CN101701047A - 喷雾干燥溴化聚苯乙烯制备方法 - Google Patents

喷雾干燥溴化聚苯乙烯制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明所涉及的喷雾干燥溴化聚苯乙烯制备方法包括催化溴化、中和洗涤、干燥分离三个步骤。催化溴化，将聚苯乙烯溶解在二氯乙烷溶剂中，向溶液中加入三氯化锑催化剂，再向加入三氯化锑催化剂的溶液中逐渐滴加氯化溴，氯化溴与聚苯乙烯单体摩尔比为3.8∶1～3.5∶1，控制溶液温度在20±5℃，反应3～4小时；中和洗涤，在催化溴化后的聚苯乙烯反应液中加入5wt％亚硫酸钠水溶液终止反应，再加入5wt％氢氧化钠溶液至中性，再用水洗涤；干燥分离，将上述中和洗涤后的反应完成液以5～20mL/min的流量泵入喷雾干燥系统，反应完成液形成的小液滴在喷雾干燥系统内瞬间干燥，形成均匀的溴化聚苯乙烯固体粉末产品。

Description

喷雾干燥溴化聚苯乙烯制备方法
技术领域
本发明属于高分子溴系阻燃剂制备技术，具体涉及使用喷雾干燥系统制备溴化聚苯乙烯的方法。
技术背景
溴化聚苯乙烯作为阻燃剂具有阻燃性高、流动性好的优点，广泛应用在PBT、PET等各种工程塑料中。
现有技术中，利用聚苯乙烯和溴化剂反应制备溴化聚苯乙烯，聚苯乙烯卤代烷溶液与氯化溴在催化剂存在下溴化，溴化完成后加入洗涤液终止反应，溴化聚苯乙烯需要从洗涤完毕有机溶液中固化分离出。以往将溴化聚苯乙烯产物从溶液中分出的方法主要采用水蒸馏分离和有机物分离。由于反应溶剂和水不能混溶，受表面张力的影响，水蒸馏固化分离溴化聚苯乙烯的方法会使溴化聚苯乙烯产物在水中团聚，产物包裹溶剂形成大块，不仅杂质含量高，处理起来也比较困难，要加入分散剂。加入分散剂后又向固体产物中引入杂质，分散效果也不明显。有机物分离过程单纯依靠溶剂与有机溶剂混溶使溶剂脱离固体产物而达到分离目的。聚苯乙烯的溴化反应完成液比较粘稠，分离出的溴化聚苯乙烯固体产物易形成团块，在不能提高溴化聚苯乙烯反应完成液在分离剂中的分散性情况下，溶剂不能够得到有效去除，大部分夹带在产物内的溶剂处于封闭状态，留在溴化聚苯乙烯的固体产物内，影响产品质量和颜色。
发明内容
针对现有技术的溴化聚苯乙烯制备方法中反应完成液在分离剂中分散性差、产物夹带溶剂的缺陷，本发明提供了一种溴化聚苯乙烯的制备及固化分离方法，借助喷雾干燥系统完成溴化聚苯乙烯固化分离，主要通过物理方法改变分离过程控制方式提高溴化产物溶液的分散性，使产物和溶剂迅速分离，得到均匀细致的产物粉末，提高产品质量。
本发明所涉及的喷雾干燥溴化聚苯乙烯制备方法包括催化溴化、中和洗涤、干燥分离三个步骤。
1.催化溴化
将聚苯乙烯溶解在二氯乙烷溶剂中，形成含聚苯乙烯5wt％～15wt％的溶液，向溶液中加入相当于聚苯乙烯重量5％～13％的三氯化锑催化剂，搅拌使其溶解。控制溶液温度在20℃±5℃条件下，向上述加入三氯化锑催化剂的溶液中滴加相当于聚苯乙烯摩尔量3.5～3.8的氯化溴，滴加完毕后，继续保持温度为20℃±5℃搅拌3-4小时。
2、中和洗涤
向上述催化溴化反应液中加入5wt％亚硫酸钠溶液至溶液变为白色或淡黄色不再变色为止，再加入5wt％氢氧化钠溶液直至pH试纸显示溶液呈中性，然后用水洗涤。
3、干燥分离
将上述中和洗涤后的反应完成液以5mL/min～20mL/min的流量泵入喷雾干燥系统，调节风量1m3/h，进口温度110℃，压力0.1MPa。反应完成液形成的小液滴在喷雾干燥系统内瞬间干燥，形成均匀的溴化聚苯乙烯固体粉末落入成品回收器中，取出固体，用乙醇洗涤、烘干，即得到溴化聚苯乙烯产品。
本发明所涉及的喷雾干燥溴化聚苯乙烯制备方法采用了喷雾干燥方法，可以大大提高固化分离时反应完成液的分散性，使溶液迅速雾化形成小液滴、成倍增加溶液的接触面积，溶剂在小液滴表面迅速蒸发，固体产物形成均匀粉末，不会包裹溶剂而结块，相应产品质量得到很大的提高。
具体实施方式
实施例
取15.6g聚苯乙烯溶解在187mL二氯乙烷溶剂中，溶解完毕后，自然冷却至室温。加入催化剂三氯化锑1.5g，催化剂溶解后，滴加62.3g氯化溴，滴加过程中保持温度在20℃±5℃，2小时滴加完毕。保持反应液温度20℃±5℃继续反应3小时。然后，加入5wt％亚硫酸钠125mL，除去多余的氯化溴，再加入70mL5wt％氢氧化钠溶液中和，水洗两遍，分离出的有机相以5mL/min的流量泵入喷雾干燥系统，调节风量在1m3/min，进口压力0.1MPa，入口温度110℃，溴化聚苯乙烯溶液被分散干燥，固体粉末在成品回收罐中聚集，溶剂由回收系统回收。将得到溴化聚苯乙烯固体用乙醇洗涤一遍，过滤烘干，得到溴化聚苯乙烯产品。溴化聚苯乙烯产品溴含量为67.52％，粒度分布在100μm以内。

