1第五章-本体聚合1

苯乙烯熔融本体聚合工艺bulkpolymerization张茜吴盈符丽芳沈静姻袁晓菲高玲璐沈萍肖姣姣

杨婷金晓智林伟伟简介工艺条件设备工艺流程后处理

聚苯乙烯分子结构为

聚苯乙烯具有优良的性能而且原料来源丰富,因此成为四大通用塑料品种之一。我国,PS的产量仅次于PE、PVC,在通用塑料品种中占第三位。

通常工业生产用的聚苯乙烯分子量在10万～40万。

苯乙烯单体可以自由基、阳离子、阴离子、及配位聚合机理进行聚合,得到聚苯乙烯及其共聚物。

本体聚合法是聚苯乙烯树脂最主要的生产方法,用于通用型PS和HIPS树脂的生产。

简介聚苯乙烯的性能和应用聚苯乙烯的性能典型性能如表所示。通用聚苯乙烯是苯乙烯的无规均聚物,具有无色透明、着色性好,易加工成型,热稳定性良好、刚性强,良好的耐光性、耐化学腐蚀性,价格低、出色的电绝缘性等优点。不足之处就是脆性大,抗冲性能差。

聚苯乙烯的用途

通用型PS主要用来生产注塑品,用于仪表透明罩板、外壳、日用品和玩具等。另外聚苯乙烯树脂制成的薄板经真空吸塑成型可生产薄壁杯子、器皿等。可发性PS因含有大量的孔隙的珠粒,主要用于制成泡沫塑料,广泛用作防震包装材料、隔热保温材料。

高抗冲聚苯乙烯增加了橡胶组分,提高了韧性与抗冲性,改进了抗环境应力破裂性能。可以用作电器仪表外壳、汽车另部件、医疗用器具、玩具等。

聚苯乙烯的用途

用茂金属引发剂合成的间规苯乙烯SPS熔点高达270℃,具有优良的机械性能,可作为工程塑料,应用于电子、电器、汽车部件、高光泽绝缘膜、磁性记录载体、照相机身、包装材料、纤维制品及工业膜等。

超高分子量聚苯乙烯的物理机械性能优于其它聚苯乙烯。主要用作包装材料,如大型薄壁容器、冰箱托盘、发泡食品容器等。

汶川大地震后建设了大量简易房大量采用薄钢/PS保温建材。但PS泡沫保温材料也会带来火灾的隐患2011春节沈阳万鑫大火工艺条件

单体：苯乙烯的合成可以由苯与乙烯反应合成乙苯，乙苯脱氢合成苯乙烯。聚合级苯乙烯的纯度应在99.6%以上。

引发剂：偶氮类、过氧类引发剂均可，以在100～140℃温度下半衰期为1小时的引发剂最适当。也可不用引发剂，在120～160℃下进行热聚合。

阻聚剂：因为苯乙烯容易热引发，所以在储存及蒸馏过程中必须添加阻聚剂，如醌、苯酚、硝基苯之类的阻聚剂。常用的是对叔丁基邻苯二酚

溶剂：有时为便于散热和控制物料粘度，常加入少量甲苯、乙苯等芳烃溶剂。作为溶剂要求不含硫化物和醛。溶剂量在2%～20%范围内。

聚合条件：一般根据生产聚苯乙烯的分子量要求及生产量决定。对于热聚合，反应温度在120～180℃，引发剂引发反应温度在90～140℃为好。

反应一般以连续操作为主，有单釜连续操作，也有多釜串联连续进行。

反应设备

聚苯乙烯生产的主要设备是预聚合釜和聚合塔(1)预聚釜

预聚釜是带有球形盖及底的铝质或不锈钠的圆筒彤设备，外壁有钢质夹套，并装有28—32r／mm的不锈钢的锚式或框式搅拌器，预聚釜容积视生产能力而定，我国早期聚苯乙烯生产装置的预聚釜的容积为2m3。(2)塔式聚合反应器

聚合塔是不锈钢制成的圆柱形设备，与2m3配套的聚合塔的直径为650mm，高为8600mm，容积2.33m3，全塔由7个塔级、锥形底、塔盖及螺旋挤出机等组成。由2至7塔节分别附有夹套，供循环载热体加热用。

工艺流程苯乙烯分段聚合的工艺流程有三种,

即塔式反应流程、少量溶剂存在下的生产流程和压力釜串联流程,见下图所示。以塔式反应流程历史最久,技术成熟,但生产能力有限。塔式流程主要分为三个阶段。即预聚合、后聚合、聚合物的后处理。(1)预聚合

原料苯乙烯自苯乙烯车间定时送入苯乙烯贮槽,再用泵打到高位槽中,然后由高位槽经过滤器与流量计连续流入经N2置换的预聚釜中,在预聚釜中,通N2保护。苯乙烯被循环于钢制夹套中的热水间接加热到80℃进行聚合。反应停留时间视工艺条件而定。反应温度为80—100℃时,聚合物浓度最高达到35％。

如果转化率更高,则粘度过大。为了提高反应速率,缩短停留时间,预聚温度可提高到115—120℃,此时停留时间约为4—5h,反应物料中聚苯乙烯浓度可达50％。

为了减少苯乙烯单体损失,预聚合反应在密闭式压力釜中进行。

(2)后聚合

苯乙烯预聚物或称预聚浆自两台预聚釜底部经阀门沿加热导管连续地流入聚合塔中,在135—235℃下进行聚合。在聚合塔中,物料呈柱塞式层流状态或在螺旋推进装置作用下向前流动,而不产生返混现象。

塔式反应器通常分为6—8节,第一段无物料,自第二段起分段用载热或工频感应电热加热到150—240℃左右。第二、三塔节温度为150—180℃,反应主要在此进行。汽化苯乙烯经塔顶冷凝器冷凝再循环入单体贮槽内,供循环使用。以下若干塔节物料温度逐渐升高到240℃,