乙丙橡胶新产品开发

《乙丙橡胶新产品开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《乙丙橡胶新产品开发（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、中国化工学会（IESC）2006 年年会 中国化工学会（IESC）2006 年年会 117 乙丙橡胶新产品开发 王 军 王 军 （吉林石化 长春 130000） 1 乙丙橡胶生产方法简介 1 乙丙橡胶生产方法简介 乙丙橡胶（EPR）是由乙烯-丙烯共聚而得的二元聚合物（EPM）或由乙烯-丙烯和非共轭二烯烃共聚 而得到的三元共聚物（EPDM）的总称。与其它合成橡胶相比，乙丙橡胶具有优异的耐候性、耐臭氧性、 耐疲劳性能、耐老化性、耐化学品性及电绝缘性能。与硅橡胶、氟橡胶等特种橡胶相比，乙丙橡胶具有 较好的物理机械性能和综合性能。此外，乙丙橡胶还具有相对密度小、高充油、高填充性及与多种高聚 物有良好的

2、相容性等优点。乙丙橡胶广泛应用于汽车部件、电线、电缆、建材、聚烯烃改性、机器部件、 石油添加剂、耐热胶管、胶带等制品。乙丙橡胶已成为 20 世纪 80 年代以来，世界合成橡胶 7 大品种中 发展最快的一种，目前其生产能力和消费量仅次于丁苯橡胶和顺丁橡胶位居世界第 3 位。 目前乙丙橡胶工业化生产方法有溶液聚合法，悬浮聚合法和气相聚合法三种。溶液聚合法 60 年代 初实现工业化，经过四十年的不断完善和改进已成为成熟工艺，是生产乙丙橡胶的主导技术。世界乙丙 橡胶总生产能力中，溶液聚合法占 82%。悬浮聚合法工艺目前只有 Enichem 公司和 Bayer 公司采用，该 工艺产品牌号不多，产品用途有

3、局限性，主要用作聚烯烃改性气相聚合法 1997 年实施工业化，只有美 国 Union Carbide 采用该技术。工业上一般采用 Zeigler-natta 催化剂，目前钛系催化剂和茂金属催化 剂也得到开发应用。 2 国内乙丙橡胶工艺技术概况 2 国内乙丙橡胶工艺技术概况 1972 年兰州化学工业公司合成橡胶厂首先建成我国第一套 2kt/a 乙丙橡胶生产装置，但开工率较 低。由于装置生产成本高，近年来装置处于停产状态。90 年代以来，吉化公司引进日本三井石油株式 会社的钒系溶液法乙丙橡胶生产技术，建成 2 万吨/年生产装置，于 1997 年 7 月投入生产，产品牌号 24 个， EPM4 个，

4、EPDM20 个，产品门尼粘度为 1060，其中大部分不适合市场需求，仅生产几个牌号， 不能完全满足国内需要。1998 年以来工厂开始组织市场、开发、生产技术等各部门有关人员刻苦攻关， 陆续开发出应用于润滑油改性、汽车内胎及密封条行业的乙丙橡胶新牌号 J-0010、J-0030、J-0050、 J-0080、J-2070、J-2080、J-3080（P） 、J-3092E、J-4090 等九个牌号，加之原有 4045、3062E 等牌号 目前实际生产 11 个牌号的乙丙橡胶产品。 3 吉化乙丙橡胶的应用介绍3 吉化乙丙橡胶的应用介绍 吉化二元乙丙橡胶 J-0050 主要应用在中档润滑油改性，J

5、-0030、J-0010 主要应用在高档润滑油改 中国化工学会（IESC）2006 年年会 中国化工学会（IESC）2006 年年会 118 性。这三个牌号是吉林石化独立开发的牌号，目前在国内和国际市场已经具有一定的知名度和影响力。 吉化三元乙丙橡胶主要应用在汽车密封条、汽车轮胎（内胎、外胎） 、电线电缆、防水卷材、塑胶跑道、 橡胶杂件、PP 改性等几大领域。 4 吉化乙丙橡胶新产品的技术开发 4 吉化乙丙橡胶新产品的技术开发 以引进的日本三井石化 2 万吨/年乙丙橡胶装置为基础，我们在市场调研的基础上，查阅了相关文 献，并针对国外样品的剖析结果，制定了用于润滑油改性的乙丙共聚物系列产品 J-

