一種異戊橡膠的生產(chǎn)方法和異戊橡膠及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異戊橡膠的生產(chǎn)方法和異戊橡膠及其應(yīng)用。該方法包括：在烯烴聚合反應(yīng)條件下，在稀土催化劑和溶劑的存在下，使異戊二烯進(jìn)行聚合反應(yīng)，并將聚合得到的膠液進(jìn)行預(yù)處理和凝聚；所述預(yù)處理和凝聚的過程包括：a)在終止釜中，使聚合得到的膠液與非水溶性分散劑接觸，得到混合膠液；b)將步驟a)得到的混合膠液與堿水接觸，分層；c)將分層出的上層膠液送至凝聚釜中，使所述上層膠液與水溶性分散劑接觸。本發(fā)明的方法能有效脫除橡膠中殘留的鹵化物、H+和金屬化合物。由該方法生產(chǎn)的橡膠作為醫(yī)用膠塞時(shí)，其溶出物的pH變化值小于0.4，遠(yuǎn)低于國家藥品包裝容器(材料)標(biāo)準(zhǔn)YBB00232004要求的合格值(1.0)。
【專利說明】
一種異戊橡膠的生產(chǎn)方法和異戊橡膠及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種異戊橡膠的生產(chǎn)方法，由該方法生產(chǎn)的異戊橡膠，以及該異戊橡 膠在醫(yī)藥行業(yè)上的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 橡膠在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，可以用生產(chǎn)醫(yī)用膠塞、手套和膠管等產(chǎn)品。橡膠 膠塞作為醫(yī)藥產(chǎn)品包裝的密封件，可以防止藥品在儲存、運(yùn)輸和使用過程中受到污染和滲 漏，重要性不言而喻。理想的瓶塞應(yīng)具備以下性能：低透氣和透水性、低的吸水率、低抽出 率、高彈性、良好的耐老化性能、良好色澤穩(wěn)定性、良好的耐滅菌和藥品相容性等?？梢?，醫(yī) 藥領(lǐng)域?qū)ο鹉z的選擇十分苛刻，目前僅有為數(shù)不多的幾種橡膠可用于生產(chǎn)醫(yī)用膠塞，如丁 基橡膠（包括鹵化丁基橡膠）、乙丙橡膠、丁腈橡膠和異戊橡膠。
[0003] 我國在上個(gè)世紀(jì)由于合成橡膠資源缺乏等原因，曾普遍使用天然橡膠生產(chǎn)醫(yī)用膠 塞。天然橡膠來源自天然橡膠樹，在割膠和加工過程中不可避免地受到細(xì)菌、植物枝葉、花 粉等的污染，造成其成份復(fù)雜，存在異性蛋白等雜質(zhì)引起注射劑熱源、澄明度和不溶性微粒 等，可導(dǎo)致威脅生命的過敏性休克，給用藥安全留下嚴(yán)重隱患的問題。1995年，我國作出了 按時(shí)限逐步淘汰普通天然膠塞包裝藥品的部署。國家食品藥品監(jiān)督管理局先后于2001年7 月1日起淘汰了柱晶白霉素等13種抗生素粉針劑使用普通天然膠塞包裝，于2002年1月 1日起淘汰了生物制品、血液制品、冷凍干燥注射用抗生素粉針劑使用普通天然膠塞包裝。 2004年國家食品藥品監(jiān)督管理局《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)直接接觸藥品的包裝材料和容器監(jiān)督管 理的通知》（國食藥監(jiān)注〔2004〕391號）明確規(guī)定：從2005年1月1日起禁止所有藥品采 用普通天然膠塞包裝。
[0004] 異戊橡膠作為合成橡膠中結(jié)構(gòu)最為接近天然橡膠的膠種，其氣密性、高彈性和吸 水性等性能與天然橡膠相當(dāng)，滿足醫(yī)用膠塞使用要求。更為重要的是，異戊橡膠是在密閉反 應(yīng)裝置中人工生產(chǎn)的，基本不受外界污染，其成份相對簡單，不含有異性蛋白等雜質(zhì)，是天 然橡膠最好的替代品。生產(chǎn)異戊橡膠常用的催化體系有稀土系、鈦系和鋰系。其中稀土系具 有活性高、均相穩(wěn)定性好和定向性高等優(yōu)點(diǎn)，代表著發(fā)展方向，因此我國目前所有異戊橡膠 裝置均采用稀土催化體系。在稀土催化體系組成中，通常須含有鹵化物，常見的為氯化物， 如氯化稀土化合物、氯化烷基鋁、氯代烷烴和氯代硅烷等。這些鹵化物與催化體系中其他組 分經(jīng)陳化反應(yīng)后形成稀土催化劑，異戊二烯單體在催化劑和溶劑存在下發(fā)生聚合反應(yīng)，形 成異戊橡膠膠液。催化劑和膠液混合在一起最終進(jìn)入橡膠生產(chǎn)的凝聚單元，膠液被凝聚成 膠粒，催化劑則有兩種可能：一是部分催化劑與凝聚水作用，生成H +和其他化合物，由于橡 膠生產(chǎn)無法將水從橡膠中完全脫除（通常含有0. 5%的揮發(fā)份，主要為水），因此H+最終將 有部分殘留在橡膠成品中；二是部分催化劑直接包裹在膠粒中，以有機(jī)鹵化物和金屬化合 物的形式殘留在橡膠中。采用殘留H +的橡膠生產(chǎn)的膠塞，H +將會進(jìn)入藥品，帶來危害，而采 用殘留有機(jī)鹵化物和金屬化合物含量較高的橡膠生產(chǎn)的膠塞，在膠塞與藥品長期接觸中， 有機(jī)鹵化物與藥品反應(yīng)形成酸性物質(zhì)，金屬化合物也有可能進(jìn)入藥品，從而污染了藥品，給 生命安全帶來危險(xiǎn)。
