种或多种。

步骤(1)中,共轭二烯烃为异戊二烯、丁二烯中的一种或两种,极性有机溶剂为甲苯、二甲苯中的一种或两种。

步骤(2)中,终止剂与引发剂的摩尔比为0.2-5:1,防老剂为共轭二烯烃重量的0.01-1%,在30-100℃、0mpa至-0.2mpa下负压脱挥,得到数均分子量为500-15000的低分子量液体聚二烯烃。

步骤(2)中,终止剂为有机酸、水或醇;防老剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,2-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,6-二叔丁基对甲酚、4,6-二(辛硫甲基)邻甲酚、2,6二叔丁基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯中的一种或多种。

本发明操作简单,条件温和,无副反应,生产成本低且环境友好,合成的产品分子量低,分子量分布窄,外观无色透明,流动性好,具有高的反应活性及交联密度,可应用于胶黏剂、电线电缆、密封件、轮胎、结构胶、弹性体、树脂的感性材料等领域,产品应用十分广泛。

(四)具体实施方式

以下通过实施例详细描述本发明,但下列实施例并不用于限定本发明。

以下实施例和对比例中使用的试剂均可商购获得,在使用前均采用本领域的常规方法进行精制。

以下实施例中涉及的测试方法如下:

(1)聚合物的分子量和分子量分布采用美国waters公司生产的1414-2515型凝胶渗透色谱分析仪测定,以四氢呋喃为流动相,以窄分布聚苯乙烯为标样,温度为25℃;

(2)采用称重法来确定二烯烃的转化率,具体操作为:将聚合前加入聚合体系中的二烯烃的种类记为w1,将得到的液体聚二烯烃在80℃真空烘箱中干燥至恒重后的重量记为w2,w2与w1的百分比值即为二烯烃的转化率;

(3)聚合物的微观结构采用德国bruker公司生产的vertex-70型红外光谱分析仪测试。

实施例1:

(1)向高纯氮气充分置换后的400ml的安瓿瓶中依次加入45g异戊二烯单体与180g甲苯,混合均匀后,依次加入2g/n-buli/t-buok,在60℃的水浴锅反应4h。其中聚合物溶液中有机溶剂的质量含量约为80%,结构调节剂2g与正丁基锂引发剂的摩尔比为1.5,t-buok与正丁基锂引发剂的摩尔比为1,正丁基锂引发剂与异戊二烯的摩尔比为4.8×10-5

(2)向反应体系中加入乙醇终止,乙醇与正丁基锂的摩尔比为2,充分接触后,加入防老剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的有机溶液,防老剂与异戊二烯的质量比为0.1%,在80℃、-0.1mpa下脱挥,得到低分子量液体聚异戊二烯橡胶。通过称重法确定,异戊二烯的转化率为99.99%。通过凝胶渗透色谱测定的数均分子量为2500,分子量分布指数为1.72。

对比例1:

采用与实施例1相同的方法进行聚合反应,不同的是,t-buok与正丁基锂引发剂的摩尔比为0.5。通过称重法确定,异戊二烯的转化率为99.99%。通过凝胶渗透色谱测定的数均分子量为2900,分子量分布指数为1.68。

对比例2:

采用与实施例1相同的方法进行聚合反应,不同的是,引发体系按照2g/n-buli/t-buok的顺序进行陈化后再添加至聚合体系,陈化时间为30min,陈化温度为50℃。通过称重法确定,异戊二烯的转化率为99.99%。通过凝胶渗透色谱测定的数均分子量为2200,分子量分布指数为1.81。

对比例3:

采用与实施例1相同的方法进行聚合反应,不同的是,引发体系按照2g/t-buok/n-buli的顺序进行陈化后再添加至聚合体系,陈化时间为30min,陈化温度为50℃。通过称重法确定,异戊二烯的转化率为99.99%。通过凝胶渗透色谱测定的数均分子量为2400,分子量分布指数为1.70。

实施例2:

(1)向高纯氮气充分置换后的5l聚合反应釜中依次加入900g异戊二烯单体与2100g二甲苯,混合均匀后,依次加入2g/n-buli/t-buok,控制温度在40-50℃的范围内,反应4h。其中聚合物溶液中有机溶剂的质量含量约为70%,结构调节剂2g与正丁基锂引发剂的摩尔比为3,t-buok与正丁基锂引发剂的摩尔比为0.5,正丁基锂引发剂与异戊二烯的摩尔比为3.3×10-5

(2)向反应体系中加入有机酸终止,有机酸与正丁基锂的摩尔比为1.5,充分接触后,加入防老剂4,6-二(辛硫甲基)邻甲酚的有机溶液,防老剂与异戊二烯的质量比为0.15%,在100℃、-0.1mpa下脱挥,得到低分子量液体聚异戊二烯橡胶。通过称重法确定,异戊二烯的转化率为99.99%。通过凝胶渗透色谱测定的数均分子量为3400,分子量分布指数为1.65。

对比例4:

