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1、聚苯乙烯的合成工艺报告人：聚苯乙烯(PS)一一一一 主要原料主要原料主要原料主要原料 化学性质非常活泼，单体在贮存、化学性质非常活泼，单体在贮存、运输过程中，需要加入少量的间苯二运输过程中，需要加入少量的间苯二酚或叔丁基间苯二酚等阻聚剂以防止酚或叔丁基间苯二酚等阻聚剂以防止自聚自聚结构式：结构式：结构式：结构式：CH2CH 四种均可，四种均可，四种均可，四种均可，应用较多的是：应用较多的是：应用较多的是：应用较多的是：本体聚合本体聚合本体聚合本体聚合 悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合离子型离子型离子型离子型聚合聚合聚合聚合（包括配位离子（包括配位离子（包括配位离子（包括配位离子型）型）型）型）
2、自由基型自由基型自由基型自由基型聚合聚合聚合聚合聚苯乙烯(PS)二二二二 聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚合机理聚合机理聚合机理聚合机理聚合方法聚合方法1.1.单体：单体：单体：单体：纯度纯度纯度纯度99.5%99.5%2.2.引发剂：引发剂：引发剂：引发剂：热引发热引发热引发热引发3.3.反应器：反应器：反应器：反应器：塔式、釜式、槽式和管式等塔式、釜式、槽式和管式等塔式、釜式、槽式和管式等塔式、釜式、槽式和管式等 一般采用：两个或更多反应器串联一般采用：两个或更多反应器串联一般采用：两个或更多反应器串联一般采用：两个或更多反应器串联4.4.工艺：工艺：工艺
3、：工艺：预聚预聚预聚预聚聚合聚合聚合聚合后处理后处理后处理后处理 随着苯乙烯本体聚合工艺的不断改造，还出现随着苯乙烯本体聚合工艺的不断改造，还出现随着苯乙烯本体聚合工艺的不断改造，还出现随着苯乙烯本体聚合工艺的不断改造，还出现了五釜串联、三釜一管串联、一立一卧串联等生产了五釜串联、三釜一管串联、一立一卧串联等生产了五釜串联、三釜一管串联、一立一卧串联等生产了五釜串联、三釜一管串联、一立一卧串联等生产工艺。工艺。工艺。工艺。聚苯乙烯(PS)二二二二 聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺苯乙烯的本体聚合苯乙烯的本体聚合苯乙烯的本体聚合苯乙烯的本体聚合苯乙烯苯乙烯高温高温
4、悬浮聚合悬浮聚合苯乙烯苯乙烯低温低温悬浮聚合悬浮聚合聚苯乙烯(PS)二二二二 聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺苯乙烯悬浮聚合苯乙烯悬浮聚合苯乙烯悬浮聚合苯乙烯悬浮聚合单体单体单体单体/水：水：水：水：1/1.41/1.41/1.41/1.41/1.61/1.61/1.61/1.6分散剂分散剂分散剂分散剂:磷酸三钙磷酸三钙磷酸三钙磷酸三钙引发剂：引发剂：引发剂：引发剂：过氧化苯甲酰（占总引发剂的过氧化苯甲酰（占总引发剂的过氧化苯甲酰（占总引发剂的过氧化苯甲酰（占总引发剂的90%90%90%90%80%80%80%80%）和过氧化叔丁基苯甲酸酯（占总引发剂的和过氧化
5、叔丁基苯甲酸酯（占总引发剂的和过氧化叔丁基苯甲酸酯（占总引发剂的和过氧化叔丁基苯甲酸酯（占总引发剂的10%10%10%10%20%20%20%20%）复合型引发剂）复合型引发剂）复合型引发剂）复合型引发剂分散介质：分散介质：分散介质：分散介质：去离子水去离子水去离子水去离子水单体纯度：单体纯度：单体纯度：单体纯度：99.5%99.5%99.5%99.5%聚合转化率：聚合转化率：聚合转化率：聚合转化率：90%90%90%90%左右左右左右左右产物：产物：产物：产物：相对分子质量可达相对分子质量可达相对分子质量可达相对分子质量可达20104201042010420104，宜作发泡聚苯，宜作发泡聚苯