[0005] 為了保障用藥安全，國家藥品包裝容器（材料）標(biāo)準(zhǔn)（YBB00232004)制定了醫(yī)用 采用異戊橡膠膠塞的測試方法及合格標(biāo)準(zhǔn)。其中要求膠塞溶出物的pH變化值不能大于 1.0,否則不允許使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的異戊橡膠由于催化劑的殘留而引起的藥 品污染的缺陷，從而提供一種異戊橡膠的生產(chǎn)方法，由該方法生產(chǎn)的異戊橡膠，以及該異戊 橡膠在醫(yī)藥行業(yè)上的應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明提供了一種異戊橡膠的生產(chǎn)方法，該方法包括：在烯烴聚合反應(yīng)條件下，在 稀土催化劑和溶劑的存在下，使異戊二烯進(jìn)行聚合反應(yīng)，并將聚合得到的膠液進(jìn)行預(yù)處理 和凝聚；其中，所述預(yù)處理和凝聚的過程包括：
[0008] a)在終止釜中，使聚合得到的膠液與非水溶性分散劑接觸，得到混合膠液；
[0009] b)將步驟a)得到的混合膠液與堿水接觸，然后分層；
[0010] C)將分層出的上層膠液送至凝聚釜中，使所述上層膠液與水溶性分散劑接觸。
[0011] 本發(fā)明提供了上述方法制得的異戊橡膠。
[0012] 本發(fā)明還提供了上述異戊橡膠在醫(yī)藥行業(yè)上的應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明還提供了上述異戊橡膠制成的醫(yī)用膠塞。
[0014] 本發(fā)明的異戊橡膠生產(chǎn)方法具有更高的脫除橡膠中殘留的鹵化物、H+和金屬化合 物的效果。而且，由本發(fā)明的方法生產(chǎn)的橡膠作為醫(yī)用膠塞時(shí)，其溶出物的pH變化值小于 0. 4,遠(yuǎn)低于國家藥品包裝容器（材料）標(biāo)準(zhǔn)YBB00232004要求的合格值（1. 0)。
【附圖說明】
[0015] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的異戊橡膠的生產(chǎn)流程圖。
[0016] 附圖標(biāo)記說明
[0017] 1-聚合爸；2_終止爸；3_中和爸；4_分層罐；5_緩沖罐；6_凝聚爸；7_第一振動 脫水篩；8-洗膠爸；9-第二振動脫水篩；10-熱水罐；11-第一 pH值在線測試儀；12-第二 pH值在線測試儀；13-第三pH值在線測試儀；14-取樣口。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種異戊橡膠的生產(chǎn)方法，該方法包括： 在烯烴聚合反應(yīng)條件下，在稀土催化劑和溶劑的存在下，使異戊二烯進(jìn)行聚合反應(yīng)，并將聚 合得到的膠液進(jìn)行預(yù)處理和凝聚；其中，所述預(yù)處理和凝聚的過程包括：
[0020] a)在終止釜中，使將聚合得到的膠液與非水溶性分散劑接觸，得到混合膠液；
[0021] b)將步驟a)得到的混合膠液與堿水接觸，然后分層；
[0022] c)將分層出的上層膠液送至凝聚釜中，使所述上層膠液與水溶性分散劑接觸。
[0023] 本發(fā)明中，所述稀土催化劑是指以稀土化合物為主催化劑的一類催化劑，本領(lǐng)域 常用的稀土催化劑均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。所述稀土化合物可以為氯化稀土化合物、烷氧 基稀土化合物、茂稀土化合物、稀土羧酸鹽或稀土膦酸鹽。所述稀土催化劑的助催化劑可以 為烷基鋁類化合物，例如三甲基鋁、三乙基鋁、三丙基鋁、三丁基鋁、三戊基鋁、三己基鋁、三 異丁基鋁、氫化二乙基鋁、氫化二丙基鋁和氫化二丁基鋁中的至少一種。如果所述主催化劑 中不含有鹵素，所述稀土催化劑還可以含有鹵化物，所述鹵化物可以為氯化烷基鋁、氯代烷 烴和氯代硅烷，所述鹵化物的具體實(shí)例包括但不限于一氯二乙基鋁、二氯乙基鋁、倍半氯化 乙基鋁、一氯二異丁基鋁、二氯異丁基鋁、叔丁基氯、芐基氯、三氯甲烷、四氯化硅、一氯三甲 基硅烷中的至少一種。
[0024] 本發(fā)明中，所述稀土催化劑的具體制備方法可參見CN102108105A、CN102532353A、 CN102532355A、CN102532366A、CN1295087A、CN101045768A 和 CN1484657A。
[0025] 所述稀土催化劑優(yōu)選為釹系催化劑。從提高聚合速率、降低灰分和降 低成本的角度出發(fā)，以每摩爾異戊二烯為基準(zhǔn)計(jì)，所述釹系催化劑的用量優(yōu)選為 1 X 10 5-4X 10 4molNd，更優(yōu)選為 5X 10 5-2. 5X 10 4molNd。
[0026] 在本發(fā)明中，所述溶劑及其用量可以為本領(lǐng)域常規(guī)的選擇。一般地，所述溶劑可以 選自芳烴、飽和烷烴和環(huán)烷烴中的至少一種。所述溶劑的具體實(shí)例包括但不限于苯、甲苯、 乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、正戊烷、異戊烷、甲基環(huán)戊烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊 烷、己烷、環(huán)己烷、正庚烷和正辛烷中的至少一種。以100重量份的異戊二烯為基準(zhǔn)，所述溶 劑的用量可以為400-900重量份。
[0027] 本發(fā)明中，所述烯烴聚合條件可以包括：聚合溫度為10-KKTC，聚合壓力為 0. 1-lMPa。優(yōu)選地，所述烯烴聚合條件包括：聚合溫度為30-60°C，聚合壓力為0. 1-0. 5MPa。