采用与实施例2相同的方法进行聚合反应,不同的是,引发体系按照2g/t-buok/n-buli的顺序进行陈化后再添加至聚合体系,陈化时间为45min,陈化温度为40℃。通过称重法确定,异戊二烯的转化率为99.99%。通过凝胶渗透色谱测定的数均分子量为3300,分子量分布指数为1.68。

实施例3:

(1)引发体系按照2g/t-buok/n-buli的顺序进行陈化,结构调节剂2g与正丁基锂引发剂的摩尔比为12,t-buok与正丁基锂引发剂的摩尔比为0.5,陈化时间为30min,陈化温度为40℃。向高纯氮气充分置换后的5l聚合反应釜中依次加入600g丁二烯单体与2400g二甲苯,混合均匀后,加入2g/t-buok/n-buli的陈化液,控制温度在40-50℃的范围内,反应4h。其中聚合物溶液中有机溶剂的质量含量约为80%,正丁基锂引发剂与丁二烯的摩尔比为1.3×10-4

(2)向反应体系中加入有机酸终止,有机酸与正丁基锂的摩尔比为1.5,充分接触后,加入防老剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的有机溶液,防老剂与丁二烯的质量比为0.15%,在100℃、-0.1mpa下脱挥,得到低分子量液体聚丁二烯橡胶。通过称重法确定,丁二烯的转化率为99.7%。通过凝胶渗透色谱测定的数均分子量为9800,分子量分布指数为2.01。通过红外光谱测定的1,2结构含量为60%。

对比例5:

采用与实施例3相同的方法进行聚合反应,不同的是,t-buok与正丁基锂引发剂的摩尔比为0.8。通过称重法确定,丁二烯的转化率为98.9%。通过凝胶渗透色谱测定的数均分子量为8500,分子量分布指数为2.10。通过红外光谱测定的1,2结构含量为65%。

实施例4:

(1)引发体系按照thf/t-buok/s-buli的顺序进行陈化,结构调节剂thf与仲丁基锂引发剂的摩尔比为10,t-buok与仲丁基锂引发剂的摩尔比为0.5,陈化时间为30min,陈化温度为40℃。向高纯氮气充分置换后的5l聚合反应釜中依次加入500g丁二烯单体与2500g二甲苯,混合均匀后,加入thf/t-buok/s-buli的陈化液,控制温度在40-50℃的范围内,反应4h。其中聚合物溶液中有机溶剂的质量含量约为83.3%,仲丁基锂引发剂与丁二烯的摩尔比为2×10-4

(2)向反应体系中加入有机酸终止,有机酸与仲丁基锂的摩尔比为2,充分接触后,加入防老剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的有机溶液,防老剂与丁二烯的质量比为0.15%,在85℃、-0.1mpa下脱挥,得到低分子量液体聚丁二烯橡胶。通过称重法确定,丁二烯的转化率为98.7%。通过凝胶渗透色谱测定的数均分子量为6100,分子量分布指数为1.91。通过红外光谱测定的1,2结构含量为45%。

实施例5:

(1)引发体系按照2g/t-buona/n-buli的顺序进行陈化,结构调节剂2g与正丁基锂引发剂的摩尔比为10,t-buona与正丁基锂引发剂的摩尔比为0.8,陈化时间为30min,陈化温度为40℃。向高纯氮气充分置换后的5l聚合反应釜中依次加入300g丁二烯单体与2700g二甲苯,混合均匀后,加入2g/t-buona/n-buli的陈化液,控制温度在50-60℃的范围内,反应6h。其中聚合物溶液中有机溶剂的质量含量约为90%,正丁基锂引发剂与丁二烯的摩尔比为2.2×10-3

(2)向反应体系中加入有机酸终止,有机酸与正丁基锂的摩尔比为2,充分接触后,加入防老剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的有机溶液,防老剂与丁二烯的质量比为0.15%,在85℃、-0.1mpa下脱挥,得到低分子量液体聚丁二烯橡胶。通过称重法确定,丁二烯的转化率为99.7%。通过凝胶渗透色谱测定的数均分子量为12000,分子量分布指数为1.71。通过红外光谱测定的1,2结构含量为75%。

实施例6:

(1)向高纯氮气充分置换后的400ml的安瓿瓶中依次加入20g丁二烯单体与200g二甲苯,混合均匀后,依次加入2g/n-buli/t-buok,在40℃的水浴锅反应4h。其中聚合物溶液中有机溶剂的质量含量约为91%,结构调节剂2g与正丁基锂引发剂的摩尔比为10,t-buok与正丁基锂引发剂的摩尔比为1,正丁基锂引发剂与丁二烯的摩尔比为5.6×10-4

(2)向反应体系中加入乙醇终止,乙醇与正丁基锂的摩尔比为2,充分接触后,加入防老剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的有机溶液,防老剂与丁二烯的质量比为0.1%,在80℃、-0.1mpa下脱挥,得到低分子量液体聚丁二烯橡胶。通过称重法确定,丁二烯的转化率为97.8%。通过凝胶渗透色谱测定的数均分子量为4600,分子量分布指数为2.01。

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