乙丙和乙丙三元橡胶的国外生产技术和研究的最新动态.doc

乙丙橡胶的生产技术和最新研究成果之我探李如俊Dept.ofChemicalEngineeringLouisianaStateUniversityBatonRougeLA70802USA摘要乙丙橡胶是一种应用非常广泛的弹性体它的优异的物理和化学特性使得它被广泛地应用于汽车、建筑、农业等诸多领域。它的年生产量已经达一百万吨生产主要集中在欧美日本等发达国家。本文在简单介绍了乙丙橡胶的历史和生产现状的基础上主要从生产工艺、反应机理和过程控制几个方面叙述最新研究成果。生产工艺重点讨论了齐格勒-纳塔和茂金属两种催化剂以及生产乙丙橡胶的三种工艺流程。过程控制重点讨论模型预估控制（MPC）和在乙丙橡胶生产过程中的应用以及发展趋势。作者在多活性中心、交联以及模型预估控制等方面的研究成果也做了简单介绍。1.引言乙丙橡胶(Ethylene-PropyleneRubberEPM)和乙丙三元橡胶(Ethylene-Propylene-DieneRubberEPDM)(以下统称为乙丙橡胶)是利用齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)或茂金属(Metallocente)配位催化剂生产的乙烯和丙烯或乙烯、丙烯和非共轭双烯聚合生成的共聚物。由于具有其他橡胶不具备的非常好的伸展性和很强的耐严寒、耐臭氧、耐油、耐化学腐蚀能力乙丙橡胶被广泛应用在汽车工业、建筑、农业等诸多领域作为汽车轮胎、散热器水管、保险杠、密封件以及屋顶防水涂层、农用水管、电缆、橡胶改性的添加剂等[12]。由于新的使用茂金属催化剂工艺流程的工业化涌现出很多新的牌号的产品。它们具有新的特性使的乙丙橡胶的用途更加广泛。使其成为几大合成橡胶中生产增长最快、最有前途的。然而对其反应机理研究和生产的过程控制还没有赶得上它的增长速度特别是在中国它的年产量只有2万吨远远不能满足市场需要并且生产技术是从日本引进没有独立的技术。因此加强对乙丙橡胶反应机理的研究、生产技术的开发和加强生产的过程控制对中国乙丙橡胶的生产摆脱对他国的技术和产品的依赖有着非常重要的意义。2.乙丙橡胶的历史和生产现状现在工业上生产乙丙橡胶主要使用齐格勒-纳塔配位催化剂。这类催化剂是二十世纪六十年代出由齐格勒和纳塔在德国和意大利分别发现的[1]。发现后很快就被应用于聚烯烃的商业化生产。乙丙橡胶在1963年开始在美国和日本工业化生产以后需求量和产量一直稳步增长甚至在七十年代能源危机引起全球性橡胶产量下降期间也仍能保持不减。现在全球共有十几家公司生产主要生产厂家集中在欧美和日本。1999年的产量接近100万吨主要生产厂家的情况见表：厂家公司本部生产厂所在地商标1999市场份额(%)DSM荷兰荷兰、美国路易斯安那州、巴西KeltanEpsyn22ExxonMobil美国美国路易斯安那州、法国Vistalon18Uniroyal美国美国路易斯安那州Royalene10DuPont-Dow美国美国路易斯安那州Nordel10Bayer德国美国德州德国MarlBunaEP10Unichem意大利美国德州Dutral9三井、住友、JSR等日本日本16表1：乙丙橡胶主要生产厂家以及它们1999年的产量和市场份额其他亚洲生产厂家主要是以上大厂商的合资合作企业比如日本的出光(和DSM合资)韩国的锦湖(和ExxonMobil合资)印度的Herdillia(和Uniroyal联合)中国的吉化（引进日本三井技术）。中国只有吉化的年产2万吨的装置远不能满足市场需求国内市场仍主要靠进口填补空缺。由于市场需求量的稳定增长和新的茂金属催化剂的发现各大公司都在寻求扩产增大市场份额。1995年DuPont-Dow和联合碳化物公司都宣布建立90000t/a的新厂。但在1998年联合碳化物公司被并入DowDuPont-Dow在美国路易斯安那州Plaquemine的工厂达设计能力90000t/a后DuPont关闭了在德州Beaumont的60000t/a的工厂。2000年DSM宣布在荷兰Geleen建立新的工厂并计划2002年投产这将增加120000-140000t/a的产量[4]。DSM并计划在远东地区实施“龙”计划建立大产量工厂。还将增加在巴西Triunfo的工厂的生产能力25%。并预计将占有35%的国际市场份额。ExxonMobil在2001年四月决定扩建在BatonRouge的工厂使其能够使用茂金属催化剂生产乙丙橡胶90000t/a[5]。该扩建项目已于2002年4月破土预计2003年中投产。Bayer也计划在2003年将在德国Marl的工厂增加到115000t/a在美国德州Orange的工厂增加到70000t/a。3.乙丙橡胶的生产工艺(1).催化剂齐格勒-纳塔催化剂包括主催化剂和助催化剂。主催化剂是I