[0028] 本發(fā)明中，異戊二烯進(jìn)行聚合反應(yīng)所使用的聚合釜可以為間歇反應(yīng)釜，也可以為 單釜或多釜連續(xù)反應(yīng)釜，反應(yīng)釜的大小根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)需要而定。為了使所述稀土催化劑、異 戊二烯和溶劑能混合均勻以促進(jìn)聚合反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行，所述反應(yīng)釜帶有攪拌裝置。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的方法，異戊二烯進(jìn)行聚合反應(yīng)后，所述聚合得到的膠液中聚異戊二 烯的含量可以為5-20重量％。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，異戊二烯在聚合釜中進(jìn)行聚合反應(yīng)后，需要將聚合得到的膠液進(jìn)行 預(yù)處理和凝聚。
[0031] 步驟a)中，所述非水溶性分散劑可以降低聚合得到的膠液的粘度，不僅有利于后 續(xù)膠液輸送，還可促進(jìn)步驟b)中堿水和膠液充分混合，提高中和效率。在本發(fā)明中，所述非 水溶性分散劑是指在水中呈不分散、不良分散或強(qiáng)攪拌下才可呈乳狀分散的分散劑，其親 水親油平衡值（HLB)通常小于等于9。
[0032] 優(yōu)選地，所述非水溶性分散劑選自失水山梨醇脂肪酸酯、長鏈脂肪酸鈣和聚氧乙 烯結(jié)構(gòu)單元含量小于40摩爾％的聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物分散劑中的至少一種。
[0033] 所述失水山梨醇脂肪酸酯是指失水山梨醇與不同高級脂肪酸所形成的酯，可以包 括但不限于：失水山梨醇月桂酸酯（司盤20)、失水山梨醇棕櫚酸酯（司盤40)、失水山梨醇 月桂酸酯硬脂酸酯（司盤60)和失水山梨醇油酸酯（司盤80)中的至少一種。
[0034] 本發(fā)明中，所述長鏈脂肪酸鈣是指分子鏈上含12個(gè)以上碳原子的脂肪酸的鈣鹽。 優(yōu)選地，所述脂肪酸鈣為硬脂酸鈣。
[0035] 聚氧乙烯結(jié)構(gòu)單元含量小于40摩爾％的聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物分散劑可以 通過商購獲得，例如購自巴斯夫的商品名為Pluronic L44的產(chǎn)品（Poloxamer 124)〇
[0036] 本發(fā)明中，所述非水溶性分散劑的用量可以為聚合得到的膠液中干膠質(zhì)量的 0. 重量％。優(yōu)選地，所述非水溶性分散劑的用量為聚合得到的膠液中干膠質(zhì)量的 0? 3-0. 6 重量％。
[0037] 在本發(fā)明中，所述干膠是指聚合得到的膠液中的聚異戊二烯。
[0038] 步驟a)中，膠液與非水溶性分散劑接觸在終止釜中進(jìn)行。所述終止釜中的終止劑 優(yōu)選為水。在此優(yōu)選情況下，所述非水溶性分散劑可以以水乳液的形式使用。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，作為終止劑的水的用量使得所述水乳液中非水 溶性分散劑的含量為1-20重量％。
[0040] 步驟b)中，所述堿水用于洗滌混合膠液，一方面可以使催化劑中的鹵素轉(zhuǎn)化為可 溶于水的鹵化鹽，另一方面可以脫除催化劑中的部分金屬（例如，釹元素和鋁元素）。
[0041] 步驟b)中，所述混合膠液與堿水的接觸可以在中和釜中進(jìn)行。所述堿水可以為洗 滌膠液常用的選擇，從原料易得的角度出發(fā)，優(yōu)選所述堿水為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液 和氨水中的至少一種。
[0042] 為了在達(dá)到洗膠效果的同時(shí)避免使用大量的水，優(yōu)選情況下，所述中和釜中堿水 的 pH 為 9-11。
[0043] 步驟b)中，所述堿水的加入方式可以為將堿性化合物配制成相對較濃的水溶液 (例如，濃度為1-10重量％的NaOH水溶液），然后與水混合后加入中和釜，也可以是將堿性 化合物配成所需pH的溶液直接加入中和釜中。
[0044] 所述堿水的用量可以根據(jù)堿水的pH以及混合膠液進(jìn)行選擇。一般地，所述堿水與 所述混合膠液用量的體積比可以為0.5-10:1。從進(jìn)一步提高洗膠效果并降低資源浪費(fèi)的角 度出發(fā)，優(yōu)選所述堿水與所述混合膠液用量的體積比為1-3:1。
[0045] 步驟b)中，所述分層能得到含有上層膠液和下層堿水的分層體系。所述下層堿水 中含有源自聚合得到的膠液中的金屬元素和鹵化鹽。
[0046] 本發(fā)明中，所述分層可以在分層罐中進(jìn)行。為了降低堿性化合物和水的消耗，所述 中和釜和分層罐之間可以設(shè)置有堿水循環(huán)線。所述下層堿水至少部分可以通過所述堿水循 環(huán)線進(jìn)入中和釜中循環(huán)使用。
[0047] 當(dāng)所述下層堿水的pH不滿足堿性時(shí)，可以向所述中和釜中補(bǔ)充新的堿水。當(dāng)下層 堿水中的金屬含量大于2%時(shí)，可以將其全部或部分排出并向中和釜中補(bǔ)充新的堿水。
[0048] 本發(fā)明中，為了提高異戊橡膠的抗氧化效果，優(yōu)選所述方法還包括使膠液與防老 劑接觸。所述膠液是指本發(fā)明的所述聚合得到的膠液、混合膠液或上層膠液。進(jìn)一步優(yōu)選 地，在將所述上層膠液送至凝聚釜之前，將所述上層膠液與防老劑接觸。
