苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物加氢催化剂的制备及小试工艺研究

本论文对茂钛催化剂催化SBS加氢反应体系进行了系统的研究，掌握了二氯二茂钛催化剂的制备技术，制得批量二氯二茂钛催化剂；在在远离市场主体，受交通限制的条件下，使用成品SBS胶体做加氢实验。考察了成品胶活化处理的条件，并在加氢过程中加入n-BuLi作为引发剂，在最佳工艺条件下，得到了与新鲜胶SBS相近的加氢度。论文主要由以下五部分组成：第一章文献综述本章主要从以下六个方面展开综述：(1)聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯(SEBS)的结构与特征：主要介绍了SEBS的分子链上，不饱和双键加氢后嵌段中的丁二烯部分已被完全氢化，与SBS相比显示出的优良性能；(2) SEBS的研究意义及应用：主要介绍了SEBS良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能及在市场中的应用情况；(3) SBS的合成技术：这部分综述了SBS的合成方法及其优缺点；(4) SBS加氢技术：这部分主要介绍了SBS的两种加氢方法，重点介绍了茂金属催化剂在SBS加氢中的广泛应用；(5) SBS加氢机理：介绍了π-络合物机理和阳离子活性中心机理；(6) SEBS的研究现状：介绍了SEBS的国内外研究现状及存在问题。第二章二氯二茂钛的制备及催化性能研究首先采用连续二段蒸馏法合成了高纯度的二氯二茂钛催化剂，利用1H-NMR对其结构进行了表征。其次，以其为催化剂催化成品胶SBS和新鲜胶SBS进行加氢反应，考察了其催化加氢性能，并与工业催化剂进行了比较。实验结果表明，在相同的实验条件下，自制催化剂的性能优于工业催化剂；成品胶SBS的活性很低，要提高其加氢度，在实验前必须对其进行活化处理。第三章SBS的制备及预处理研究首先对SBS胶的制备条件进行了研究。考察了各种因素对原料胶制备过程的影响。其次考察了溶剂中的水、洗胶方式及干燥方式对SBS加氢效果的影响。结果表明，溶剂中的水、SBS胶中的添加剂和防腐剂及SBS的干燥方式对提高SBS的加氢度都有影响。要提高SBS的加氢度，实验必须对成品胶进行预处理：即溶剂重蒸除水、SBS洗胶除杂、SBS真空烘干。第四章SBS加氢条件的优化及小试工艺的确定本章以自制的二氯二茂钛为催化剂，通过溶剂除水、洗胶除杂质及干燥除甲醇制备成的高活性SBS为原料，首先考察了无活化过程的SBS加氢，结果表明无活化过程时SBS的加氢度只有25.0%。接着，对SBS加氢活化条件进行了优化，考察了反应过程H2压力对加氢性能的影响、活化过程中H2压力对加氢性能的影响、n-BuLi用量对加氢性能的影响、活化时间对加氢性能的影响及催化剂用量对加氢性能的影响。结果表明，影响催化剂加氢度的两个主要因素是有无活化过程和催化剂的用量，其中最主要的是活化过程； SBS加氢反应的最佳工艺条件是：活化过程中H2压力为1.5MPa，活化时间为3h，反应过程中H2压力为2.5MPa，n-BuLi的用量为3mL，催化剂用量为20mL，在此条件下，产品SBS的加氢度为92.0%。第五章自制催化剂与工业催化剂的加氢性能对比研究本章以岳阳石化的工业催化剂作为SBS的加氢反应催化剂，在最佳工艺条件、无活化过程和催化剂用量减半三种条件下，将自制催化剂与岳阳石化的工业催化剂的催化加氢性能进行了对比研究。结果进一步表明，活化过程仍然是影响SBS加氢度的最重要的因素；在相同的反应条件下，工业催化剂的加氢度为85.0%，自制催化剂的加氢度为92.0%，自制催化剂的催化性能优于工业催化剂，为以后工业应用奠定基础。