CN109867739B - 一种溴化聚苯乙烯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种溴化聚苯乙烯的制备方法，包括如下步骤：制取氯化溴步骤，溶剂制备步骤，滴料步骤，蒸馏反应步骤，水洗离心步骤，干燥步骤，本发明采用上述技术方案制得的溴化聚苯乙烯，外观：类白色颗粒或粉末；溴含量：≥66％；氯含量：≤0.10％；挥发物：≤0.2％；热失重(1％)＞320℃比重：2.1g/cm3。

Description

一种溴化聚苯乙烯的制备方法
技术领域
本发明涉及溴化聚苯乙烯制备技术领域，具体的说是涉及一种溴化聚苯乙烯的制备方法。
背景技术
溴化聚苯乙烯(CAS号88497-56-7)是一种溴系有机阻燃剂，是一种具有高热稳定性的芳香族溴聚合物添加剂，具有杰出的热稳定性和电器特性。特别适用于各种工程塑料如聚酯(PET、PBT、PCT)和聚酰胺(尼龙)等。优点与特性：该产品具有杰出的热稳定性，适用于各种高温应用工程塑料，通常被用于其它阻燃剂无法承受的场合；又由于它的聚合物结构，在应用中不会析出，具有极佳的电气特性，可满足各种苛刻的工程塑料的应用要求。
溴化聚苯乙烯为白色或淡黄色粉末或颗粒，溴含量在68％左右。热分解温度大于330℃，具有分子量大，热稳定性好，在高聚物中分散性和混容性好，易于加工，不起霜等优点。
溴化聚苯乙烯依据其合成途径分别命名为溴化聚苯乙烯和聚溴化苯乙烯，从命名上可以看出溴化聚苯乙烯是通过对聚苯乙烯进行溴化来完成的；聚溴化苯乙烯是通过将苯乙烯首先进行烯键保护，然后进行溴化，再将烯键恢复，合成溴化苯乙烯，再次进行聚合完成的。从合成过程是否使用溶剂，又可以分为溶剂法和非溶剂法。由于溶剂法耗溴量少，所以人们通常采用溶剂法进行合成。
专利申请号200910118032.0，公开了一种溴化聚苯乙烯的制备方法，用硫磺作为聚苯乙烯亲电溴化反应体系中微量水分的清除剂和聚苯乙烯亲电溴化反应中自由基的淬灭剂，聚苯乙烯与溴素的亲电溴化反应制得溴化聚苯乙烯。以上制备方法，使加工出的溴化聚苯乙烯产品色度和产品热稳定性得到改善，但是由于溴含量的不确定性致使产品质量波动性较大，溴含量、热稳定性、产品色度等方面需要进行进一步改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针上述不足，提供一种溴化聚苯乙烯的制备方法。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种溴化聚苯乙烯的制备方法，包括如下步骤：
a、制取氯化溴步骤，将二氯乙烷加入到反应釜中，然后通入溴素，搅拌，向反应釜中通入氯气，控制反应釜内的温度-5℃-5℃，制取氯化溴溶液；
b、溶剂制备步骤，将聚苯乙烯溶于二氯乙烷中，加入催化剂，按照一定转速进行搅拌使其相互溶解，形成含聚苯乙烯的溶剂；
c、将氯化溴溶液均匀滴入含聚苯乙烯的溶剂中，同时在含聚苯乙烯的溶剂中通入氯气，保持反应温度5℃，通氯时间控制在8小时；
d、滴料完毕，保温反应2小时，控制温度35-40℃之间，加水终止反应形成浆料；
e、蒸馏反应，预先在蒸馏釜内加入纯净水，将釜内水温升温到95℃，将料浆缓慢滴加，保持温度95-100℃，控制滴料时间7小时左右，完成后滴加碳酸钠水溶液进行中和到PH＝7-8，蒸馏析出溴化聚苯乙烯；
f、水洗离心，将蒸馏析出的溴化聚苯乙烯导入水洗釜内，加入水，放入离心机脱水，水分在10-13％，完成脱水；
g、干燥，将离心好的含水物料移入真空干燥机内，控制蒸汽压力在0.4mpa，控制真空压力在-0.04mpa，进行干燥，停机取样化验，当水分＜0.2％后，停止干燥，将料装入料袋后称重计量入库。
进一步改进：
所述催化剂由以下重量份的物质组成，无定形硅铝10份，氧化镁13份，三氧化二硼17份，三氧化二铁15份，纳米氧化锌颗粒25份。
进一步改进：
所述纳米氧化锌颗粒的粒径为50-10nm，长度为80-30nm。
进一步改进：
所述无定形硅铝的比表面积为350-600m2/g，孔容为0.75-1.30ml/g。
进一步改进：
上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
a、无定形硅铝10份，氧化镁13份，三氧化二硼17份，三氧化二铁15份，纳米氧化锌颗粒25份混合均匀，送入2000-3000℃的焙烧炉中焙烧8-12小时得到颗粒；
b、将上述颗粒加入硝酸0.5mol/l水溶液，碾压成胶团状湿饼后挤条成型，然后晾晒，晾晒后混合物的含水率≤30％；
c、将晾晒后的混合物放入焙烧炉中进行焙烧，焙烧温度控制在600-800℃，焙烧时间控制在2小时；
d、将步骤c中焙烧后的混合物进行粉碎处理，然后先用20目的筛网过滤，去除颗粒直径过细的粉末，再将得到的颗粒用10目的筛网过滤，去除颗粒直径过大的部分，得到成品催化剂。
本发明采用上述技术方案制得的溴化聚苯乙烯，外观：类白色颗粒或粉末；溴含量：≥66％；氯含量：≤0.10％；挥发物：≤0.2％；热失重(1％)＞320℃比重：2.1g/cm3。
具体实施方式
实施例，一种溴化聚苯乙烯的制备方法，包括如下步骤：
制取氯化溴步骤，将200g二氯乙烷加入到反应釜中，然后通入300g溴素，搅拌20分钟，然后按照溴素与氯气摩尔比1∶0.7的比例向反应釜中通入氯气，控制反应釜内的温度-5℃-5℃，制取氯化溴溶液。
溶剂制备步骤，将聚苯乙烯溶于二氯乙烷中，加入催化剂，按照一定转速进行搅拌使其相互溶解，形成含聚苯乙烯40wt％的溶剂。
所述催化剂由以下重量份的物质组成，无定形硅铝10份，氧化镁13份，三氧化二硼17份，三氧化二铁15份，纳米氧化锌颗粒25份。
所述纳米氧化锌颗粒的粒径为50-10nm，长度为80-30nm。
所述无定形硅铝的比表面积为350-600m2/g，孔容为0.75-1.30ml/g。
上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
a、无定形硅铝10份，氧化镁13份，三氧化二硼17份，三氧化二铁15份，纳米氧化锌颗粒25份混合均匀，送入2000-3000℃的焙烧炉中焙烧8-12小时得到颗粒。
b、将上述颗粒加入硝酸0.5mol/l水溶液，碾压成胶团状湿饼后挤条成型，然后晾晒，晾晒后混合物的含水率≤30％。
c、将晾晒后的混合物放入焙烧炉中进行焙烧，焙烧温度控制在600-800℃，焙烧时间控制在2小时。
d、将步骤c中焙烧后的混合物进行粉碎处理，然后先用20目的筛网过滤，去除颗粒直径过细的粉末，再将得到的颗粒用10目的筛网过滤，去除颗粒直径过大的部分，得到成品催化剂。
将氯化溴溶液均匀滴入含聚苯乙烯40wt％的溶剂中，同时在含聚苯乙烯40wt％的溶剂中通入氯气，保持反应温度5℃，通氯时间控制在8小时。
滴料完毕，保温反应2小时，控制温度35-40℃之间，加水1500g终止反应形成浆料。
蒸馏反应，预先在蒸馏釜内加入5000ml纯净水，将釜内水温升温到95℃，将料浆缓慢滴加，保持温度95-100℃，控制滴料时间7小时左右，完成后滴加碳酸钠水溶液进行中和到PH＝7-8，蒸馏析出溴化聚苯乙烯。
水洗离心，将蒸馏析出的溴化聚苯乙烯导入水洗釜内，加入1000ml水，放入离心机脱水，水分在10-13％，完成脱水。
干燥，将离心好的含水物料移入真空干燥机内，控制蒸汽压力在0.4mpa，控制真空压力在-0.04mpa，进行干燥，停机取样化验，当水分＜0.2％后，停止干燥，将料装入料袋后称重计量入库。
制备完成后溴化聚苯乙烯各参数如下：外观：类白色颗粒或粉末；溴含量：≥66％；氯含量：≤0.10％；挥发物：≤0.2％；热失重(1％)＞320℃比重：2.1g/cm3。