[0049] 優(yōu)選地，所述防老劑為2, 6-二叔丁基對甲基苯酚（防老劑264)、2_仲丁 基-4, 6-二硝基苯酚、2, 4-二（正辛基硫亞甲基）-6-甲基苯酚、三壬基化苯基亞磷酸酯、 四[0 _(3'，5'）-二叔丁基-4'-羥基苯基]丙酸季戊四醇酯（防老劑1010)、0-(3, 5-二 叔丁基-4-羥基苯基）丙酸十八碳醇酯（防老劑1076)、4, 6-二（辛硫甲基）鄰甲酚（防 老劑1520)和2, 2' -亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚）（防老劑2246)中的至少一種。
[0050] -般地，所述防老劑的用量可以為聚合得到的膠液中干膠質(zhì)量的0. 2-2重量％。
[0051] 本發(fā)明中，所述上層膠液與防老劑的接觸可以在緩沖罐中進(jìn)行。所述緩沖罐可以 帶有攪拌裝置，使所述上層膠液與防老劑混合均勻。
[0052] 步驟c)中，所述上層膠液與水溶性分散劑的接觸在凝聚釜中進(jìn)行。上層膠液進(jìn)入 凝聚釜，在熱水（凝聚水）和溶解于其中的水溶性分散劑的作用下，溶劑變成氣相，從釜頂 而出，聚合物凝聚成含水的膠粒（簡稱水膠粒）。變成氣相的溶劑經(jīng)冷凝后可以回收使用。
[0053] 本發(fā)明對所述凝聚釜沒有特別地限定，所述凝聚釜的個(gè)數(shù)可以為1-5個(gè)。為了提 高凝聚效果，降低產(chǎn)品揮發(fā)分，同時(shí)考慮到節(jié)約投資，優(yōu)選所述凝聚釜的個(gè)數(shù)為3-4個(gè)。在 凝聚釜中進(jìn)行凝聚的條件可以為本領(lǐng)域常規(guī)的選擇，例如，溫度可以為70-1KTC。
[0054] 步驟c)中，所述水溶性分散劑可以促進(jìn)所述上層膠液在凝聚釜中形成較小的水 膠粒，從而一方面提高了凝聚效果，有利于降低產(chǎn)品揮發(fā)分，另一方面有利于進(jìn)一步脫除前 述過程未完全脫除的催化劑，包括金屬元素和鹵化物。本發(fā)明中，所述水溶性分散劑是在水 中可以呈穩(wěn)定乳狀分散、半透明至透明狀或完全透明狀的分散劑，其親水親油平衡值（HLB) 通常大于等于10。
[0055] 優(yōu)選所述水溶性分散劑為聚氧乙烯脂肪酸酯類分散劑、聚氧乙烯脂肪酸醚類 分散劑、聚山梨酯類分散劑、長鏈脂肪酸鈉、長鏈脂肪酸鉀、聚氧丙烯聚氧乙烯丙二醇醚 (SP-169)和聚氧乙烯結(jié)構(gòu)單元含量大于60摩爾％的聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物分散劑中 的至少一種。
[0056] 所述聚氧乙烯脂肪酸酯類分散劑是指以由聚乙二醇與長鏈脂肪酸（碳原子數(shù)在 12以上）縮合而成的酯作為分散劑，例如可以為聚氧乙烯（40)硬脂酸酯。
[0057] 所述聚氧乙烯脂肪酸醚類分散劑是指以由聚乙二醇與脂肪醇縮合而成的醚作為 分散劑，例如可以選自聚氧乙烯月桂醚、十二烷基聚氧乙烯醚和聚氧乙烯蓖麻油甘油醚的 至少一種。
[0058] 所述聚山梨酯類分散劑是聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯分散劑，指由失水山梨醇 脂肪酸酯與環(huán)氧乙烷反應(yīng)生成的親水性化合物作為分散劑。所述聚山梨酯類分散劑可以選 自聚山梨酯20、聚山梨酯40和聚山梨酯60中的至少一種。
[0059] 所述長鏈脂肪酸鈉、長鏈脂肪酸鉀分別是指分子鏈上含12個(gè)以上碳原子的脂肪 酸的鈉鹽和鉀鹽。優(yōu)選地，所述長鏈脂肪酸鈉為硬脂酸鈉、硬脂酸鉀。
[0060] 聚氧乙烯結(jié)構(gòu)單元含量大于60摩爾％的聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物可以通過商 購獲得，例如購自巴斯夫的商品名為Pluronic F68的產(chǎn)品（Poloxamerl88)〇
[0061] 步驟c)中，所述水溶性分散劑的用量可以為所述聚異戊二烯膠液的干膠質(zhì)量的 0. 002-0. 02重量％。優(yōu)選地，所述水溶性分散劑的用量為所述聚異戊二烯膠液的干膠質(zhì)量 的0. 005-0. 01重量％，這樣不僅可以獲得更小的膠粒，還能進(jìn)一步避免凝聚釜中產(chǎn)生大量 的氣泡。
[0062] 本發(fā)明中，可以采用濕法凝聚技術(shù)對所述混合膠液進(jìn)行凝聚。由于所述水溶性分 散劑的用量較小，所述水溶性分散劑優(yōu)選以水溶性分散劑的水溶液形式使用。
[0063] 更優(yōu)選地，將所述水溶性分散劑的水溶液加入到凝聚水中并在混合后，進(jìn)入所述 凝聚釜中與所述上層膠液進(jìn)行接觸。所述凝聚水可以為工業(yè)上常用的一級除鹽水。
[0064] 本發(fā)明中，凝聚釜的水膠粒可以經(jīng)膠粒栗送入第一振動脫水篩，分離出的水可以 再次進(jìn)入為凝聚釜提供熱水的設(shè)備（即，熱水罐）中，從而實(shí)現(xiàn)凝聚水的循環(huán)使用。
[0065] 在所述凝聚釜中，所述上層膠液與水溶性分散劑接觸后，當(dāng)所述凝聚釜中凝聚水 的pH低于8. 5時(shí)，步驟c)的過程還可以包括向凝聚釜、熱水罐或凝聚水管線中補(bǔ)加堿水， 以使堿水與凝聚水接觸，所述堿水的用量使得凝聚釜中凝聚水滿足pH為8. 5-10。所述堿水 如步驟b)所述，步驟b)與步驟c)的堿水可以相同，也可以不同。