6、0010、J-0030、 J-0050 和用于密封条行业的乙丙共聚物系列产品 J-4090、J-3080、J-3092E、J-2070 的研究方案，并 且通过试验验证了方案的可实施性，经过小试研究，小试样品达到了国外同类产品的水平。以小试结果 为依据，结合乙丙橡胶大生产装置的工艺条件特点，充分运用大生产过程中所积累的工作经验，我们陆 续完成了在 2 万吨/年乙丙橡胶装置上工业化的试验，通过工业化试验，证明了该技术方案设计是成功 的，由小试直接实现了工业化，产品主要技术指标均达到了国际先进水平。 5 吉化润滑油系列乙丙橡胶 J-0010 和密封条系列乙丙橡胶 J-4090 的大生产 开发 5 吉

7、化润滑油系列乙丙橡胶 J-0010 和密封条系列乙丙橡胶 J-4090 的大生产 开发 5.1 润滑油系列乙丙胶 J-0010 的开发 5.1 润滑油系列乙丙胶 J-0010 的开发 乙丙共聚物粘度指数改进剂具有优良的增稠能力， 良好的氧化安定性和剪切稳定性好， 其综合性能 优于其他种类的粘度指数改进剂。2000 年以前国内市场所需的高中档润滑油改性用乙丙共聚物全部依 赖进口，进口量约在 8000 吨以上。为解决润滑油改性用乙丙共聚物国产化问题降低润滑油成本，吉林 石化分公司在引进的 2 万吨年装置上， 2000 年成功地开发了润滑油改性用乙丙共聚物新牌号 J-0050， 并申报了省重点优秀新

8、产品， 基本上解决了国内中挡润滑油改性用乙丙共聚物需要。 根据国内市场的需 要，2001 年吉林石化公司和中油股份公司兰化润滑油分公司联合立项，成立了“高档润滑油粘度指数 改进剂用乙丙共聚物 J-0020 的开发研制”联合开发项目组，开展样品剖析研究等工作。2001 年上半年 提出了 2 万吨/年 EPDM 工业装置试验方案。2001 年，在 J-0050 工艺技术基础上，充分运用工业化生产 的各种有利条件和多年的技术、小试、生产经验，直接在 2 万吨/年工业化装置上进行试验生产，并获 得了成功。J-0020 在推广应用中，许多用户提出进一步降低门尼粘度要求，工厂通过稳定性实验，完 善工艺，优

9、化指标，进一步开发了 J-0010 产品，得到用户认可好评，各用户要求工厂确定 J-0010 为定 型产品，取代先期开发的 J-0020 产品。 5.1.1 研究开发过程及内容，解决的技术关键研究开发过程 5.1.1 研究开发过程及内容，解决的技术关键研究开发过程 吉林石化分公司和中油股份公司兰化润滑油分公司于 2001 年开始对国外样品进行全面剖析，重点 剖析市场广泛应用的杜邦 0125，确立新产品开发目标。吉林石化分公司有机厂在参照引进牌号的基础 配方上，依据 J-0050 小试的研究结果及小试结果在工业装置上开发生产 J-0050 的经验，提出了在 2 万吨年 EPDM 工业化装置线上的

10、试车方案，于 2001 年 8 月进行第一次投料试车，打通了流程，成功地 开发出 J-0020 产品。针对 J-0020 在市场推广中用户提出的要求，即进一步降低门尼粘度，调整了产品 中国化工学会（IESC）2006 年年会 中国化工学会（IESC）2006 年年会 119 开发目标， 确定了下一步开发门尼粘度更低的 J-0010 产品， 并于 2002 年 2 月和 2002 年 10 月进行二次 工业试生产，对配方及工艺条件进一步优化调整，产品质量稳定。产品通过了中国石油润滑油分公司兰 州研发中心的 CH-4 台架实验，质量综合性能超过国外同类产品（杜邦 0125） 。 5.1.2 主要研

11、究内容及解决的技术关键 5.1.2 主要研究内容及解决的技术关键 主要内容 主要内容 （1）对国外样品的全面剖析； （2）确定满足粘度指数改进剂质量要求的乙丙胶分子量、分子量分布、特性粘度指数等技术指标。 （3）高档润滑油用乙丙共聚物的配方设计（主催化剂种类选择及助催化剂催化效率、分子量调节剂 比例、乙烯/丙烯比、反应温度、反应压力、反应釜中聚合物浓度、脱灰条件、脱溶剂条件、挤出造粒 条件等） ； （4）工业化生产条件研究，确定生产装置上聚合及后处理系统工艺控制指标； （5）工业化试生产及调优； （6）试生产产品性能评价及应用研究； （7）产品的应用推广及市场开发。 解决的技术关键 解决的技术