Claims (1)

1.一种溴化聚苯乙烯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、制取氯化溴步骤，将二氯乙烷加入到反应釜中，然后通入溴素，搅拌，向反应釜中通入氯气，控制反应釜内的温度-5℃-5℃，制取氯化溴溶液；
b、溶剂制备步骤，将聚苯乙烯溶于二氯乙烷中，加入催化剂，按照一定转速进行搅拌使其相互溶解，形成含聚苯乙烯的溶剂；
c、将氯化溴溶液均匀滴入含聚苯乙烯的溶剂中，同时在含聚苯乙烯的溶剂中通入氯气，保持反应温度5℃，通氯时间控制在8小时；
d、滴料完毕，保温反应2小时，控制温度35-40℃之间，加水终止反应形成浆料；
e、蒸馏反应，预先在蒸馏釜内加入纯净水，将釜内水温升温到95℃，将料浆缓慢滴加，保持温度95-100℃，控制滴料时间7小时左右，完成后滴加碳酸钠水溶液进行中和到PH＝7-8，蒸馏析出溴化聚苯乙烯；
f、水洗离心，将蒸馏析出的溴化聚苯乙烯导入水洗釜内，加入水，放入离心机脱水，水分在10-13％，完成脱水；
g、干燥，将离心好的含水物料移入真空干燥机内，控制蒸汽压力在0.4mpa，控制真空压力在-0.04mpa，进行干燥，停机取样化验，当水分＜0.2％后，停止干燥，将料装入料袋后称重计量入库；
所述催化剂由以下重量份的物质组成，无定形硅铝10份，氧化镁13份，三氧化二硼17份，三氧化二铁15份，纳米氧化锌颗粒25份；
所述纳米氧化锌颗粒的粒径为50-10nm，长度为80-30nm；
所述无定形硅铝的比表面积为350-600m2/g，孔容为0.75-1.30ml/g；
上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
a、无定形硅铝10份，氧化镁13份，三氧化二硼17份，三氧化二铁15份，纳米氧化锌颗粒25份混合均匀，送入2000-3000℃的焙烧炉中焙烧8-12小时得到颗粒；
b、将上述颗粒加入硝酸0.5mol/l水溶液，碾压成胶团状湿饼后挤条成型，
然后晾晒，晾晒后混合物的含水率≤30％；
c、将晾晒后的混合物放入焙烧炉中进行焙烧，焙烧温度控制在600-800℃，焙烧时间控制在2小时；
d、将步骤c中焙烧后的混合物进行粉碎处理，然后先用20目的筛网过滤，去除颗粒直径过细的粉末，再将得到的颗粒用10目的筛网过滤，去除颗粒直径过大的部分，得到成品催化剂。
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