1.2. Caosu Butadien (BR) [3]
1.2.5. Công nghệ sản xuất caosu BR [6]
1.2.5.1. Trùng hợp dung dịch
Các quá trình trùng hợp dung dịch thường được sử dụng khi nhiệt động học của quá trình trùng hợp tỏa nhiệt lớn, như là một dạng của polybutadien. Trong quá trình trùng hợp dung dịch, dung mơi khơng chỉ để hịa tan mà cịn có tác dụng truyền nhiệt của q trình đến bộ phận góp nhiệt, ưu tiên lựa chọn dung mơi có độ nhớt thấp. Trùng hợp butadien có thể được thực hiện trong dung môi aliphatic, cycloaliphatic, hoặc aromatic. Hệ thống trùng hợp dung dịch có thể là q trình liên tục hoặc gián đoạn. Trùng hợp dung dịch sản xuất cis polybutadien thường sử dụng công nghệ trùng hợp anion và Zieger-natta. Trans polybutadien cũng có thể được
trưng cho quá trình trùng hợp anion dung dịch.
Quá trình tổng hợp dung dịch Ziegler-Natta rất nhạy với các tạp chất do vậy cả hai dòng monome và dung môi đều phải tinh khiết. Các tạp chất cacbonyl và acetylenic, thường có trong các dịng monome thô, cần phải loại bỏ cùng với chất ức chế trùng hợp thông thường là tert - butylcatechol. Điều chỉnh khối lượng phân tử bằng cách thêm các tác nhân chuyển mạch vào trung tâm của hệ thống Ziegler- Natta.
Trong các hệ thống trùng hợp dung dịch anion nguyên liệu thường được làm khô bằng các chất làm khơ khác nhau bởi vì các hệ thống nhạy cảm với sự có mặt của nước. Khi sử dụng các hệ thống trùng hợp dung dịch anion liên tục, thì cần phải sử dụng tác nhân chuyển mạch nồng độ thấp (ppm) để ngăn cản sự đóng rắn. Phương pháp này đặc biệt sử dụng cho sản xuất vinyl polybutadien.
1.2.5.2. Trùng hợp nhũ tương
Quá trình trùng hợp gốc tự do của butadien trong một hệ đồng nhất cho độ dài mạch quá ngắn để tạo nên độ đàn hồi tốt. Nếu nồng độ các gốc tự do trong môi trường đồng nhất đủ cao để tạo nên một tốc độ phản ứng có lợi, thì cũng đủ cao để ưu tiên cho phản ứng ngắt mạch dẫn đến sự cạn kiệt monome trước khi khối lượng phân tử lớn đạt được.
Trái ngược với hệ gốc tự do đồng nhất, quá trình polyme hố nhũ tương gốc tự do cho tốc độ lan truyền cao và thu được sản phẩm có khối lượng phân tử cao, độ đàn hồi tốt. Sự lan truyền các mạch gốc tự do phần nào bị cô lập về mặt vật lý và do đó bị ngăn chặn sự kết hợp nhanh chóng như khi ở trong dung dịch hoặc trong mơi trường khối. Q trình trùng hợp nhũ tương cho phép kiểm sốt nhiệt độ thích hợp, thuận lợi trong q trình polyme hố toả nhiệt cao của butadien (1.4 kJ/g). Nếu tốc độ phản ứng cao trong dung dịch nhớt hoặc các quá trình lớn việc kiểm sốt nhiệt độ sẽ khó khăn hơn.
Trong một quá trình liên tục, butadien, chất nhũ hóa (xà phịng), chất khơi mào, và chất hoạt hoá (tác nhân phụ trợ khơi mào) được bơm liên tục từ bể chứa qua một chuỗi các thiết bị phản ứng có khuấy ở tốc độ phù hợp sao cho độ chuyển hoá mong muốn sẽ đạt được ở thiết bị phản ứng cuối cùng. Cuối của chuỗi phản
ứng được đặt một thiết bị, cao su được làm ấm bởi hơi nước và butadien khơng phản ứng chảy ra ngồi. Sau khi bổ sung chất chống oxi hoá, cao su được đông tụ lại. Các hạt đơng tụ được rửa sạch, làm khơ và đóng kiện để vận chuyển.
1.2.5.3. Trùng hợp pha khí
Trùng hợp pha khí là q trình mới nhất trong các quá trình trùng hợp thương mại các dien liên hợp. Phương pháp này chủ yếu được sử dụng cho quá trình trùng hợp các monome etylen, propylen và đang được mở rộng để bao gồm q trình sản xuất polybutadien.
Trùng hợp pha khí giúp giảm các dịng thải, không nước thải, lượng chất thải rắn thấp, không cần tái sinh dung môi, không phải phân tách và làm khơ sản phẩm. Chi phí sản xuất có khả năng thấp hơn đáng kể so với cả trùng hợp dung dịch hoặc trùng hợp nhũ tương. Trùng hợp pha khí thường sử dụng xúc tác Ziegler-Natta và xúc tác single-site (metallocene).