6、，宜作发泡聚苯，宜作发泡聚苯乙烯材料。乙烯材料。乙烯材料。乙烯材料。聚苯乙烯(PS)二二二二 聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯低温低温低温低温悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合主分散剂：主分散剂：主分散剂：主分散剂：MgCOMgCOMgCOMgCO3 3 3 3（可在釜用（可在釜用（可在釜用（可在釜用NaNaNaNa2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3与与与与MgSOMgSOMgSOMgSO4 4 4 4 制备）制备）制备）制备）助分散剂：助分散剂：助分散剂：助分散剂：苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物顺丁烯二酸酐共聚物顺
7、丁烯二酸酐共聚物顺丁烯二酸酐共聚物聚苯乙烯(PS)二二二二 聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯高温高温高温高温悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合高温聚合优点高温聚合优点高温聚合优点高温聚合优点1.1.1.1.可不用引发剂，反应速度快，产品质量高。可不用引发剂，反应速度快，产品质量高。可不用引发剂，反应速度快，产品质量高。可不用引发剂，反应速度快，产品质量高。2.2.2.2.用无机悬浮剂，聚合产品外表面无表面膜，易用无机悬浮剂，聚合产品外表面无表面膜，易用无机悬浮剂，聚合产品外表面无表面膜，易用无机悬浮剂，聚合产品外表面无表面膜，易于洗涤、分离
8、。于洗涤、分离。于洗涤、分离。于洗涤、分离。3.3.3.3.配方来源丰富，成本低。配方来源丰富，成本低。配方来源丰富，成本低。配方来源丰富，成本低。4.4.4.4.粘附物少，使釜运转周期加快。粘附物少，使釜运转周期加快。粘附物少，使釜运转周期加快。粘附物少，使釜运转周期加快。聚苯乙烯(PS)二二二二 聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯高温高温高温高温悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合实施方案w以苯乙烯为单体，水做悬浮介质，采用低温悬浮聚合一步法生产工艺。此方法是将苯乙烯单体、引发剂、分散剂、水、发泡剂和其他助剂一起加入反应釜内,聚合后得含发泡
9、剂的树脂颗粒,经洗涤、离心分离和干燥,制得可发性聚苯乙烯珠粒产品。工艺路线w以羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠为分散剂，以有机过氧化物为引发剂，在搅拌作用下，苯乙烯单体以液滴的形式悬浮于水中，按自由基反应历程进行聚合反应，聚合到稳定时间后加入发泡剂，发泡剂在一定温度压力下渗透到珠粒内，同时珠粒进一步聚合，得到EPS粒子，产物经洗涤、干燥、筛分、称重。把含有发泡剂的聚苯乙烯珠粒,在发泡器中预发泡(用蒸气加热),在室温下熟化后即可供成型使用。将熟化后的发泡聚苯乙烯颗粒料,装入成型模中,上紧盖后通入蒸气加热,待成型后再通入水冷却,即得到制品。发泡聚苯乙烯技术工艺比较发泡聚苯乙烯技术工艺比较w塔式本体聚合
10、技术w经典的塔式反应器是德国法本式流程。这种老式的塔式本体聚合不使用引发剂，通过热引发聚合，预聚合温度为80100，转化率控制在32%35%，连续操作。为了提高反应速度，缩短停留时间，预聚合温度也可提高到115120，转化率可达50%，黏度较大。w从工程角度分析，该工艺还有以下缺点：转化率过高，后期反应速率很慢，总的停留时间太长，反应器的容积效率大大降低；物料黏度过大，只能用逐步升温的方式使之流动，前后温差太大，造成产物聚合度分布加宽。添加少量溶剂的单釜连续本体聚合技术添加少量溶剂的单釜连续本体聚合技术w添加少量溶剂的苯乙烯本体聚合，溶剂量通常控制在3%15%范围内。添加溶剂的主要目的是降低体
