苯乙烯中的TBC对SBR聚合的影响*

邵 卫，燕鹏华，应继成，赵志超，胡育林，王永峰

(中国石油兰州化工研究中心，甘肃 兰州 730060)

阻聚剂对-叔丁基邻苯二酚(TBC)[1]是一种无色晶体，溶于甲醇、四氯化碳、苯、乙醚、乙醇及丙酮，微溶于80 ℃的水。 该品为烯烃单体蒸馏或贮运时的高效阻聚剂，尤其适用于苯乙烯、丁二烯、氯丁二烯、异戊二烯等单体。

兰州石化公司合成橡胶厂丁苯橡胶车间乳液聚合丁苯橡胶(SBR)所用单体苯乙烯是该公司橡胶厂苯乙烯车间提供，为防止苯乙烯的自聚，在输送和储存过程中加入了一定量的TBC作为阻聚剂[2-5]。本实验采用乳液聚合SBR1500标准配方考察了不同TBC含量的苯乙烯对SBR聚合过程产生的影响。

1 实验部分

1.1 原料

丁二烯：质量分数99.5%；苯乙烯：质量分数99.5%；歧化松香酸皂：去氢枞酸质量分数大于45%；脂肪酸皂：皂化值209；过氧化氢二异丙苯：质量分数大于45%；硫酸亚铁：质量分数大于99%；乙二胺四乙酸(EDTA)：质量分数大于99%；刁白块：质量分数大于99%；叔十二碳硫醇：质量分数大于97%。以上原料全部取自兰州石化公司合成橡胶厂丁苯橡胶车间。凝聚剂：一价与二价金属盐配合物，质量分数10%，自制。

1.2 仪器设备

聚合釜：15 L间歇聚合釜，采用低温水通入夹套循环冷却，双层斜叶桨式搅拌，烟台科立化工有限公司生产；凝聚釜：30 L凝聚釜，双层斜叶桨式搅拌，蒸汽加热，烟台科立化工有限公司生产。

1.3 实验方法

向聚合反应釜中依次加入水相(乳化剂、扩散剂、电解质、水)、活化相(EDTA、硫酸亚铁、刁白块、水)、苯乙烯(调节剂随之加入)、除氧剂及软水，对聚合釜进行氮气置换3次，然后用氮气压入配方量的丁二烯，聚合釜的压力为0.1～0.5 MPa，开启降温系统，降温至6 ℃左右加入激发剂。反应过程严格控制反应温度为(6±0.5)℃，使反应平稳进行，待转化率达到66%～70%时加入终止剂终止反应。

将胶乳与软水按比例称量好，加入到凝聚釜中，用蒸汽升温至60 ℃左右，加入防老剂等其它助剂，向凝聚釜中加入自制盐水絮凝，然后用稀释到2%(质量分数)左右的硫酸将胶乳凝聚并洗涤干净，烘干备用。

2 结果与讨论

本次实验共取三批次苯乙烯，其中TBC质量分数通过分光光度法测量分别为1.51×10-5、3.52×10-5以及4.50×10-5，通过对这三个批次的苯乙烯分别进行实验，考察其中的TBC对聚合反应的影响。

2.1 聚合反应温度的控制

图1为苯乙烯中TBC质量分数分别为1.51×10-5、3.52×10-5以及4.50×10-5时聚合釜内温度变化曲线，从图1可见三批次聚合反应温度控制平稳，均在5～7 ℃以内，聚合反应温度没有出现太大的波动，这说明从兰州石化橡胶厂苯乙烯车间输送出来的用于乳液SBR聚合的苯乙烯在加入一定量的阻聚剂TBC后对聚合反应温度的控制没有较大的影响，聚合反应温度可控且平稳。

反应时间/h图1 聚合釜内温度变化曲线

2.2 TBC对聚合反应时间的影响

TBC含量对聚合时间的影响见表1。

表1 TBC含量对聚合时间的影响

从表1可见，聚合转化率达到66%～70%时，聚合时间均在7.5 h左右。实验结果说明，从兰州石化橡胶厂苯乙烯车间输送出来的用于乳液SBR聚合的苯乙烯在加入一定量的阻聚剂TBC后对聚合反应时间影响不大，苯乙烯中的TBC并未对反应速率产生大的影响。

2.3 TBC对聚合反应转化率的影响

苯乙烯中TBC含量对聚合反应转化率的影响见图2。

从图2可以看出，随着TBC含量的增大，反应前期(转化率在20%以下)的聚合转化率较低，但整体呈现上升趋势。当转化率达到45%之后，聚合转化率上升不受TBC含量的影响，这说明从兰州石化橡胶厂苯乙烯车间输送出来的用于乳液SBR聚合的苯乙烯在加入一定量的阻聚剂TBC后对聚合反应转化率没有大的影响。虽然在聚合反应前期聚合转化率会随着苯乙烯中TBC含量的不同而出现波动，但以目前出厂苯乙烯中加入的TBC含量对聚合反应的转化率没有根本性影响，在相同的时间内，聚合反应转化率都能达到要求。

反应时间/h图2 转化率随时间变化曲线

2.4 TBC对产品性能的影响

从表2可见，兰州石化公司苯乙烯车间出厂苯乙烯在加入TBC阻聚剂后，以目前TBC的加入量来看，对SBR聚合产品基本没有影响，产品均能达到优级品指标，并且性能稳定，没有较大波动。

表2 TBC对产品性能的影响

3 结 论

兰州石化公司苯乙烯车间出厂苯乙烯在加入TBC作为阻聚剂后，以苯乙烯中目前TBC的加入量，可直接用于乳液法SBR聚合，不用对苯乙烯中TBC进行脱除后再用于生产。苯乙烯中加入当前份量的TBC后，对聚合反应的温度控制、聚合反应时间、转化率及产品的性能都没有较大影响，产品性能稳定，没有引起装置较大波动。

参 考 文 献：

[1] 赵旭涛,刘大华.合成橡胶工业手册[M].第二版.北京：化学工业出版社，2006.

[2] 曹同玉,刘庆普,胡金生,等.聚合物乳液合成原理性能及应用[M].第二版.北京:化学工业出版社,2007.

[3] 邓本诚,纪奎江.橡胶工艺原理[M].北京:化学工业出版社,1984.

[4] 苗夫传,李铭慧,朱铁军,等.苯乙烯适宜贮存工艺条件研究[J].南京工业大学学报：自然科学版，2007(6)：42-46.

[5] 潘祖仁.高分子化学[M].第四版.北京:化学工业出版社,2008.