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合成橡胶新型高效稀土催化体系取得重大突破

点击次数:  信息来源:  发布时间:2019-11-23 02:40:10  【打印此页】  【关闭

 【全球塑胶网2015年1月4日网讯】

日前,中科院长春应化所在合成橡胶新型高效稀土催化体系的研发及产业化应用方面取得重大突破并获得成果。稀土异戊橡胶工业化产品首次以100%替代天然橡胶成功应用于万吨级稀土异戊橡胶工业化装置,摆脱了我国对天然橡胶的依赖,标志着我国稀土异戊橡胶产品的应用研发能力和生产技术已经走在了世界前列,使中国创造和几代科技工作者的稀土异戊橡胶梦变成了现实。 

    发挥基础优势抢占发展高地 

    长春应化所是国内最早开展合成橡胶研发的单位。稀土催化合成橡胶是上世纪60年代长春应化所对世界合成橡胶领域作出的巨大贡献,不仅丰富了配位聚合的理论和方法,更在世界范围内带动了能够替代天然橡胶的稀土异戊橡胶和满足安全节能绿色轮胎要求的稀土顺丁橡胶的大规模产业化发展。经过半个多世纪的发展,稀土催化体系合成橡胶仍存在着聚合活性偏低、合成橡胶链结构、微观结构、分子量及其分布可控性较差等一系列瓶颈问题。 

    长春应化所科研人员基于多年的科研积累和良好的研究基础,从稀土元素特点和稀土催化合成橡胶的基础理论入手,解决了稀土催化剂高度缔合等问题,提出了新的配位聚合合成橡胶的微观结构形成机理,发明了配位可逆链转移聚合方法。在稀土催化体系的高活性、高立构定向性和分子质量及其分布的可控性等方面取得了原创性和系统性的研究成果。 

    抓住关键核心推进重大突破 

    长春应化所把创新新一代催化剂聚合体系作为推进稀土异戊橡胶产业化进程的关键突破口,在深入研究稀土催化剂和稀土异戊橡胶结构和性能特点的基础上,提出了双烯烃配位聚合物微观结构形成新机理,解决了国外专家提出的双烯烃配位聚合物微观结构形成机理中催化剂结构与聚合物微观结构不相关联,不能指导催化剂设计合成和聚合实践的问题。新机理指出了催化剂中配体结构和聚合条件与聚合物微观结构的相关性,能够圆满诠释现有实验事实,并且能够指导催化剂设计合成和聚合实践,为提高配位聚合合成橡胶微观结构的可控性奠定了理论基础。 

    长春应化所在稀土催化剂创新这一关系规模产业化全局的核心技术上取得重大突破,首次提出了稀土化合物高度缔合是稀土催化剂聚合活性低、分子质量分布宽的首要因素,并通过特定结构的配体使稀土催化剂缔合分子簇转化为单一分子催化剂,成功开发出高活性、高顺式定向性、高度均相稳定的稀土催化剂。     

    长春应化所还提出了配位可逆链转移聚合合成橡胶的理论和方法,将传统配合聚合合成橡胶中的链转移反应由不可逆变为可逆,避免了由链转移引起的终止反应,不仅提高了稀土元素的利用率,并且使聚合反应由不可控变为可控,使制备窄分子质量分布合成橡胶及其链端功能化成为现实。 

    开发成套技术创新万吨装置 

    科学研究的价值在于致力重大成果产出,为国家人民作贡献。长春应化所科研人员经过艰苦拼搏,实现了稀土异戊橡胶工业化装置全套技术工艺包的成功开发和3万吨/年工业化生产线的成功建成、运行,标志着我国已成为世界少数掌握大品种、高性能合成橡胶工业化核心成套技术的国家,是集基础研究、工程放大、成套技术研发于一体的成功范例。 

    高活性稀土催化体系应用于万吨级稀土异戊橡胶工业化装置,其每吨异戊橡胶产品其催化剂成本降至400元以下,聚合时间也由平均7小时缩短至2.5小时,极大地降低了生产成本,提高了生产效率,产品质量达到国内外同类最好水平,并且首次实现了稀土异戊橡胶对天然橡胶的100%替代;应用于万吨级稀土顺丁橡胶工业化装置上,其主催化剂每吨顺丁橡胶产品其催化剂成本降至300元以下,产品质量达到国内外同类水平。 

    达国际领先水平实现中国创造 

    长春应化所研发的“3万吨/年稀土异戊橡胶成套工业化技术”成果,在北京通过由中科院组织的成果鉴定。专家组认为,该项目整体达到了国际领先水平,标志着我国稀土异戊橡胶生产技术已经走在了世界前列。经中国橡胶工业协会材料检测研究中心认证,工业化产品性能超过国外同类产品水平,可完全替代天然橡胶用于全钢载重子午线轮胎胎面胶。 

    中国橡胶工业协会检测中心评价结果显示:整套技术主要特点是以自主开发的催化剂、聚合、凝聚和后处理技术为核心,集成先进的反应器技术、自动控制技术和节能环保技术开发出国内首套3万吨/年稀土异戊橡胶工艺包,并建成国内外单线产能最大的工业生产装置。工艺包设计合理,装置运转平稳,能耗、物耗低、三废排放量少。 

    在提出的稀土催化双烯烃聚合新机理基础上,开发的催化剂具有高活性、高顺式定向性、低成本和产品分子量及其分布可控的特点。催化活性达0.18kg稀土钕/吨胶,稀土元素利用率由传统8-10%提高至近100%,聚合时间较国外催化剂效率提高近1倍,产品顺式含量达97%以上。 

    开发了适合于高粘胶液体系的多釜连续串联聚合、凝聚、后处理和溶剂回收技术,其中包括多项专利和专有技术,同时解决了诸如高粘体系橡胶胶液的热平衡和传输等工程和技术难题,整套装置综合能耗较国外同类工艺降低20%。 

    目前该成套技术已申请73项国内外发明专利,其中35项已获授权,形成了自主知识产权体系。近日,又荣获了2014年吉林省技术发明奖一等奖。该成套技术成果与国外现有同类技术相比,具有单线产能最大、能耗物耗最低、节能环保先进等特点,大幅降低了催化剂成本,更重要的是首次实现了稀土异戊橡胶完全替代天然橡胶用于轮胎生产,开拓了稀土异戊橡胶的市场空间,摆脱了我国对天然橡胶的完全依赖,对于增强我国橡胶行业的整体科技水平,为加速我国稀土异戊橡胶的规模产业化奠定了重要基础


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