12、关键 技术关键在于研制合适的聚合配方及优化的工艺条件，以生产出低分子量、窄分布的乙丙共聚物， 控制成品胶的冷流性及成品胶用于调制 OCP 的优化配方。 5.1.3 取得的主要成果 确定了产品的技术指标 5.1.3 取得的主要成果 确定了产品的技术指标 用 GPC、NMR、IR 等分析测试方法，剖析和表征了国外以杜邦 0125 为代表的样品，并确定了 J-0010 产品的技术指标。 J-0010 产品技术指标 项目 J-0010 挥发分/Wt % 1.2 灰分/ Wt % 0.10 乙烯含量/ Wt % 48.153.1 钒含量/ppm 10 门尼粘度/ML（1+4）100 813 分子量分布/

13、Mw/Mn 2.3 确定了工艺路线 确定了工艺路线 J-0010 采用 V(acac)3-AlEt2Cl、改性 V-Al 体系为催化体系，己烷为溶剂，采用 H2控制分子量及分 子量分布，同时根据工业化装置工艺条件特点，尽量少改变现有装置所使用的原料和工艺参数，确定了 J-0010 工业生产所采用的技术路线。 中国化工学会（IESC）2006 年年会 中国化工学会（IESC）2006 年年会 120 确定了聚合工艺条件 确定了聚合工艺条件 确定了聚合反应温度、主催化剂用量、主催化剂与助催化剂、化学调节剂之间的比率，以及乙烯与 丙烯的比例。确定了采用 VX 为主催化剂、AQ 为助催化剂时，分子量调

14、节剂的用量。 确定了 2 万吨/年 EPDM 装置工业化试验方案，进行了工业化生产确定了 2 万吨/年 EPDM 装置工业化试验方案，进行了工业化生产。 结合 2 万吨/年 EPDM 装置生产工艺已积累的操作经验， 形成了在 2 万吨/年 EPDM 装置“一步法”直 接生产润滑油用乙丙共聚物 J-0010 的工业化实施方案，并在 2 万吨/年 EPDM 装置上进行了稳定生产， 经过三次工业试生产，确定了 J-0010 的最佳生产工艺配方及工艺条件。在该条件下，J-0010 生产工艺 稳定，工艺参数调控准确，产品质量稳定，产品各项指标达到国外同类产品的水平。产品进行了应用试 验，并通过了中国石油

15、润滑油分公司兰州研发中心的 CH-4 台架实验。 5.1.4 提出了“三废”处理的方案 5.1.4 提出了“三废”处理的方案 J-0010 产品工艺过程产生的烃类废气排入火炬管网烧掉；废水进入装置区内的污水收集池，经 过预处理后，由公司污水厂统一处理；固体废物包括废齐聚物、凝胶、废分子筛等送公司堆埋场堆埋。 5.1.5 J-0010 与国外产品的对比分析 1） 国内外样品的剖析 5.1.5 J-0010 与国外产品的对比分析 1） 国内外样品的剖析 （1）高温 GPC 的测定 测试单位：兰州石化公司研究院 分子量及分子量分布结果（兰化测定） 产品名称 Mn10 4 Mw10 4 Mw/Mn M

16、z10 4 杜邦 0125 3.28 8.56 2.2 15.30 J-0010 3.27 8.62 1.82 14.67 其中：数均分子量：Mn 重均分子量： Mw 大分子分子量：Mz 分子量分布系数：Mw/Mn （2）乙烯含量分析 测试单位：吉化有机合成厂 测试方法：红外光谱法 乙烯含量 wt%：杜邦 0125 44.5 J-0010 52.3 （3）产品技术指标分析 测试单位：兰州石化公司研究院 产品技术指标对比分析结果 项目 吉化 J-0010 杜邦 0125 门尼粘度 ML1+4 100 8-13 12 中国化工学会（IESC）2006 年年会 中国化工学会（IESC）2006 年年会 121 (不用均质)超声波剪切（SSI） 25 23.6 重均分子量（Mw10 4） 8.4 8.8 分子量分布（高温 GPC） 2.0 2.20 增稠能力 mm 2/s 4.60 4.63 （4）产品的应用性能分析 测试单位：兰州石化公司研究院 基础油：兰化 HVI100 产品的应用性能对比分析 名称 均