Claims (4)

1.一种喷雾干燥溴化聚苯乙烯制备方法，利用聚苯乙烯和溴化剂反应制备溴化聚苯乙烯，其特征在于：包括催化溴化、中和洗涤、干燥分离三个步骤；催化溴化，是将聚苯乙烯溶解在二氯乙烷溶剂中，形成含聚苯乙烯5wt％～15wt％的溶液，向溶液中加入相当于聚苯乙烯重量5％～13％的三氯化锑催化剂，搅拌使其溶解，再向上述加入三氯化锑催化剂的溶液中逐渐滴加相当于聚苯乙烯摩尔量3.5～3.8的氯化溴；中和洗涤，是向上述催化溴化反应液中加入5wt％亚硫酸钠溶液终止反应，再加入5wt％氢氧化钠溶液直至溶液呈中性，然后用水洗涤；干燥分离，是将上述中和洗涤后的反应完成液以5～20mL/min的流量泵入喷雾干燥系统，使反应完成液形成的小液滴在喷雾干燥系统内瞬间干燥，得到溴化聚苯乙烯产品。
2.根据权利要求1所述的喷雾干燥溴化聚苯乙烯制备方法，其特征在于，所述催化溴化步骤中，向溶解聚苯乙烯的二氯乙烷溶液中加入相当于聚苯乙烯重量5％～13％的三氯化锑催化剂，搅拌使其溶解。
3.根据权利要求1所述的喷雾干燥溴化聚苯乙烯制备方法，其特征在于，所述催化溴化步骤中，控制溶液反应温度为(20±5)℃。
4.根据权利要求1所述的喷雾干燥溴化聚苯乙烯制备方法，其特征在于，所述干燥分离步骤中，将反应完成液以5-20mL/min的速度泵入喷雾干燥系统，调节喷雾干燥系统风量在1.0m3/h、压力为0.1Mpa、进口温度110℃。
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