[0066] 為了得到異戊橡膠，在對所述聚合得到的膠液進(jìn)行預(yù)處理和凝聚后，所述方法還 可以包括，將凝聚得到的水膠粒進(jìn)行洗滌和干燥。
[0067] -般地，對所述水膠粒進(jìn)行洗滌的方法可以包括：將經(jīng)第一振動脫水篩分離后的 水膠粒送入洗膠釜，在洗膠釜中加入一級除鹽水對所述水膠粒進(jìn)行洗滌。洗滌后的水膠粒 可以進(jìn)入第二振動脫水篩，使其分離出的水（洗滌水）再次回到洗膠釜，從而實(shí)現(xiàn)洗滌水的 循環(huán)使用。當(dāng)所述洗滌水的pH為6. 5-7. 5時(shí)，可以循環(huán)使用所述洗滌水。否則，排出全部 或部分污水，向所述洗膠釜補(bǔ)充一級除鹽水繼續(xù)洗滌。
[0068] 根據(jù)本發(fā)明，所述方法還可以包括：將第二振動脫水篩分離出的水膠粒進(jìn)行干燥。 所述干燥的過程可以包括：將水膠粒依次進(jìn)行擠壓脫水、膨脹干燥和熱風(fēng)干燥。所述擠壓脫 水、膨脹干燥和熱水干燥的具體過程為本領(lǐng)域常規(guī)的選擇，在此不再贅述。
[0069] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述異戊橡膠的生產(chǎn)過程如圖1所示：
[0070] 1)、將己烷、異戊二烯和催化劑加入至聚合釜1中進(jìn)行聚合反應(yīng)；
[0071] 2)、將聚合得到膠液送至終止釜2中，與非水溶性分散劑進(jìn)行接觸；其中，可以將 所述非水溶性分散劑以水乳液形式加入終止釜2中；
[0072] 3)、將接觸后所得到的膠液送至中和釜3中，并向中和釜3中加入新鮮的堿水，使 膠液與堿水進(jìn)行接觸；
[0073] 4)、將與堿水進(jìn)行接觸后的膠液送至分層罐4中進(jìn)行分層，得到上層為膠液、下層 為堿水的分層體系；
[0074] 5)、將上層膠液送至緩沖罐5中，在輸送過程中，在分層罐4與緩沖罐5之間的輸 送上層膠液的管道中加入防老劑，使得所述上層膠液與防老劑在緩沖罐5中進(jìn)行接觸；
[0075] 6)、將與防老劑接觸后的膠液送至凝聚釜6中，并通過熱水罐10向凝聚釜6提供 含有所述水溶性分散劑的凝聚水，使上層膠液與水溶性分散劑在凝聚釜6中接觸；
[0076] 7)、將凝聚后的膠液送至第一振動脫水篩7進(jìn)行脫水，得到水膠粒；
[0077] 8)、將水膠粒送至洗膠釜8中，加入一級除鹽水進(jìn)行洗滌；
[0078] 9)、洗滌后，將水膠粒和洗滌水送至第二振動脫水篩9中進(jìn)行脫水；
[0079] 10)、將脫水后的水膠粒進(jìn)行干燥。
[0080] 其中，管線A用于將所述分層罐4中的堿水輸送回中和釜3,使得所述中和釜3和 分層罐4之間形成了循環(huán)堿水線。所述管線A上設(shè)置有第一 pH在線測試儀11和取樣口 14〇
[0081] 在生產(chǎn)過程中，經(jīng)第一 pH在線測試儀11檢測的堿水的pH降至9以下時(shí)，可以向 所述中和釜3中補(bǔ)加堿水直至管線A中堿水的pH達(dá)到10。并且，可以每隔一段時(shí)間從所述 取樣口 14中取出循環(huán)堿水，測試其中金屬的含量，當(dāng)所述金屬的含量大于2%時(shí)，排出堿水 并向中和釜3中補(bǔ)充堿水。
[0082] 如圖1所示，所述第一振動脫水篩7與所述熱水罐10之間設(shè)置有用于輸送第一振 動脫水篩7中凝聚水至熱水罐10的管線B，以使所述熱水罐10、冷凝釜6和第一振動脫水 篩7之間形成冷凝水循環(huán)線。
[0083] 所述熱水罐10上設(shè)置有第二pH測試儀12,當(dāng)檢測到熱水罐10中冷凝水的pH降 至8. 5時(shí)，向熱水罐中補(bǔ)加濃堿水直至pH達(dá)到10。
[0084] 所述洗膠釜8與所述第二振動脫水篩9之間設(shè)置有用于將第二振動脫水篩9中洗 滌水輸送至洗膠釜8中的管線C，以使所述洗膠釜8與所述第二振動脫水篩9之間形成洗滌 水循環(huán)線。
[0085] 所述管線C上設(shè)置有第三pH在線測試儀13。當(dāng)洗滌水的pH測試結(jié)果低于6. 5或 高于7. 5時(shí)，排出洗滌水，向所述洗膠釜8中補(bǔ)充新鮮的一級鹽水進(jìn)行洗滌。
[0086] 根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了上述方法制得的異戊橡膠。
[0087] 根據(jù)本發(fā)明的方法制得的異戊橡膠中殘留的鹵化物、H+和金屬元素含量較少。
[0088] 根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提供了所述異戊橡膠在醫(yī)藥行業(yè)上的應(yīng)用。本 發(fā)明的異戊橡膠中殘留的鹵化物、H +和金屬元素含量較少，因此可以應(yīng)用在對安全性要求 尚的醫(yī)藥彳丁業(yè)。
[0089] 根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，本發(fā)明的異戊橡膠在硫化后可以作為醫(yī)藥膠塞使用， 其溶出物的pH變化值小于0. 4,遠(yuǎn)低于國家藥品包裝容器（材料）標(biāo)準(zhǔn)YBB00232004要求 的合格值（1. 〇)。
[0090] 下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0091] 以下實(shí)施例和對比例中，
