聚苯乙烯的生产技术

聚苯乙烯的生产技术
2009-07-21
苯乙烯系树脂是苯乙烯单体经均聚或与其他单体共聚而得的一系列树脂。1998年世界77%的苯乙烯用于生产各类苯乙烯系列树脂,日本这一比例为83%。商品化苯乙烯聚合物主要包括通用聚苯乙烯(GPPS)、抗冲聚苯乙烯(IPS)、发泡聚苯乙烯(EPS树脂)、丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯一丙烯睛(SAN)共聚物等。几种重要的商品化苯乙烯聚合物基本上都是以自由基链式聚合机理经本体、溶液、悬浮或乳液工艺制造的,其中稀释剂本体法工艺最为常用,虽然某些苯乙烯类树脂用悬浮法工艺(EPS树脂)和乳液法工艺(ABS 树脂)生产,但由于经济及其他一些原因,在可能的情况下尽可能采用连续本体工艺是一个发展趋势。
采用自由基聚合反应生产的聚苯乙烯(PS)是玻璃化温度为105℃的无规聚合物,PS均聚物是无定型的脆性材料,具有优异的透明性和可加工性,可制成形状复杂的制品。IPS是通过苯乙烯在聚丁二烯橡胶或丁苯共聚物存在下进行聚合而形成的一种高分子共混物(橡胶粒子分散在PS基质中)。
苯乙烯与丙烯腈、α-甲基苯乙烯、马来酸酐进行共聚,得到的聚合物具有较高的热性能和机械性能。苯乙烯与甲基丙烯酸酯共聚可以提高透明性和耐磨性。苯乙烯与丙烯腈、丁二烯的三聚物(ABS树脂)具有优良的热性能、机械性能和抗冲击性能等综合性能。苯乙烯共聚物是通用树脂和工程树脂之间的一个桥
梁,主要用于汽车、电子电器和器械部件以及家用器具等领域,在这些应用领域与尼龙(PA)、聚碳酸酯(PC)以及聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)竞争。
工业上聚苯乙烯的生产主要采用两种生产工艺:本体法及悬浮法。本体法是最主要的生产方法,目前世界上85%以上的Ps和IPS是采用连续本体法工艺生产的。连续本体法生产装置一般有一条或几条生产线,生产能力为(20~160)kt/a。通过改进反应器设计、相对分子质量和橡胶粒径控制和脱挥技术,可以使本体法工艺生产线的规模更大、效率更高。目前已有单线能力90~138kt/a的大型本体法生产装置投入工业运转,但一般来说单反应器能力30~50kt/a。
悬浮法是第二种聚苯乙烯基本生产工艺,悬浮法工艺的装置规模一般小于本体法工艺,间歇操作、牌号切换时清洗时间很短。对于某些高耐热和高相对分子质量牌号的产品只能用间歇悬浮聚合工艺生产,但在相同的生产能力下采用连续本体法的工厂固定资产投资及生产成本比悬浮法低,因此对于大多数PS牌号来说用本体法生产更为经济。目前悬浮法一般已经被本体法代替,主要用于生产EPS。
苯乙烯既可作给电子体,又可作受电子体,其聚合过程可有4种不同的机理:自由基聚合、负离子聚合、正离子聚合及配位聚合。苯乙烯聚合的几种机理有其各自的特点:自由基引发、增长和终止过程是同时发生的,因此可以得到较宽的分子量分布(Mw/Mn>2),多种终止途径使其端基具有多样性,而且聚合物分子量对反应物进料的要求不高;负离子聚合机理的链引发、增长和终止是相继发生的,
