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溶聚丁苯橡胶(SSBR)是合成橡胶的主要胶种之一。通过分子设计的手段,以烷基锂为引发剂,经阴离子溶液聚合,可以合成出汽车轮胎所需的低滚动阻力和高抗湿滑性的SSBR胎面用胶。近年来随着汽车工业和高速公路的不断发展,SSBR的需求比例持续增长。自溶聚丁苯实现工业化以来,国外越来越多的厂家采用了连续聚合法。与间歇法相比,连续法表现出了其独特的优点如:聚合物结构和质量均一、生产效率提高、工艺容易操作和调整等等。但是需要解决的一个主要问题是反应釜内凝胶的抑制。反应器中产生的凝胶,导致反应器的堵塞,从而过早地终止反应器的周期运行,凝胶的形成也严重影响聚合物的均一性、产品质量和生产效率,即阻碍了连续聚合的发展。抑凝剂的作用是通过链转移或链终止以减少可增长的大“活性”分子链的数目,以及凝胶的产生。 本文在建立丁二烯/苯乙烯阴离子连续溶液共聚合模试装置的基础上,对以正丁基锂(n-BuLi),四氢呋喃((THF)或四甲基乙二胺(TMEDA)和环己烷分别为引发剂、调节剂和溶剂的丁二烯/苯乙烯阴离子连续溶液共聚进行实验研究。详细考察了单体浓度,极性添加剂、物料平均停留时间及聚合温度等对共聚反应转化率、共聚产物微观结构、分子量及分子量分布的影响。在实验研究的基础上,采用了两种不同的方法线性回归法和非线性法建立了连续搅拌釜式反应器中丁二烯/苯乙烯阴离子溶液共聚合数学模型,并进行了模型的参数估计和模拟计算。利用三釜串联连续聚合模试转化率线性模型求得多级串联连续溶液聚合过程中不同引发剂浓度[n-BuLi](3.58×10-4,6.72×10-4,8.96×10-4mol/1),不同聚合温度(50℃、60℃、70℃、80℃、90℃),不同THF/Li(0、15、30、50、70、100)下的假一级表观增长反应速度常数KB’、KS’。利用非线性模型对三釜串联连续溶液聚合产品偶联SSBR-a的不同单体浓度,不同调节剂用量THF/Li,直链SSBR-b不同调节剂用量THF/Li,不同反应温度,SSBR-c的不同调节剂用量TMEDA/Li的动力学进行了研究,求取了各反应条件下的kBB、kss、kBS、kSB,4个链增长表观反应速率常数,丁二烯表观竞聚率rB,苯乙烯表观竞聚率rS,结果表明随单体浓度的增大,调节剂用量的增大,反应温度的升高聚合反应达到稳态时所需的反应时间明显缩短,稳态时单体的相对转化率增大。并计算了各反应条件下苯乙烯结合量,共聚物组成分布,微观结构和链分布,并与实验值进行了比较,曲线基本吻合,说明所求取的参数准确性较高。对凝胶产生的机理以及抑制凝胶的机理进行了探讨。