更新时间：2024-09-17 13:48
聚丙乙烯，又叫乙丙橡胶，是继Ziegler一Natta催化剂的发明、聚乙烯和聚丙烯的出现后问世的一种以乙烯、丙烯为基本单体的共聚橡胶，分为二元乙丙橡胶（EPM）和三元乙丙橡胶（EPDM）两大类。前者是乙烯和丙烯的共聚物；后者是乙烯、丙烯和少量非共轭二烯烃的共聚物。
EPR具有许多其它通用合成橡胶所不具备的优异性能，加之单体价廉易得，用途广泛，是80年代以来国外七大合成橡胶品种中发展最快的一种，其产量、生产能力和消费量在发达国家中均居第三位，仅次于丁苯橡胶、顺丁橡胶。1998年世界EPR总生产能力约为102万吨，消费量为81.4万吨。初步统计，1999年消费量约为83.61万吨，预计2003年将达到98.0万吨。1998～2003年EPR的需求增长率为3.8%，高于丁苯橡胶和顺丁橡胶需求量的增长速率。
60年代初实现工业化，经不断完善和改进，技术己成熟，为许多新建装置所使用，是工业生产的主导技术，约占FPR总生产能力的77.6%。
该工艺是在既可以溶解产品、又可以溶解单体和催化剂体系的溶剂中进行的均相反应，通常以直链烷烃如正己烷为溶剂，采用V一A1催化剂体系，聚合温度为30～50℃，聚合压力为0.4～0.8 MPa，反应产物中聚合物的质量分数一般为8%～10%。
工艺过程基本上由原材料准备、化学品配制、聚合、催化剂脱除、单体和溶剂回收精制以及凝聚、干燥和 包装等工序组成,但由于在某部分或控制方面有自己的专利技术，因而各具独特的工艺实施方法。
世界乙丙橡胶工业的发展呈现以下主要发展特征。(1)生产能力及产量总体呈现缓慢增长的趋势,新增装置的扩大与装置的减荷、关、停同时存在成为世界乙丙橡胶生产的最新发展现状;(2)合成技术以溶液聚合法为主,尤其是其中以茂金属为催化剂的溶液法得到了快速的发展,新建装置基本上都采用该方法;(3)新产品开发迅速,如高乙烯含量的高生胶强度乙丙橡胶、高不饱和的三元乙丙橡胶、液体乙丙橡胶以及热塑性乙丙橡胶等,使得应用领域不断拓展;(4)生产趋于集中。生产能力和生产技术主要控制在DSM、陶氏化学以及埃克森美孚等少数几个跨国企业手中;(5)市场竞争日益激烈。与其他合成橡胶品种相比,乙丙橡胶的市场竞争比较激烈,尤其是在亚洲的中国和东南亚地区,乙丙橡胶需求一直保持较高的增长率,因而也成为全球乙丙橡胶未来装置和市场开拓的焦点。
截止到2009年年底,全世界乙丙橡胶的总生产能力为127.7万t,生产装置主要集中在北美、西欧和亚洲地区,其中北美的生产能力占世界乙丙橡胶总生产能力的37.98%,西欧占31.32%,亚洲占25.06%。埃克森美孚化学是目前世界上最大的乙丙橡胶生产厂家,生产能力为26.5万t/a,占世界乙丙橡胶总生产能力的20.75%;其次DSM,生产能力为20.2万t/a,占总生产能力的15.82%。其中采用溶液聚合法的生产能力为112.2万t/a,占总生产能力的87.86%;采用悬浮聚合法的生产能力为15.5万t/a,占总生产能力的12.14%。随着亚洲(尤其是中国大陆)多套新建或扩建装置的建成投产,预计到2014年,全世界乙丙橡胶的总生产能力将达到约145.0万t,增长主要来自亚洲地区,而北美地区的生产能力将出现负增长,其他地区的生产能力基本保持不变。
我国乙丙橡胶的研究开发始于20世纪60年代。1997年吉林石油化工引进日本三井化学溶液聚合法技术,建成1套2.0万t/a的乙丙橡胶生产装置。该装置是目前我国唯一的一套乙丙橡胶生产装置.随着技术的不断进步和生产装置的稳定生产,我国乙丙橡胶的产量稳步增加。2001年产量为1.50万t,2007年达到2.01万t。2008年由于受到世界经济危机的影响,产量下降到1.85万t,同比下降7.96%。2009年产量为1.80万吨,同比下降2.70%。
由于各家在某部分或控制方面有自己的专利技术，因而各具独特的工艺实施方法，代表性的有DSM、 Exxon、uniroya1、DuPont、日本三井石化和JSR。其中最典型的代表是DSM，它不仅是全球最大的EPR生产者，而且在荷兰、美国、日本、巴西所拥有的四套装置均是采用溶液聚合工艺，占世界溶液聚合工艺生产EPR总能力的1/4。下面将以DSM为例进行说明。
DSM采用己烷为溶剂，乙叉降冰片烯（ENB）或双环戊二烯（DCPD）为第三单体，氢气为分子量调节剂，VOCl3一1/2Al2Et3Cl3为催化剂。此外，为提高催化剂活性及降低其用量，还加入了促进剂。催化剂的配比用量、预处理方式、促进剂类型是DSM的专有技术。反应物料二级预冷到一500℃，根据生产的牌号，单釜或两釜串联操作。聚合釜容积大约为6m3。聚合反应条件为：温度低于650℃，压力低于2. 5 MPa，反应热用于反应器绝热升温。在碱性脱钒剂和热水作用下，聚合物胶液中残留的钒催化剂进入水相，经两次转相过程被彻底脱除。未反应单体经二次减压闪蒸回收并循环使用。
后撇液送至两台串联的凝聚釜进行凝聚，并进一步蒸出回收残余己烷溶剂循环使用, JC胶粒浆液脱水后进入干燥系统，然后压块或粉料包装。含ENB的废热空气送至焚烧炉焚烧，含钒污水送至污水脱钒单元，在脱钒剂的中和絮凝作用下，钒进入钒渣中，定期送堆埋场掩埋，经脱钒的污水排至污水处理厂处理。
DSM的EPR溶液聚合工艺技术成熟，比较先进，有下列优点：（1）投资低，工艺最佳化。反应器的优比设计能满足反应物料混合要求，能准确控制聚合反应工艺参数和产品质量，聚合物胶液浓度高而循环溶剂量少，聚合釜体积小但生产强度高，原料和循环单体不需要精制，催化剂效率高，三废中钒含量低，生产弹性大。（2）生产操作费用低，装置年操作时间长，原料和催比剂的消耗低，采用先进控制系统对生产进行控制。（3）产品质量具有极强的竞争力。产品中催化剂残渣含量低，生产中次品少，产品牌号切换灵活，切换废品量少，产品特性能够按用户要求进行调整，产品牌号多，门尼值可在20～160宽范围内调节，质量稳定，重复性好，产品规格指标变化幅度窄和产品加工性能优异。
技术比较成熟，操作稳定，是工业生产EPR的主要方法；产品品种牌号较多，质量均匀，灰分含量较少，应用范围广泛；产品电绝缘性能好。但是由于聚合是在溶剂中进行，传质传热受到限制，聚合物的质过分数一般控制在6%～9%，最高仅达11%～14%，聚合效率低。同时，由于溶剂需回收精制，生产流程长，设备多，建设投资及操作成本较高。