聚合物分子量分布较窄(Mw /Mn<1.1=,控制链终止步骤可以控制聚合物链的端基结构,但是要求聚合反应中的进料必须净化;由于苯乙烯基碳正离子不稳定使分子链很快终止,因此正离子聚合机理很难生产高分子质量的聚合物,而且正离子聚合反应的进料也必须进行净化;Ziegler-Natta配位聚合中使用的金属化合物能够使聚合反应按立构有规的方式进行。因此能够生产高熔点高结晶性有规立构PS,但聚合反应中进料必须进行净化。工业生产中主要采用自由基聚合,其原因一是对进料单体的要求不高,二是引发剂对聚合物性能的影响很小,从而不必从聚合物中将残留的引发剂脱除。
PS树脂的自由基聚合反应仅通过加热(100℃以上)就可以进行,聚合反应一般分为链引发、链增长及链终止三个阶段,聚合反应转化率一般为70%~85%。随着苯乙烯的转化率提高,聚合温度可由100℃升至220℃。此外,聚合反应也可用引发剂引发聚合,在引发剂(如过氧化苯甲酰)存在下聚合反应会更迅速。热引发和化学引发在工业上用于生产GPPS及HIPS。由于苯乙烯聚合反应是大量的放热反应(67.4KJ/mol),因此对于以10%~20%聚合物/h的反应速率进行的聚合反应来说,良好的混合和有效的除热措施极其重要。20%聚合物/h的反应速率进行的聚合反应来说,良好的混合和有效的除热措施极其重要。
自由基的数量和反应温度对链转移和链终止的速度有影响,因此控制引发剂的注入量、注入速度以及聚合反应温度等反应条件,即可以实现对链长(相对分子质量)的控制。在反应温度保持恒定的条件下增加引发剂的浓度,则大批聚合物链被引发、终止,导致平均相对分子质量降低。相反,如果提高反
应温度,而自由基供给保持恒定,则聚合物链不断增长,聚合速度和平均相对分子质量随之增加。一般注塑级及挤出级的相对分子质量约为16万~18万,相对分子质量分布系数为2-4,相对分子质量最高可达40万。在确定的反应温度范围内,引发剂体系的选择必须适应聚合速度、停留时间、相对分子质量分布以及残余单体含量的要求。
抗冲聚苯乙烯采用苯乙烯与橡胶进行接枝共聚的方法生产。得到的产品由分散的橡胶相及连续PS相组成,橡胶的引入使PS的韧性和抗冲击性能提高。为了使HIPS在较宽的温度范围内具有较高的抗冲击强度,所用橡胶的玻璃化温度必须低于-50℃。聚丁二烯橡胶(玻璃化温度-80℃)是苯乙烯塑料最常用的抗冲改性剂,烯丙基氢原子和弱活性的双键可以提供理想的接枝和交联度。也有使用其他橡胶如丙烯酸酯橡胶、乙烯-丙烯-二烯烃橡胶、聚异戊二烯橡胶等的报道,但是由于这些橡胶的化学活性较低、玻璃化温度不合适等因素还未完全实现工业化。
SAN树脂由苯乙烯和丙烯腈嵌段共聚而成,聚合工艺可为乳液法,悬浮法和本体法。共聚物中丙烯腈的含量在15%左右,ABS树脂的制备工艺是先浮液法制备不同粒径的聚丁二烯胶乳,然后再于乳液中进行苯乙烯-丙烯睛嵌段共聚,同时接枝共聚聚丁二烯胶粒,之后三元共聚物再和SAN聚合物共混而成,由于共混物SAN分别可用乳液法,悬浮法,本体法制备,因此用SAN和苯乙烯三元共聚物共混而成的ABS树脂的制备工艺,则分别称为乳液接枝乳液SAN共混工艺,乳液接枝悬浮SAN共混工艺,乳液接枝本体SAN共混工艺。捕鱼网具
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PS聚苯乙烯树脂(本体法)的生产方法和性能及用途介绍
聚苯乙烯树脂(本体法)
a.生产方法:以苯乙烯为单体,用热引发方式在连续受热条件下于聚合釜中进行聚合反应,反应温度分段控制,逐段升高,最高不超过220℃,最终转化率为97%左右,得到熔融状聚合物,经挤压、拉条、冷却、造粒即得成品。
