鋰系合成橡膠及熱塑性彈性體（第二分冊）

前言

合成橡膠是一種極為重要的合成材料。盡管在三大合成材料產(chǎn)量中，它占有的比例最小，但是在經(jīng)濟和社會發(fā)展中的重要地位是無法由其他材料取代的。大到數(shù)噸重的巨型工程輪胎，小到不足一克的人工角膜，合成橡膠在汽車、建筑、機械、電器儀表、信息、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、生活用品等各個領域中都有極為廣泛的應用，而且往往是不可或缺的重要材料，也被公認為是一種重要的戰(zhàn)略物資。從20世紀初期開始用金屬鈉催化劑聚合二甲基丁二烯生產(chǎn)甲基橡膠至今，經(jīng)過近百年的發(fā)展，世界已形成了丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁二烯橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、異戊橡膠、苯乙烯類嵌段共聚物熱塑性彈性體等生產(chǎn)規(guī)模較大的通用合成橡膠和以聚氨酯、氟橡膠、硅橡膠為代表的特種橡膠等種類齊全的合成橡膠研究開發(fā)和生產(chǎn)應用體系。2007年世界合成橡膠的總產(chǎn)量已超過1300萬噸。我國合成橡膠工業(yè)的起步較晚，但是經(jīng)過近50年的努力，合成橡膠的生產(chǎn)能力及總體技術(shù)水平已躍居世界前列。生產(chǎn)的品種也覆蓋了除異戊橡膠外的所有膠種。2007年我國合成橡膠的產(chǎn)量已達到200萬噸以上，我國已成為名列世界第二位的合成橡膠生產(chǎn)大國和名列世界第一位合成橡膠消費大國。更為重要的是，目前我國從事合成橡膠研究開發(fā)的科技人員經(jīng)過半個多世紀的努力，相繼實現(xiàn)了氯丁橡膠、鎳系順丁橡膠、稀土系順丁橡膠、SBS、SIS、SEBS、溶聚丁苯橡膠、羧基丁苯膠乳和多種特種合成橡膠的工業(yè)化，并且形成了自主知識產(chǎn)權(quán)。同時對引進的乳聚丁苯橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠的生產(chǎn)技術(shù)在消化吸收的基礎上進行了再創(chuàng)新，使生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高。目前國產(chǎn)化技術(shù)生產(chǎn)的合成橡膠的生產(chǎn)能力已占我國合成橡膠總生產(chǎn)能力的，50％以上，合成橡膠生產(chǎn)技術(shù)成為我國石油化工領域中自主研究開發(fā)并取得重大成就的范例，為我國煉油、石化及化工領域加強科技創(chuàng)新、實現(xiàn)科技成果產(chǎn)業(yè)化積累了寶貴的經(jīng)驗。

內(nèi)容概要

　　本分冊全面闡述負離子聚合的基礎理論與實際應用。全書共分八章：第一章概論，扼要介紹負離子聚合的發(fā)展史、聚合機理、聚合特點以及世界技術(shù)現(xiàn)狀，重點對我國在該領域內(nèi)研發(fā)、生產(chǎn)和應用情況作了較全面介紹；第二章負離子聚合理論，主要包括負離子聚合反應特點和聚合技術(shù)、共軛二烯烴均聚和共軛二烯烴/苯乙烯共聚的聚合理論及其微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)控、聚合物結(jié)構(gòu)與性能關系以及大分子設計及合成；第三章至第七章為負離子聚合技術(shù)的工業(yè)實踐，主要內(nèi)容有：丁二烯橡膠（第三章）、苯乙烯類熱塑性彈性體（第四章）、氫化苯乙烯類嵌段共聚物（第五章）、溶聚丁苯橡膠（第六章）和透明抗沖丁苯樹脂（第七章），較全面地闡明負離子聚合在上述工業(yè)領域內(nèi)的具體實施和最新進展，著重介紹不同產(chǎn)物在聚合過程中的特點以及加工和應用；第八章聚合過程裝備及工程分析，主要介紹間歇聚合工藝和連續(xù)聚合工藝的聚合反應器及相關的聚合反應工程，并初步介紹聚合過程的節(jié)能降耗技術(shù)。 　　希望本分冊能對從事負離子聚合領域的科研人員以及相關生產(chǎn)、設計和教學人員有所裨益和參考。