11、系的黏度。溶剂通常只选用苯或乙苯，因为它们能和聚苯乙烯混溶，而且又容易得到。w由于添加了溶剂，并且转化率较低，因此该工艺设计有脱挥发物装置，脱除的单体和溶剂循环使用。通过对脱挥设备结构的不断改进，如今聚合产物中的残余单体含量已降至很低，质量比法本工艺有很大提高。苯乙烯的悬浮聚合w苯乙烯的悬浮聚合是苯乙烯以微珠状分散在介质中进行的聚合反应。水通常被用作悬浮介质，苯乙烯在水中的溶解度非常低，80时仅为0.062%。苯乙烯苯乙烯悬浮聚合的温度，有高低之分。低温法在8085聚合，如仅靠热引发，则反应速度很慢，因此要加引发剂；高温法在120150聚合，不加引发剂，反而要加一点阻聚剂（或缓聚剂），避免反应
12、速度过快而产生爆聚。可发性聚苯乙烯EPSwEPS悬浮聚合悬浮聚合 w一步浸渍法一步浸渍法 w二步浸渍法二步浸渍法 一步法技术原理w将苯乙烯单体，引发剂，分散剂，水，发泡将苯乙烯单体，引发剂，分散剂，水，发泡剂和其他助剂一起加入反应釜内，聚合出含剂和其他助剂一起加入反应釜内，聚合出含发泡剂的树脂颗粒，发泡剂的树脂颗粒，经洗涤，离心分离和干经洗涤，离心分离和干燥燥而制得而制得EPS珠粒产品的方法。珠粒产品的方法。w磷酸三钙（磷酸三钙（TCP）为分散剂，戊烷为发泡剂，）为分散剂，戊烷为发泡剂，过氧化苯甲酰（过氧化苯甲酰（BPO）和过氧化苯甲酸叔丁）和过氧化苯甲酸叔丁酯（酯（t-BP）为引发剂。）为引
13、发剂。二步法技术原理w是将苯乙烯，是将苯乙烯，PS，软水以及分散剂溶解，混，软水以及分散剂溶解，混合，经计量槽加入聚合釜内，加入引发剂和合，经计量槽加入聚合釜内，加入引发剂和部分助剂，在适宜的条件下进行聚合生成部分助剂，在适宜的条件下进行聚合生成PS粒料并干燥至含的水分。然后将粒料并干燥至含的水分。然后将拟进行浸渍的拟进行浸渍的PS粒料，在不断搅拌的条件下，粒料，在不断搅拌的条件下，用旋风加料器或人工送至含一定分散剂和发用旋风加料器或人工送至含一定分散剂和发泡剂（如戊烷）的釜中，在适当的温度和压泡剂（如戊烷）的釜中，在适当的温度和压力下浸渍小时，以获得力下浸渍小时，以获得EPS。两法比较w一步
14、法能耗低，流程短，自动化程度高，易一步法能耗低，流程短，自动化程度高，易于集中控制于集中控制，一次投入较高，而且由于发泡一次投入较高，而且由于发泡剂易挥发，所以存储时间短，市场适应性差。剂易挥发，所以存储时间短，市场适应性差。w二步法耗能高，流程长，自动化程度低，但二步法耗能高，流程长，自动化程度低，但是，二步法一次性投入较少，其中间产品可是，二步法一次性投入较少，其中间产品可作为产品出售，也可生产其他品种，市场适作为产品出售，也可生产其他品种，市场适应性较强应性较强。影响因素w水质w在水中，由于电子转移，在水中，由于电子转移，Fe3+对体系有明显对体系有明显的阻聚作用。如果水的硬度过高，会影
15、响产的阻聚作用。如果水的硬度过高，会影响产品的电绝缘性能和热稳定性，水中氯离子过品的电绝缘性能和热稳定性，水中氯离子过高，易使产品珠粒变大，影响颗粒形状。高，易使产品珠粒变大，影响颗粒形状。w发泡剂发泡剂w分子量大的发泡剂比分子小的发泡剂扩散损分子量大的发泡剂比分子小的发泡剂扩散损失小，更有利于提高发泡倍数。失小，更有利于提高发泡倍数。w发泡剂的沸点越高，成型时在发泡剂的沸点越高，成型时在EPS中的剩余中的剩余量越大。量越大。一般性能：一般性能：一般性能：一般性能：EPSEPS最初应用于建筑和包装领域领域，其绝最初应用于建筑和包装领域领域，其绝最初应用于建筑和包装领域领域，其绝最初应用于建筑和
