降冰片烯(NB)国内还没有生产装置,但是无论采用虽然气相工艺还是液相反应工艺,如何通过设计特殊结构的反应器,以提高其两种原料的混合效果是技术突破的关键所在。还可以用于生产光电子材料、特种合成橡胶、工程塑料和形状记忆材料等。
降冰片烯(NB),化学名为双环[2.2.1]-2_庚烯,分子式C?H??,沸点96°C,熔点44~46°C,闪点-15°C,密度0.g/cm?3;,折光率1.,常温下为白色透光结晶,易升华。降冰片烯(NB)主要用于环烯烃共聚物(COC或COP)合成。COP/COC具低密度、低吸湿性、高透明性、高耐热性、高耐水解性以及优良的加工性等优势可以用于医用材料、手机、电脑、液晶电视等领域,未来几年COP/COC材料预灌封注射器将逐步取代传统型玻璃安甑、西林瓶、普通注射器。
反应机理
降冰片烯(NB)的制备均采用双环戊二烯(DCPD)或环戊二烯(CPD)与乙烯的Diels-Alder反应路线,Diels-Alder反应是一步进行的环加成协同反应,也称双烯合成。该类反应进行时键的断裂和生成是同时进行的,反应过程中只有键变化的过渡态,一步发生成键和断键,没有自由基或离子等活性中间体产生。
由于乙烯不含吸电子性质的取代基,在作为亲二烯体发生Diels-Alder反应时,因匹配轨道间的能级差较大,反应比较困难,为提高对乙烯反应活性采取提高压力、升高温度的办法。双环戊二烯(DCPD)在℃以上高温分解CPD,平衡向生成CPD的方向移动。乙烯与CPD的反应是强放热反应,CPD经加热连续发生放热反应,形成DCPD低聚物及低聚物继续聚合生成DCPD聚合物,这些因素给NB生产过程带来安全隐患。
物料混合效果是关键
降冰片烯(NB)的制备均采用双环戊二烯(DCPD)或环戊二烯(CPD)与乙烯的Diels-Alder反应路线。在反应过程中,温度越高和CPD浓度有利用于多聚物及聚合物的生成,而控制的最有效的办法是提高反应体系中乙烯浓度并加速乙烯和CPD双烯合成反应速率,尽可能快地消耗DCPD解聚生产的CPD。这就要使CPD和乙烯在反应器中均匀混合,提高生成NB反应的选择性,同时,最大限度地减少CPD多聚物及聚合物的生成。因此,如何设计出传热效率高、具有特殊结构的反应器以提高其混合效果是技术突破的关键。
工艺选择取决于混合设计
根据操作条件下CPD或DCPD状态的不同,NB及其衍生物的生产工艺可分为液相反应工艺和气相反应工艺两种。在液相反应工艺中,CPD或DCPD在反应过程中呈液态,乙烯气体溶于液相后进行加成反应;气相反应工艺则是先对CPD或DCPD进行加热,使之气化,与乙烯混合后进入反应器进行反应。与液相反应工艺相比,气相反应工艺中物料混合得更加充分,极大地遏制了副反应的发生,选择性高。但由于气相反应工艺的反应物和产品均处于气相状态,摩尔体积大幅提高,受反应器体积和处理量的制约,气相工艺停留时间较液相工艺大大缩短,DCPD转化率仍相对偏低、产量低。
而液相反应工艺副反应多,容易产生多聚物或聚合物,造成反应器及有关设备的堵塞,而在加入惰性溶剂后,可以有效抑制多聚物或聚合物的生成、提高反应的选择性。
必须明确,无论液相反应工艺还是气相反应工艺,只要解决好物料在反应器中均匀混合,在生产中无论采用哪种工艺都具有可行性。
因此,无论是哪种反应器,提高气液混合效果,不仅是在进料方式上有创新,更要在反应器内部结构设计上、内部混合方式上有新思路、新突破,多维度提高物料接触面积,促进物料混合,总的设计原则是转化率高、成本低、投资少。
关于举办环烯烃共聚物技术与市场论坛的通知
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本文编辑:佚名
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