CN105111493A - 发泡聚丙烯珠粒的生产工艺 - Google Patents

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赵坤
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Abstract

一种发泡聚丙烯珠粒的生产工艺是，以聚丙烯树脂为基体，以纯水为溶剂，以二氧化碳为发泡剂，以十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，以高岭土粉末为分散剂，置于反应釜内并在恒温恒压状态下形成聚合物/气体均相饱和体系，然后恒压出料，得到发泡聚丙烯珠粒。本发明工艺操作简单，发泡聚丙烯珠粒发泡均匀，流体流通顺畅，不粘壁，不变形，聚丙烯珠粒质量易于控制；由于采用恒温恒压出料，减少了设备劳损，增加了设备使用寿命，减少了安全生产隐患。

Description

发泡聚丙烯珠粒的生产工艺
技术领域
本发明涉及化学品的生产工艺，尤其涉及一种发泡聚丙烯珠粒的生产工艺。
背景技术
发泡聚丙烯(Expandedpolypropylene简称EPP)是一种性能卓越的泡沫塑料，具有强度高、耐化学性好、耐高温、能量吸收优异特性、表面保护特性和隔音性能好、质量轻，可大幅度减轻物品重量；可以自然降解，不会造成白色污染，被称为"绿色"泡沫，是世界上产量增加最快的通用热塑性材料。目前EPP已在日用品、包装、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业得到广泛应用，并在快速替代聚氨酯(PU)泡沫塑料、聚苯乙烯(PS)泡沫塑料和聚乙烯烃(PE)泡沫塑料。目前，国内外生产发泡聚丙烯的方法主要采用挤出连续式生产和釜式间歇式生产两种方式，其特点分别为：
1、挤出连续式生产：效率高，工艺相对简单，原材料特殊。主要用于挤出片材，其产品质量一般。温度难于控制，难于保证发泡聚丙烯质量。
2、釜式间歇式生产：效率低，工艺过程复杂，设备要求高。主要应用于发泡聚丙烯珠粒的生产。
现有技术发泡聚丙烯珠粒的生产一般采用釜式瞬间卸料的间歇生产，该方法是物料在高温高压条件下瞬间从反应釜释放到下一个容器中。由于高压，瞬间释放过程中有很大的冲击力，对反应釜和容器很容易造成劳损，存在安全隐患；由于在高温高压条件下瞬间卸料，物料表面还未及时冷却就释放到容器中，使发泡聚丙烯珠粒易于变形，聚丙烯发泡不均匀，表观质量难于控制。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种新的发泡聚丙烯珠粒的生产工艺。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种发泡聚丙烯珠粒的生产工艺是，以聚丙烯树脂为基体，以纯水为溶剂，以二氧化碳为发泡剂，以十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，以高岭土粉末为分散剂，置于反应釜内并在恒温恒压状态下形成聚合物/气体均相饱和体系，然后恒压出料，得到发泡聚丙烯珠粒。
以聚丙烯树脂为100重量份计，纯水的加入量为200-400重量份，十二烷基苯磺酸钠的加入量为0.1-0.8重量份、高岭土粉末的加入量为0.05-0.8重量份，向反应釜内通入高压CO2气体至使反应釜内压力为2.0-7.0MPa。
所述恒温恒压状态是指，当温度达到130-168℃、压力达到3-8MPa后，恒定温度和压力30-60min，使聚丙烯树脂和CO2达到溶解平衡。
所述在恒温恒压状态下形成聚合物/气体均相饱和体系是指，先向反应釜内通入CO2升压到4.0-8.0MPa，然后将反应釜的卸料阀打开，使反应釜中的物料出料到离心脱水机中，出料的同时通过自动控制CO2进气阀的开度，使反应釜内压力始终恒定在设定压力，维持卸料阀两边的差压，直到釜内水全部排尽，得到发泡聚丙烯珠粒。
所述反应釜采用双调节阀恒压，采用导热油炉加热，并通过串级PID控制温度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、为了保证体系的恒温恒压状态，本发明采用双调节阀自动恒压控制，将反应釜内的压力恒定到设定压力，随着CO2的不断溶解，反应釜压力降低时，程序打开进气阀进行补气，若釜内压力过高，则打开放空阀自动进行泄压到设定压力。
2、本发明采用导热油炉加热反应釜，通过串级PID控制，使反应釜温度精确恒定在设定温度；在此状态恒定一段时间，当CO2溶解达到平衡，即形成PP聚合物/气体均相饱和体系。
3、为实现产品质量方便易控，设计中采用恒压出料，出料的同时通过自动控制CO2进气阀的开度，使釜内压力始终恒定在设定压力，维持出料口两边的差压，保证所有料具有相同的压降速率。
4、为了控制熔体降温速度，形成需要的泡孔结构，本发明采用了可以调节的降温系统，通过调节送料速率和冷却水流量来控制熔体温降速率；以保证珠粒表观质量其发泡倍率在一定范围之内。