b.产品性能:无透明的圆柱形小颗粒,质地纯净,具有良好的透明度、耐水性、电绝缘性、染性。易于加工成型,可采用注塑、挤压、吹塑等加工方法,制成各种透明或不透明的制品。缺点是质脆、抗冲性能差。
c.用途:可用作光学仪器零件,电器、仪表制件以及日用品、文教用品、玩具、装饰品等制品。
d.包装与储运:以内衬聚乙烯薄膜袋,外套聚丙烯编织袋包装,每袋净重25kg。应储存在清洁、干燥的仓库中,严禁与油类、粉尘等易污染物堆放在一起。运输过程中也要注意清洁、干燥。
PS聚苯乙烯树脂(悬浮法)的生产方法和性能及用途介绍
聚苯乙烯树脂(悬浮法)
a.生产方法:以苯乙烯为单体,采用悬浮聚合工艺聚合,制得无透明珠状或圆柱形颗粒的成品,也可制得有一定颗粒度的白或无透明珠状体的粗粒型成品。
b.产品性能:无毒、无嗅,具有优良的透明度、表面光泽性的耐化学性,有一定的机械强度和使用温度,有均衡的物理机械性能,有良好的模塑性、可染性,适宜于注塑成型。粗粒型成品在一定条件下用低沸点烃类发泡剂浸渍后即成为含一定量发泡剂的可发性珠体,具有良好的成型加工性,可制得泡沫制品。
c.用途:可用于电讯、电器零件、家用器皿、包装容器、玩具及其他工业及生活制品等。发泡体可用于防震包装材料、绝缘材料、漂浮材料、隔音材料等。
d.包装与储运:以内衬聚乙烯薄膜袋,外套聚丙烯编织袋包装,每袋净重25kg。应储存在清洁、干燥的仓库中。储存时要远离火源。严禁与油类、粉尘等污染物堆放在一起。运输时,同一车厢内不允许装易燃、易挥发的有机溶剂,以防变质。
PS高抗冲聚苯乙烯树脂的生产方法和性能及用途介绍
高抗冲聚苯乙烯树脂
a.生产方法:以苯乙烯与顺丁橡胶为原料,采用本体接技聚合法制备。
先将顺丁橡胶按一定配比溶解于苯乙烯及少量乙苯(作稀释剂)溶液中,成为苯乙烯的橡胶溶液,加入聚合釜进行聚合反应,反应由苯乙烯本体聚合和橡胶苯乙烯聚合两种方式同时进行,经过四个聚合釜连续反应,转
化率达75%~80%时,将聚合物送入脱气槽,脱去未反应的单体,再经挤压抽条、冷却、造粒、包装即得成品。
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b.产品性能:外观为乳白、半透明颗粒。除具有普通聚苯乙烯树脂的特性外,还具有较高的冲击强度和抗张强度。加工性能优良、流动性、表面光泽性等成型性能好。
c.用途:可制备各种日常生活用品和玩具塑料制品;电视机、录音机、收音机、洗衣机、电冰箱、吸尘器等的壳体及零部件;在电工、电讯、仪表工业中用以制备弱电器件的板材、壳体及零部件等。
d.包装与储运:采用内衬聚乙烯薄膜、外套聚丙烯编织袋包装,每袋净重25kg,应有标签,标有批号、包装号等。储存于清洁、干燥,并备有消防器材的仓库中,运输时也应保持清洁干燥,严禁曝晒、雨淋或与易污染物混装。
ABS/聚氯乙烯塑料合金的生产方法和性能及用途介绍
穿孔塞焊ABS/聚氯乙烯塑料合金
a.生产方法:将干燥的ABS、经筛去粉料的PVC及添加剂加入高速混合器,充分混合后送入双螺杆挤出机,经挤出造粒,即得成品。
遥控直升机模型b.产品性能:具有良好的冲击强度、刚性、染性和二次加工性能。
c.用途:可代替金属、木材,广泛用于家用电器、仪表、建筑材料、家具、轻工等部门的各种管、棒、异型材等挤出和真空吸塑制品等。
d.包装与储运:以内衬聚乙烯薄膜的丙纶编织袋包装,每袋净重25kg。需储存于干燥、清洁的仓库中,严禁混入金属及其他杂质,并远离火源。不允许与易燃、易爆、易挥发有毒物品一起储存和运输,储运过程中应保持干燥、通风,注意防潮防雨。