書籍目錄

第1章  概論  1.1  負離子聚合的發(fā)展史    1.1.1  概述    1.1.2  鋰系聚合物的開發(fā)應用  1.2  負離子聚合反應的特點    1.2.1  概述    1.2.2  負離子聚合特點  1.3  世界負離子聚合技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢    1.3.1  技術(shù)現(xiàn)狀    1.3.2  工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀    1.3.3  發(fā)展趨勢  1.4  我國負離子聚合技術(shù)的研發(fā)和工業(yè)生產(chǎn)    1.4.1  鋰系聚合物的開發(fā)    1.4.2  新技術(shù)研發(fā)    1.4.3  工業(yè)生產(chǎn)  參考文獻第2章  負（陰）離子聚合理論  2.1  負離子聚合反應    2.1.1  鏈引發(fā)反應    2.1.2  鏈增長反應    2.1.3  鏈終止和轉(zhuǎn)移反應  2.2  負離子聚合技術(shù)    2.2.1  單體    2.2.2  引發(fā)劑    2.2.3  溶劑    2.2.4  添加劑    2.2.5  基本操作  2.3  有機鋰的締合與解締    2.3.1  有機鋰的特點及活性種的締合    2.3.2  絡舍與解締    2.3.3  活性種的活性  2.4  共軛二烯烴的聚合機理及其聚合物的微觀結(jié)構(gòu)    2.4.1  二烯烴的聚合機理    2.4.2  聚二烯烴的微觀結(jié)構(gòu)    2.4.3  聚二烯烴微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)及其定量關系式  2.5  聚合反應動力學    2.5.1  苯乙烯負離子聚合    2.5.2  共軛二烯烴負離子聚合  2.6  溶劑極性經(jīng)驗參數(shù)目的應用    2.6.1  ET的導出    2.6.2  ET在負離子聚合中的應用  2.7  共聚合原理    2.7.1  非極性單體的無規(guī)共聚合    2.7.2  共聚合反應及共聚物的微觀結(jié)構(gòu)  2.8  聚合物的結(jié)構(gòu)與性能    2.8.1  二烯烴均聚物    2.8.2  苯乙烯/共軛二烯烴共聚物  2.9  聚合物的分子設計和合成    2.9.1  大分子單體和引發(fā)劑    2.9.2  官能化聚合物    2.9.3  枝化共聚物    2.9.4  嵌段共聚物  參考文獻第3章  丁二烯橡膠  3.1  概述  3.2  低順式丁二烯橡膠    3.2.1  發(fā)展概況    3.2.2  結(jié)構(gòu)和基本性能    3.2.3  聚合反應基本規(guī)律    3.2.4  聚合工藝    3.2.5  聚合溶劑的選擇和聚合工藝的優(yōu)化    3.2.6  聚合過程的監(jiān)測    3.2.7  配合、加工和應用    3.2.8  主要技術(shù)進展  3.3  中乙烯基丁二烯橡膠    3.3.1  概述    3.3.2  結(jié)構(gòu)與性能    3.3.3  結(jié)構(gòu)和分子量的調(diào)控    3.3.4  聚合反應的特點    3.3.5  MVBR的改性    3.3.6  加工和應用  3.4  高乙烯基丁二烯橡膠    3.4.1  概述    3.4.2  結(jié)構(gòu)與性能    3.4.3  聚合工藝    3.4.4  加工和應用    3.4.5  科研進展  參考文獻第4章  苯乙烯類熱塑性彈性體  4.1  概述    4.1.1  基本概念    4.1.2  苯乙烯類熱塑性彈性體的發(fā)展史  4.2  嵌段結(jié)構(gòu)與形態(tài)學  4.3  合成方法    4.3.1  線型嵌段共聚物    4.3.2  星型支化嵌段共聚物  4.4  