[0092] 1、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物（聚氧乙烯含量〈40% )購自巴斯夫，商品名為 Pluronic L44;聚山梨酯分散劑為聚山梨酯40,購自巴斯夫；失水山梨醇脂肪酸酯為司盤 20,購自巴斯夫。
[0093] 2、采用等離子體發(fā)射光譜儀（ICP)測定橡膠和堿水中微量金屬的含量。將橡膠于 450°C下高溫灼燒后，鹽酸溶解成水溶液后采用等離子體發(fā)射光譜儀（ICP)測定橡膠中微 量金屬的含量，堿水無需處理，直接檢測。ICP分析儀器為Optima 8300型全譜直讀ICP光 譜儀（美國PE公司），操作條件為高頻功率1300W，等離子氣15L/min，霧化氣0. 55L/min， 輔助氣〇. 2L/min，懦動栗速1. 50mL/min，積分時(shí)間5s，等離子體軸向觀測。
[0094] 3、以下實(shí)施例和對比例中，如無特別說明，均采用如圖1所示的流程進(jìn)行異戊橡 膠的生產(chǎn)。
[0095] 其中，圖1所示的所有釜類設(shè)備均裝有攪拌器，以便更好的混合釜內(nèi)物料。聚合釜 1的個(gè)數(shù)為3個(gè)，均帶有夾套，通過夾套循環(huán)水控溫。終止釜2、中和釜3、分層罐4和緩沖 罐5的外壁均經(jīng)隔熱處理，其溫度由各種物料的進(jìn)料溫度決定，不進(jìn)行特殊控制，其中非水 溶性分散劑、新鮮堿水和防老劑均為常溫進(jìn)料。凝聚釜的溫度由熱水罐的水溫控制，控制在 95-1KTC的范圍內(nèi)。
[0096] 洗膠釜外壁沒有隔熱處理，其溫度也不進(jìn)行特殊控制，由水膠粒的溫度和洗滌水 溫度決定，其中洗滌水為常溫進(jìn)料。
[0097] 當(dāng)堿水循環(huán)管線中堿水的pH降至9時(shí)，向中和釜中補(bǔ)加濃度為2. 5%的NaOH水溶 液（濃堿水）直至堿水的pH為10。生產(chǎn)過程中，每隔4小時(shí)取循環(huán)的下層堿水，測試釹、鋁 和鈉含量，當(dāng)含量大于2%時(shí)，排出堿水并向中和釜中補(bǔ)充所述濃堿水。
[0098] 在凝聚過程中，當(dāng)熱水罐10中凝聚水的pH降至8. 5時(shí)，向熱水罐10中補(bǔ)加濃堿 水，當(dāng)pH增至10時(shí)，停止補(bǔ)加。
[0099] 在對水膠粒進(jìn)行洗滌的過程中，當(dāng)洗滌水的pH測試結(jié)果低于6. 5或高于7. 5時(shí)， 排出洗滌水，向洗膠釜8中補(bǔ)充新鮮的一級鹽水。
[0100] 制備例1
[0101] 本制備例用于說明釹系催化劑的制備方法。
[0102] 在500L的不銹鋼釜中加入250L己烷、3. 0L濃度為0. 5mol/L的新癸酸釹/己烷溶 液、9. 0L異戊二烯和10L濃度為0. 45mol/L-氯二乙基鋁/己烷溶液，在5°C下攪拌反應(yīng)15 分鐘后，加入13. 6L濃度為1. lmol/L的三異丁基鋁溶液，繼續(xù)反應(yīng)24小時(shí)后得到釹系催化 劑。
[0103] 制備例2
[0104] 本制備例用于說明釹系催化劑的制備方法。
[0105] 在500L的不銹鋼釜中加入300L己烷、3. 5L濃度為0. 5mol/L的新癸酸釹/己烷溶 液、7. 0L異戊二烯和11L濃度為0. 45mol/L-氯二乙基鋁/己烷溶液，在5°C下攪拌反應(yīng)15 分鐘后，加入21. 0L濃度為1. lmol/L的三異丁基鋁溶液，繼續(xù)反應(yīng)18小時(shí)后得到釹系催化 劑。
[0106] 實(shí)施例1
[0107] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明異戊橡膠的生產(chǎn)方法。
[0108] (1)膠液的制備
[0109] 聚合反應(yīng)采用體積均為120L的3釜串聯(lián)連續(xù)裝置。溶劑己烷、異戊二烯和制備例 1的釹系催化劑采用計(jì)量栗送入首釜釜底，其流量分別為85kg/h、15kg/h和6. OL/h。聚合膠 液從首釜釜頂流出，進(jìn)入二釜釜底，接著由二釜釜頂而出，進(jìn)入三釜釜底，最后由三釜釜頂 流出。首釜的溫度為30-32°C，壓力為0? 3MPa，二釜的溫度為42-45°C，壓力為0? 3MPa，三釜 的溫度為52-55 °C，壓力為0. 25MPa。經(jīng)分析，聚合得到的膠液中聚異戊二烯的含量為12. 3 重量％，聚異戊二烯中釹含量為355ppm，鋁含量為861ppm。
[0110] ⑵膠液的預(yù)處理和凝聚
[0111] 將聚合得到的膠液送至終止釜中，攪拌下向終止釜中加入分散劑A含量為10重 量％的水乳液，分散劑A為聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物（聚氧乙烯含量〈40% )，加入量為 0. 75kg/h(為干膠質(zhì)量的0. 59重量％ )。混合均勻后將所得到的混合膠液送至中和釜。
[0112] 在中和爸中，用pH為11的NaOH水溶液對混合膠液進(jìn)行洗滌，堿水與混合膠液的 體積比為3:1，得到反應(yīng)物料。將反應(yīng)物料送至膠液分層罐內(nèi)分層。上層膠液從分層罐出 去與防老劑混合后進(jìn)入緩沖罐，加入的防老劑為濃度為5重量％的防老劑264/己烷溶液， 加入量為〇. 80kg/h(防老劑為干膠質(zhì)量的0. 3重量％ )。