5、工艺操作简单，发泡聚丙烯珠粒发泡均匀，流体流通顺畅，不粘壁，不变形，聚丙烯珠粒质量易于控制；
6、由于采用恒温恒压出料，减少了设备劳损，增加了设备使用寿命，减少了安全生产隐患。
具体实施方式
本发明的发泡聚丙烯珠粒的生产工艺是，以聚丙烯树脂为基体，以纯水为溶剂，以二氧化碳为发泡剂，以十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，以高岭土粉末为分散剂，置于反应釜内并在恒温恒压状态下形成聚合物/气体均相饱和体系，然后恒压出料，得到发泡聚丙烯珠粒。反应釜采用双调节阀恒压，采用导热油炉加热，并通过串级PID控制温度。
具体步骤主要包括：
1、启动CO2系统
打开CO2加热器蒸汽系统，预热CO2加热器。
开启CO2气相阀门，将CO2管路系统充压到设定压力。
开启CO2液相阀门，和增压泵前后手动阀，设定好增压泵出口压力，启动增压泵。观察增压泵运行情况，确认达到设定压力后增压泵自动停止。
2、配料
将软水加入到配料槽中，同时加入辅助配料，开启搅拌，待搅拌均匀后，开启水泵将配料槽中的混合液输送到反应釜中。加料完毕打开反应釜搅拌系统，并设定好转速。
将PP料倒入加料漏斗并进行称重，称重完毕后，启动真空上料系统将料加入到反应釜中。
3、升温升压
在电脑上设定好升温参数和升压参数，点击启动，系统自动开始按照设定曲线进行升温升压。
4、恒温恒压
当反应釜达到设定温度(130-168℃)和压力(3-8MPa)后，系统恒定温度和压力一定时间(30-60min)，使PP和CO2达到溶解平衡。
5、卸料
系统自动控制恒压卸料。过程如下，启动出料管送料风机，启动冷却水泵，启动离心脱水机，启动流化床，当以上设备都正常运转后，先打开CO2调节阀进行升压，升到一定压力后，开启卸料阀，进行卸料。系统自动恒定釜内压力，直到釜内水全部排尽。关闭反应釜搅拌，关闭卸料阀，关闭出料管送料风机，关闭冷却水泵，关闭离心脱水机，打开釜顶放空阀，将釜内剩余气体排放到消音器。
6、清洗
向反应釜中加入一定量冷却水，打开反应釜搅拌，清洗反应釜后，排掉清洗水。自此完成一个周期生产，准备好开始下一批生产。
实施例1
向高压釜中加入聚丙烯树脂母粒100公斤及纯水300公斤、十二烷基苯磺酸钠0.5公斤、高岭土粉末0.3公斤，通入高压CO2气体使反应釜内压力达到5.1MPa。将高压釜中的混合物搅拌分散，搅拌速率为120转/分钟。通过串级PID恒温的自动控制以一定的加热速率加热到155℃，采用双调节阀将反应釜内压力恒定在3.3MPa，保持恒温恒压50分钟，待体系达到完全饱和后，启动出料管送料风机，启动冷却水泵，启动离心脱水机，当以上设备都正常运转后，先打开CO2调节阀进行升压到6.0MPa，将高压釜的一端打开，使高压釜中的分散体出料到离心脱水机中。出料的同时通过自动控制CO2进气阀的开度，使釜内压力始终恒定在设定压力，维持出料口两边的差压，直到釜内水全部排尽，得到本发明的一种发泡聚丙烯珠粒。最后将发泡聚丙烯珠粒洗涤、离心分离、流化干燥后在大气中静置24小时进行老化养生。
实施例2
向高压釜中加入聚丙烯树脂母粒100公斤及纯水200公斤、十二烷基苯磺酸钠0.1公斤、高岭土粉末0.1公斤，通入高压CO2气体使反应釜内压力达到2.0MPa。将高压釜中的混合物搅拌分散，搅拌速率为120转/分钟。通过串级PID恒温的自动控制以一定的加热速率加热到135℃，采用双调节阀将反应釜内压力恒定在5MPa，保持恒温恒压30分钟，待体系达到完全饱和后，启动出料管送料风机，启动冷却水泵，启动离心脱水机，当以上设备都正常运转后，先打开CO2调节阀进行升压到4.0MPa，将高压釜的一端打开，使高压釜中的分散体出料到离心脱水机中。出料的同时通过自动控制CO2进气阀的开度，使釜内压力始终恒定在设定压力，维持出料口两边的差压，直到釜内水全部排尽，得到本发明的一种发泡聚丙烯珠粒。最后将发泡聚丙烯珠粒洗涤、离心分离、流化干燥后在大气中静置24小时进行老化养生。
实施例3
向高压釜中加入聚丙烯树脂母粒100公斤及纯水400公斤、十二烷基苯磺酸钠0.8公斤、高岭土粉末0.8公斤，通入高压CO2气体使反应釜内压力达到7.0MPa。将高压釜中的混合物搅拌分散，搅拌速率为120转/分钟。通过串级PID恒温的自动控制以一定的加热速率加热到168℃，采用双调节阀将反应釜内压力恒定在7.0MPa，保持恒温恒压60分钟，待体系达到完全饱和后，启动出料管送料风机，启动冷却水泵，启动离心脱水机，当以上设备都正常运转后，先打开CO2调节阀进行升压到8.0MPa，将高压釜的一端打开，使高压釜中的分散体出料到离心脱水机中。出料的同时通过自动控制CO2进气阀的开度，使釜内压力始终恒定在设定压力，维持出料口两边的差压，直到釜内水全部排尽，得到本发明的一种发泡聚丙烯珠粒。最后将发泡聚丙烯珠粒洗涤、离心分离、流化干燥后在大气中静置24小时进行老化养生。