基本物理性能  4.5  性能與組成的關系    4.5.1  結(jié)合St含量    4.5.2  PS嵌段分子量（Mps）    4.5.3  聚二烯烴（PD）嵌段（彈性體）類型    4.5.4  均聚物和兩嵌段物及其影響  4.6  聚合反應和工藝過程    4.6.1  恒溫聚合反應    4.6.2  變溫聚合反應    4.6.3  聚合物體系黏度    4.6.4  聚合物分子量對產(chǎn)物性能的影響    4.6.5  快速聚合工藝  4.7  充油SBS    4.7.1  基礎膠    4.7.2  填充油    4.7.3  我國SBS填充油概況  4.8  配合與加工    4.8.1  配合    4.8.2  加工  4.9  應用領域的進展    4.9.1  黏合劑    4.9.2  SBS改性瀝青  4.10  發(fā)展趨勢  參考文獻第5章  氫化苯乙烯類嵌段共聚物  5.1  概論  5.2  加氫基礎膠的合成    5.2.1  加氫基礎膠的結(jié)構(gòu)組成    5.2.2  加氫基礎膠的合成  5.3  催化加氫    5.3.1  非均相催化體系    5.3.2  均相催化體系  5.4  加氫產(chǎn)物中催化劑金屬殘渣的脫除    5.4.1  概論    5.4.2  Ziegler-Natta催化劑殘渣的脫除    5.4.3  鋰金屬殘渣的脫除    5.4.4  鈦催化劑殘渣的脫除    5.4.5  加氫產(chǎn)物的脫色處理    5.4.6  脫除金屬殘渣方法的新進展  5.5  SDs加氫產(chǎn)物的性能和應用    5.5.1  SDS加氫工藝的現(xiàn)狀    5.5.2  SBS系列加氫產(chǎn)物的性能和應用    5.5.3  SIS系列加氫產(chǎn)物的性能和應用  參考文獻第6章  溶（液）聚（合）丁苯橡膠  6.1  概論    6.1.1  基本概念和特征    6.1.2  S-SBR發(fā)展史    6.1.3  S-SBR生產(chǎn)現(xiàn)狀  6.2  丁二烯-苯乙烯共聚反應特點和合成方法    6.2.1  S/B在非極性溶劑中的共聚合特點    6.2.2  S-SBR的合成方法  6.3  S-SBR合成技術(shù)進展    6.3.1  丁二烯鏈段結(jié)構(gòu)、苯乙烯結(jié)合量及其序列分布的調(diào)節(jié)    6.3.2  集成橡膠及其代表性產(chǎn)品——SIBR    6.3.3  新型引發(fā)劑    6.3.4  新型結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑    6.3.5  新型偶聯(lián)劑    6.3.6  端基官能化  6.4  聚合工藝及設備    6.4.1  S-SBR連續(xù)聚合工藝    6.4.2  S-SBR新型聚合工藝    6.4.3  分段進料聚合工藝（Split Feed Technology，SFT）    6.4.4  雙釜分段聚合和設備  6.5  直接脫揮工藝及其設備    6.5.1  直接脫揮工藝的特點    6.5.2  直接脫揮操作過程    6.5.3  直接脫揮工藝的經(jīng)濟評估  6.6  S-SBR研發(fā)展望    6.6.1  S-SBR的分子設計技術(shù)    6.6.2  S-SBR的官能化  參考文獻第7章  透明抗沖丁苯樹脂  7.1  概論    7.1.1  國外發(fā)展史    7.1.2  國內(nèi)發(fā)展史  7.2  基本特征    7.2.1  分子結(jié)構(gòu)    7.2.2  透明性    7.2.3  抗沖性能    7.2.4  力學性能    7.2.5  加工性能  7.3  樹脂的合成    7.3.1  合成方法及其分類    7.3.2  嵌段序列結(jié)構(gòu)和合成方法解析  7.4  生產(chǎn)工藝和過程特點    7.4.1  生產(chǎn)工藝    7.4.2  過程特點  7.5  SBC的回收    