[0113] 通過噴膠栗將緩沖罐中的膠液送至凝聚釜，將熱水罐中加入了聚山梨酯分散劑的 循環(huán)熱水加入到凝聚爸中，分散劑加入量為1. 27g/h (為干膠質(zhì)量的0. 01重量％ )。凝聚米 用三釜濕法凝聚，從凝聚釜出來的膠粒進(jìn)入洗膠釜，加入一級除鹽水對水膠粒進(jìn)行洗滌。
[0114] 洗滌后膠粒進(jìn)入擠壓脫水機(jī)和膨脹干燥劑進(jìn)行干燥，然后進(jìn)入熱風(fēng)篩進(jìn)一步干 燥，最終進(jìn)入壓塊機(jī)壓塊得到塊狀異戊橡膠R1。測得R1的揮發(fā)分為0.3重量％，釹含量為 161ppm，錯(cuò)含量為 416ppm。
[0115] 實(shí)施例2
[0116] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明異戊橡膠的生產(chǎn)方法。
[0117] ⑴膠液的制備
[0118] 將溶劑己烷、異戊二烯和制備例2的催化劑采用計(jì)量栗送入首釜釜底，其流量分 別為75kg/h、13kg/h和4. OL/h。聚合膠液從首釜釜頂流出，進(jìn)入二釜釜底，接著由二釜釜 頂而出，進(jìn)入三釜釜底，最后由三釜釜頂流出。首釜的溫度為35-38°C，壓力為0. 3MPa，二釜 的溫度為46-48°C，壓力為0? 3MPa，三釜的溫度為59-62°C，壓力為0? 28MPa。經(jīng)分析，聚合 得到的膠液中聚異戊二烯的含量為11. 2重量％，聚異戊二烯中釹含量為290ppm，鋁含量為 870ppm〇
[0119] (2)膠液的預(yù)處理和凝聚
[0120] 將聚合得到的膠液送至終止釜中，攪拌下向終止釜中加入分散劑B含量為10重 量％的水乳液，分散劑B為失水山梨醇脂肪酸酯，加入量為0. 34kg/h(為干膠質(zhì)量的0. 33 重量％ )。從終止爸出來的膠液進(jìn)入中和爸，用pH為11的NaOH水溶液進(jìn)行中和，堿水與混 合膠液的體積比為1:1，得到反應(yīng)物料。將反應(yīng)物料送至膠液分層罐內(nèi)分層。上層膠液從分 層罐出去與防老劑混合后進(jìn)入緩沖罐，加入的防老劑為濃度為5重量％的防老劑264/己烷 溶液，加入量為0. 75kg/h(防老劑為干膠質(zhì)量的0. 4重量％ )。
[0121] 通過噴膠栗將緩沖罐中的膠液加入凝聚釜，將熱水罐中加入了硬脂酸鈉分散劑的 循環(huán)熱水加入到凝聚釜中，分散劑加入量為0. 54g/h (為干膠質(zhì)量的0. 005重量％ )。凝聚 采用三釜濕法凝聚，從凝聚釜出來的膠粒進(jìn)入洗膠釜。
[0122] 對膠粒進(jìn)行洗滌和干燥的方法與實(shí)施例1相同。最終進(jìn)入壓塊機(jī)壓塊得到塊狀異 戊橡膠R2。測得R2的揮發(fā)分為0. 4重量％，釹含量為165ppm，鋁含量為430ppm。
[0123] 實(shí)施例3
[0124] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明異戊橡膠的生產(chǎn)方法。
[0125] 采用與實(shí)施例1相同的方法制備異戊橡膠，所不同的是，終止釜中，分散劑A的 加入量為1. 25kg/h(為干膠質(zhì)量的0. 98重量％ );中和釜中，堿水與混合膠液的體積比為 0. 5:1 ;凝聚釜中，聚山梨酯分散劑的加入量為0. 3g/h(為干膠質(zhì)量的0. 002重量％ )。從 而制得異戊橡膠R3。測得R3的揮發(fā)分為0. 5重量％，釹含量為194ppm，鋁含量為462ppm。
[0126] 實(shí)施例4
[0127] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明異戊橡膠的生產(chǎn)方法。
[0128] 采用與實(shí)施例1相同的方法制備異戊橡膠，所不同的是，終止釜中，分散劑A的加 入量為〇. llkg/h (為干膠質(zhì)量的0. 11重量％ );中和爸中，堿水與膠液的體積比為10:1 ;凝 聚釜中，聚山梨酯分散劑的加入量為1. 8g/h (為干膠質(zhì)量的0. 018重量％ )。從而制得異戊 橡膠R4。測得R4的揮發(fā)分為0. 3重量％，釹含量為184ppm，鋁含量為442ppm。
[0129] 對比例1
[0130] 采用與實(shí)施例1相同的方法制備異戊橡膠，所不同的是，在終止釜中，不加入分散 劑A，并用等量的水代替分散劑A。從而制得異戊橡膠DR1。測得DR1的揮發(fā)分為0.8重 量％，釹含量為241ppm，鋁含量為662ppm。
[0131] 對比例2
[0132] 采用與實(shí)施例1相同的方法制備異戊橡膠，所不同的是，在凝聚釜中，不加入聚山 梨酯分散劑，并用等量的水代替聚山梨酯分散劑。從而制得異戊橡膠DR2。測得DR2的揮發(fā) 分為0. 7重量％，釹含量為234ppm，鋁含量為647ppm。
[0133] 對比例3
[0134] 采用與實(shí)施例1相同的方法制備異戊橡膠，所不同的是，將終止釜中得到的混合 膠液直接送至緩沖罐中與防老劑接觸（膠液不經(jīng)過中和釜和分層罐），在凝聚釜中，也不加 入堿水。即，不對膠液進(jìn)行中和處理，也不對凝聚水的pH進(jìn)行調(diào)節(jié)。從而制得異戊橡膠DR3。 測得DR3的揮發(fā)分為1. 0重量％，釹含量為304ppm，鋁含量為748ppm。
[0135] 測試?yán)?br>[0136] (1)橡膠的混煉