Claims (5)

1.一种发泡聚丙烯珠粒的生产工艺，其特征在于：以聚丙烯树脂为基体，以纯水为溶剂，以二氧化碳为发泡剂，以十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，以高岭土粉末为分散剂，置于反应釜内并在恒温恒压状态下形成聚合物/气体均相饱和体系，然后恒压出料，得到发泡聚丙烯珠粒。
2.如权利要求1所述的发泡聚丙烯珠粒的生产工艺，其特征在于：以聚丙烯树脂为100重量份计，纯水的加入量为200-400重量份，十二烷基苯磺酸钠的加入量为0.1-0.8重量份、高岭土粉末的加入量为0.05-0.8重量份，向反应釜内通入高压CO2气体至使反应釜内压力为2.0-7.0MPa。
3.如权利要求1所述的发泡聚丙烯珠粒的生产工艺，其特征在于：所述在恒温恒压状态下形成聚合物/气体均相饱和体系是指，当温度达到130-168℃、压力达到3-8MPa后，恒定温度和压力30-60min，使聚丙烯树脂和CO2达到溶解平衡。
4.如权利要求1所述的发泡聚丙烯珠粒的生产工艺，其特征在于：所述恒压出料是指，先向反应釜内通入CO2升压到4.0-8.0MPa，然后将反应釜的卸料阀打开，使反应釜中的物料出料到离心脱水机中，出料的同时通过自动控制CO2进气阀的开度，使反应釜内压力始终恒定在设定压力，维持卸料阀两边的差压，直到釜内水全部排尽，得到发泡聚丙烯珠粒。
5.如权利要求1所述的发泡聚丙烯珠粒的生产工艺，其特征在于：所述反应釜采用双调节阀恒压，采用导热油炉加热，并通过串级PID控制温度。
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