7.5.1  概述    7.5.2  濕法工藝    7.5.3  干法工藝  7.6  原材料的選擇    7.6.1  溶劑    7.6.2  幾種主要添加劑  7.7  改進SBC霧度的幾種方法    7.7.1  影響霧度的因素    7.7.2  霧度與儲存時間的關系    7.7.3  幾種改進霧度的方法  7.8  SBC的研發(fā)進展    7.8.1  共混改性    7.8.2  用在線NMR系統(tǒng)預測SBC樹脂中St含量    7.8.3  氫化SBC    7.8.4  SBC的官能化  參考文獻第8章  聚合過程裝備及工程分析  8.1  間歇聚合    8.1.1  聚合反應器    8.1.2  過程分析與模型    8.1.3  反應器的放大  8.2  連續(xù)聚合    8.2.1  聚合反應器    8.2.2  過程分析與模型  8.3  節(jié)能降耗技術(shù)    8.3.1  本體聚合技術(shù)    8.3.2  絕熱聚合技術(shù)    8.3.3  反應器與閃蒸槽匹配技術(shù)    8.3.4  熱泵技術(shù)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 概論1.2 負離子聚合反應的特點1.2.1 概述活性負離子聚合的最大特點是其聚合活性中心比較穩(wěn)定，可以在室溫下保持幾小時、幾天乃至幾十天不降低活性，生長鏈的末端在加終止劑之前都有活性，不分解也不異構(gòu)化，如果繼續(xù)加入合適的單體，增長反應可再次進行。負離子聚合還具有快引發(fā)、慢增長的特點。根據(jù)活性負離子聚合的上述特點，可以比較容易地控制高分子化合物的分子量及其分布，合成不同預定結(jié)構(gòu)的高分子化合物，為高分子的分子設計奠定了基礎。1.2.2 負離子聚合特點負離子聚合為高分子設計提供了較好的理論基礎和實施手段，人們可以按設計好的分子結(jié)構(gòu)去合成，分子量分布可以很窄，并能合成出嵌段共聚物。負離子聚合的特點如下：（1）單體對引發(fā)劑有較強的選擇性，對兩種均能進行負離子聚合的單體，一種引發(fā)劑能引發(fā)其中一種單體，但不一定能引發(fā)另一種單體；（2）活性聚合，負離子聚合活性鏈端帶有相同的電荷，不能發(fā)生偶合或歧化終止。聚合物的分子量隨反應時間的延長呈線性增長，所得聚合物的分子量分布等于或接近泊松（Poisson）分布；（3）多活性種共存，負離子聚合在不同溶劑中或在不同添加劑存在下，產(chǎn)生不同性質(zhì)的活性種，在聚合體系中可以存在多種類的活性種；（4）可以制備分子量分布很窄的聚合物。負離子聚合可以實現(xiàn)分子量和分子量分布的可控性，利用適宜的終止劑可合成特定端基的聚合物，還可以合成立構(gòu)規(guī)整聚合物、嵌段共聚物、星形共聚物、接枝共聚物、梳形共聚物以及環(huán)狀聚合物。負離子聚合的引發(fā)劑一般為有機堿金屬，由于有機鋰可溶于非極性溶劑，它最受重視，應用也最廣泛。有機鋰引發(fā)劑制備簡單，聚合體系使用靈活，不僅能合成多種高純度結(jié)構(gòu)的聚合物，還可以生產(chǎn)具有良好加工和應用性能的聚合物，可在同一套裝置上生產(chǎn)多種產(chǎn)品；有機鋰引發(fā)劑的活性高、用量少，而且殘留在聚合物里的物質(zhì)對質(zhì)量影響較小，不需要催化劑后處理工序；有機鋰引發(fā)劑的活性壽命長，在沒有水、空氣、二氧化碳等有害雜質(zhì)的影響下，形成的聚合物比較穩(wěn)定，在聚合過程中，無鏈終止、鏈轉(zhuǎn)移發(fā)生，可制取預定結(jié)構(gòu)的合成材料；有機鋰引發(fā)劑的聚合速度快、轉(zhuǎn)化率高，可采用單釜連續(xù)聚合，生產(chǎn)能力大、產(chǎn)率高；聚合物溶液可用濕法或干法干燥，工藝流程短，動力消耗少；生產(chǎn)過程“三廢”少。有機鋰引發(fā)劑的不足之處是對雜質(zhì)敏感，對原料純度要求高，對生產(chǎn)過程控制要求較嚴。

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