16、包装领域领域，其绝热性能和力学保护性能是最优的，在建筑领域的应用，热性能和力学保护性能是最优的，在建筑领域的应用，热性能和力学保护性能是最优的，在建筑领域的应用，热性能和力学保护性能是最优的，在建筑领域的应用，如地板下或墙壁的隔热材料，都得益于其良好的绝热如地板下或墙壁的隔热材料，都得益于其良好的绝热如地板下或墙壁的隔热材料，都得益于其良好的绝热如地板下或墙壁的隔热材料，都得益于其良好的绝热性，而作为易碎电子产品的包装材料，则需要强的力性，而作为易碎电子产品的包装材料，则需要强的力性，而作为易碎电子产品的包装材料，则需要强的力性，而作为易碎电子产品的包装材料，则需要强的力学（冲击）保护性能。学
17、（冲击）保护性能。学（冲击）保护性能。学（冲击）保护性能。EPSEPS越来越多的用于食品运输越来越多的用于食品运输越来越多的用于食品运输越来越多的用于食品运输和包装（鱼、水果和蔬菜），在这方面，力学性能和和包装（鱼、水果和蔬菜），在这方面，力学性能和和包装（鱼、水果和蔬菜），在这方面，力学性能和和包装（鱼、水果和蔬菜），在这方面，力学性能和绝热性能都起重要的作用。绝热性能都起重要的作用。绝热性能都起重要的作用。绝热性能都起重要的作用。聚苯乙烯(PS)三三三三聚苯乙烯塑料的性能与用途聚苯乙烯塑料的性能与用途聚苯乙烯塑料的性能与用途聚苯乙烯塑料的性能与用途 性性性性 能能能能力学性能wEPS泡沫塑
18、料闭孔结构内含98%的气体可以使其通过改变和恢复形状来缓冲冲击，这一过程可以有效吸收瞬间冲击带来的能量，提供极好的防护，EPS泡沫塑料会吸收很少量的水，但没有吸湿性，其力学性能不受湿气的影响。绝热性能wEPS含许多细微气泡的闭孔结构，使其具有优良的绝热性。这种情况下EPS是理想的包装材料。由于其内在的性质，EPS泡沫塑料不会直接影响其他物质，比如食品。w应注意EPS泡沫塑料在非常低的密度时（1015 gcm3）具有较大的导热性，随着密度的增加而下降，密度在3050 gcm3时具有最佳绝热性能。化学性能wEPS的性能受化学药剂的影响变化比较大。长时间接触盐水、皂液、漂白剂和大多数稀酸溶液而不会影
19、响其性能，但多种有机溶剂会明显影响其性能。EPS泡沫塑料和其他聚合物一样，长时间曝露在紫外线下，性能会有很大变化。但考虑到作为包装材料时，使用期限较短，这一影响并不重要；作为建筑材料使用时，使用寿命虽然较长，但曝露在紫外线下的可能性较小，故这一影响也不太重要。EPS对动物没有营养价值，不会受霉菌侵蚀，也不会分解出任何污染地下水的水溶物。聚苯乙烯(PS)三三三三聚苯乙烯塑料的性能与用途聚苯乙烯塑料的性能与用途聚苯乙烯塑料的性能与用途聚苯乙烯塑料的性能与用途 用用用用 途途途途 电器制品：电器制品：电器制品：电器制品：电视机、录音机及各种电器的配件、壳体及高频电电视机、录音机及各种电器的配件、壳体
20、及高频电电视机、录音机及各种电器的配件、壳体及高频电电视机、录音机及各种电器的配件、壳体及高频电 容器等。容器等。容器等。容器等。透明制品：透明制品：透明制品：透明制品：光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器 等。儿童玩具、装饰板、磁带盒、家具把手、梳子等。儿童玩具、装饰板、磁带盒、家具把手、梳子等。儿童玩具、装饰板、磁带盒、家具把手、梳子等。儿童玩具、装饰板、磁带盒、家具把手、梳子 、牙刷把、笔杆及文具等。、牙刷把、笔杆及文具等。、牙刷把、笔杆及文具等。、牙刷把、笔杆及文具等。包装材料：包装材料：包装材料：包装材料：泡沫塑料，多用于电器、精密仪表、工艺品、玻泡沫塑料，多用于电器、精密仪表、工艺品、玻泡沫塑料，多用于电器、精密仪表、工艺品、玻泡沫塑料，多用于电器、精密仪表、工艺品、玻 璃制品及陶瓷制品等包装；隔热材料等。璃制品及陶瓷制品等包装；隔热材料等。璃制品及陶瓷制品等包装；隔热材料等。璃制品及陶瓷制品等包装；隔热材料等。