[0137] 采用醫(yī)藥用膠塞配方在開煉機(jī)上對異戊橡膠R1-R4和DR1-DR3進(jìn)行混煉。具體 配方為：異戊橡膠100重量份，硬脂酸2. 0重量份，氧化鋅5. 0重量份，促進(jìn)劑DM0. 6重量 份，促進(jìn)劑D3. 0重量份，硫黃1. 0重量份。采用平板硫化劑對混煉膠進(jìn)行硫化，硫化溫度為 135°C，硫化時(shí)間為20分鐘。從而分別制得硫化橡膠SR1-SR4和SDR1-SDR3。
[0138] 硫化后分別得到2毫米的膠片，再用裁刀將膠片裁成直徑為2厘米的圓片。取30 個(gè)圓片，依照國家藥品包裝容器（材料）標(biāo)準(zhǔn)YBB00232004采用pH計(jì)檢測溶出物的pH變 化值。檢測結(jié)果如表1所示。
[0139] 表 1
[0140]
[0141] 由表1可以看出由本發(fā)明的實(shí)施例1-4的橡膠生產(chǎn)方法生產(chǎn)的橡膠作為醫(yī)用膠塞 時(shí)，其溶出物的pH變化值小于0. 4,遠(yuǎn)低于國家藥品包裝容器（材料）標(biāo)準(zhǔn)YBB00232004要 求的合格值（1.0)。另外，由以上的實(shí)施例可以看出，本發(fā)明的方法能顯著降低稀土異戊橡 膠中的殘留催化劑的含量。
[0142] 以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中 的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這 些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0143] 另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0144] 此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種異戊橡膠的生產(chǎn)方法，該方法包括：在烯烴聚合反應(yīng)條件下，在稀土催化劑和 溶劑的存在下，使異戊二烯進(jìn)行聚合反應(yīng)，并將聚合得到的膠液進(jìn)行預(yù)處理和凝聚；其特征 在于：所述預(yù)處理和凝聚的過程包括： a) 在終止釜中，使聚合得到的膠液與非水溶性分散劑接觸，得到混合膠液； b) 將步驟a)得到的混合膠液與堿水接觸，然后分層； c) 將分層出的上層膠液送至凝聚釜中，使所述上層膠液與水溶性分散劑接觸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述非水溶性分散劑選自失水山梨醇脂肪酸酯、 長鏈脂肪酸鈣和聚氧乙烯結(jié)構(gòu)單元含量小于40摩爾％的聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物分散 劑中的至少一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述非水溶性分散劑的用量為聚合得到的膠液 中干膠質(zhì)量的〇. 1-1重量％，優(yōu)選為〇. 3-0. 6重量％。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述非水溶性分散劑以水乳液的 形式使用，所述水乳液中非水溶性分散劑的含量為1-20重量％。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述堿水為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液和氨水 中的至少一種；所述堿水的pH為9-11。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述堿水與所述混合膠液用量的體積比為 0. 5-10:1，優(yōu)選為 1-3:1。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述水溶性分散劑選自聚氧乙烯脂肪酸酯類分 散劑、聚氧乙烯脂肪酸醚類分散劑、聚山梨酯類分散劑、長鏈脂肪酸鈉、長鏈脂肪酸鉀、聚氧 丙烯聚氧乙烯丙二醇醚和聚氧乙烯結(jié)構(gòu)單元含量大于60摩爾％的聚氧乙烯-聚氧丙烯共 聚物分散劑中的至少一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述水溶性分散劑的用量為聚合得到的膠液中 干膠質(zhì)量的〇. 002-0. 02重量％，優(yōu)選為0. 005-0. 01重量％。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在凝聚釜中，所述上層膠液與水溶性分散劑接觸 在凝聚水的存在下進(jìn)行，所述凝聚水的pH為8. 5-10。10. 權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述方法制得的異戊橡膠。11. 權(quán)利要求10所述的異戊橡膠在醫(yī)藥行業(yè)上的應(yīng)用。12. 由權(quán)利要求10所述的異戊橡膠制成的醫(yī)用膠塞。
【文檔編號】C08C1/08GK106032394SQ201510116311
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月17日
【發(fā)明人】趙姜維, 辛益雙, 李傳清, 張 杰, 譚金枚, 董江舟, 程實(shí)
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院