OF-1脲醛树脂的生产方法和性能及用途介绍
OF-1脲醛树脂
a.生产方法:以甲醛和尿素为原料,先在缩合釜中加入甲醛和75%用量的尿素,搅拌升温至90℃,以氯化铵溶液将反应液调至pH为4.8,反应30min后缓慢加入2%用量的尿素,反应终了后以苛性碱溶液调至中性,降温至72℃,真空减压蒸馏,然后加入0.05%用量的尿素,搅拌后用少量苛性碱溶液调至中性,降温至40℃,即得成品。
b.产品性能:无味,具有较高的粘接强度,有良好的耐光性和耐老化性,但脆性较大,耐水性较差,还溶于有机溶剂。可室温固化,也可加温固化。
c.用途:优良的粘合剂,可用于刨花板、胶合板、贴面板等木材加工制造。
d.包装与储运:以铁桶或铁听包装,铁桶每桶净重200kg,铁听每听净重20kg或25kg。应储存于阴
凉、干燥的库房中,远离火种、热源,存放期为一个月。储运中需防止桶内进水,搬运时要轻装轻卸,避免包装破损。
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PP聚丙烯树脂的生产方法和性能及用途介绍
聚丙烯树脂
a.生产方法:以高纯度丙烯为单体,三氯化钛为主催化剂,一氯二乙基铝为助催化剂,汽油为溶剂,氢气为分子量调节剂,在温度55~70℃、压力0.1MPa下于聚合釜中进行连续聚合,聚合物为悬浮液,经甲醇酯化洗涤、分离、干燥或挤压造粒得到粒状或粉状均聚物或共聚物成品。
b.产品性能:无嗅、无味、无毒的乳白粒状产品或粉状产品,相对密度0.90~0.91。熔点164~167℃。具有优良的机械性能、耐热性能、电绝缘性能,化学稳定性也好,与多数化学药品不发生作
用。但耐光性差,易老化,低温下冲击强度较差,染性差,需采用添加助剂、共混、共聚等方法加以改进。不溶于水,也不吸水,可在水中煮沸,在130℃下消毒,易加工成型。
c.用途:可用作电扇马达罩和电器绝缘材料、家用电器如电视机、收音机外壳,防腐管道、板材、储槽和设备衬里、建筑材料,专用牌号可用于制作洗衣机桶料、输液瓶等;还可用于制作编织袋、包装薄膜、捆扎材料和各类容器,也可用于生产纤维。
d.包装与储运:以内衬塑料薄膜,外套编织袋包装,每袋净重25kg。应储存于干燥、阴凉、通风的仓库内,防止阳光直接照射,不得露天存放,仓库内应备有消防设施。运输时不得与沙土、水泥、煤炭、金属等杂物混装,更不能与易燃、易爆品混装、储运过程中严防日晒雨淋。
HDPE高密度聚乙烯树脂的生产方法和性能及用途介绍
高密度聚乙烯树脂
a.生产方法:以聚合级乙烯为原料,在齐格勒催化剂存在下,于120号溶剂油中聚合,再经醇解、水洗、中和、干燥后即得成品。
b.产品性能:无味、无嗅、无毒的白粉末,在加热情况下能与石蜡互溶。支链化程度低,密度大,有较高刚性及韧性,良好的机械性能,使用温度可达80℃,还有较高的耐温耐油性、耐蒸汽渗透性及
环境应力开裂性,还能耐稀酸、碱,电性能良好。易加工成型,可用注塑、吹塑及挤出等方法加工成型。
c.用途:经注塑成型可制备各种日常用具,如盆、桶、篮、篓;经吹塑成型可制备各种瓶、罐、工业用槽等;经挤塑成型可制备各种管材、包装用的压延带和结扎带,还可用于制备绳缆、鱼网和编织用纤维、电线电缆包皮以及合成纸、合成木材等。
d.包装与储运:采用内衬塑料薄膜袋,外套聚丙烯编织袋包装,每袋净重25kg。应储存在阴凉、通

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