Регулирование молекулярной массы

Для получения бутилкаучука с требуемой молекулярной массой процесс осуществляют при температуре от минус 98 до минус 80 °С, поскольку даже при незначительном повышении температуры резко снижается молекулярная масса образующегося сополимера. При такой низкой температуре образующийся бутилкаучук нерастворим в хлорметиле и находится в стеклообразном состоянии (температура стеклования бутилкаучука минус 69 °С), что делает дисперсию полимера достаточно устойчивой и транспортабельной.

При смешении реагирующей смеси с раствором катализатора непосредственно на входе потоков в реактор процесс протекает практически мгновенно. Каждая капелька обволакивается тонкой пленкой полимера, и рост цепи лимитируется диффузией мономеров в образовавшуюся полимерно-мономерную частицу. Поскольку коэффициент теплопроводности полимера невысок, температура внутри полимер-мономерных частиц всегда существенно выше средней температуры реакционной смеси в полимеризаторе, фиксируемой приборами. По этой причине происходит снижение молекулярной массы бутилкаучука и отклонение средней степени ненасыщенности от ожидаемого значения. Хотя реакционная масса находится в реакторе не менее 30¸40 мин, степень превращения изобутилена составляет около 80 % масс и выше, поэтому важное значение имеет быстрое и тонкое диспергирование раствора катализатора в объеме реакционной зоны при смешении его с раствором мономера.

Молекулярная масса полимера, получаемого в процессе непрерывной сополимеризации изобутилена с изопреном, зависит от ряда факторов. Стабилизацию молекулярной массы бутилкаучука проводят путем изменения концентрации катализатора в растворе хлорметила в пределах от 0,015 до 0,125 % масс, а величину сухого остатка дисперсии каучука выдерживают на заданном уровне изменением дозировки катализатора в пределах от 0,015 до 0,035 % от массы изобутилена. Большое значение имеет чистота и стабильность качества исходных мономеров и возвратных продуктов, идущих как на приготовление шихты, так и катализаторного раствора. Сравнительно небольшое содержание примесей в мономерах и растворителе снижает молекулярную массу бутилкаучука. Чем выше концентрация изобутилена, тем устойчивее и эффективнее протекает процесс сополимеризации.

Влияние на молекулярную массу бутилкаучука оказывают:

- концентрация изобутилена;

- температура полимеризации;

- конверсия мономеров;

- содержание в шихте н-бутиленов или диизобутилена;

- концентрация изопрена в шихте.

В качестве регуляторов молекулярной массы бутилкаучука могут быть применены различные добавки.

Наиболее приемлемым способом регулирования молекулярной массы является применение увлажненного хлористого метила для приготовления раствора катализатора. Так, при абсолютном отсутствии влаги реакция сополимеризации изобутилена с изопреном в присутствии хлористого алюминия не протекает. Наличие влаги в системе вызывает реакцию сополимеризации, однако, при значительном ее избытке процесс ингибируется. Примерно такое же влияние на процесс оказывает хлористый водород.

С повышением содержания мономеров в шихте молекулярная масса бутилкаучука практически не меняется, что свидетельствует об отсутствии переноса кинетической цепи через растворитель (хлорметил), поэтому содержание мономеров в реагирующей смеси выдерживают в пределах 14÷35 % масс.