CN113461854A - Pmma连续本体聚合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PMMA连续本体聚合工艺，包括以下步骤：a.将MMA单体、共聚单体和再循环单体急冷后与助剂混合；b.将混合后的物料泵送至反应器进行聚合；c.聚合后的产物经加热后向系统下游运送。本发明的聚合工艺有效地控制聚合过程中局部黏度的增加导致凝胶效应对质量的影响，并且具有稳定的聚合反应单体转化率，且不含溶剂，因此无污水处理问题，后处理能耗低，产品质量好。
Description
技术领域
本发明涉及PMMA生产领域，尤其涉及一种PMMA连续本体聚合工艺。
背景技术
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是化工新材料领域中重要的三大透光性材料之一，广泛应用于汽车和交通、通用注塑材料、灯箱广告页和建筑行业。近年来，随着高透光PMMA产品的发展，高级PMMA的前沿应用进入到了LED/LCP显示、光学材料、光纤、医用高端材料等领域，随着汽车轻量化的趋势，高透光材料在汽车上的应用比例也在逐年提高。
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主体与少量的丙烯酸酯类单体共聚而成的共聚物，聚合工艺主要有悬浮聚合、溶液聚合及本体聚合三种工艺。本体聚合体工艺以不含溶剂、产品纯净、透明度高、无污水处理问题、后处理能耗低等优势成为未来的主要研究方向。
专利CN102690396B公开了一种连续本体聚合方法，这一方法中各反应原料先与第一溶剂混合，混合物经搅拌后再与助剂混合液混合，随后经脱挥和造粒后排出系统。助剂混合液由第二溶剂与助剂混合形成。因此该专利中应用了两种溶剂，其产物中会含有大量的污水，为后处理工序造成了极大地不变。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不产生污水的PMMA连续本体聚合工艺。
为实现上述目的，本发明提供一种PMMA连续本体聚合工艺，包括以下步骤：
a.将MMA单体、共聚单体和再循环单体急冷后与助剂混合；
b.将混合后的物料泵送至反应器进行聚合；
c.聚合后的产物经加热后向系统下游运送。
根据本发明的一个方面，在所述步骤(a)中，所述共聚单体为MA，所述再循环单体为未反应的MMA。
根据本发明的一个方面，在所述步骤(a)中，所述助剂包括引发剂、热稳定剂和链转移剂。
根据本发明的一个方面，所述引发剂为二叔丁基过氧化物，所述热稳定剂为二月桂酸二正辛基锡，所述链转移剂为硫醇。
根据本发明的一个方面，在所述步骤(a)中，所述MMA单体、共聚单体和再循环单体的含量为72％：1％：27％。
根据本发明的一个方面，在所述步骤(b)中，所述MMA单体的转化率为50-60％。
根据本发明的一个方面，在所述步骤(c)中，对聚合后的产物加热至180-185℃。
根据本发明的一个方案，利用MMA单体、共聚单体和再循环单体作为原料与助剂混合后进入反应器进行搅拌从而使MMA单体聚合生成PMMA。由此，整个反应体系中不含溶剂，因此生产过程不产生污水，后处理能耗低，同时也使得生成的PMMA产品相对分子质量较高。
根据本发明的一个方案，反应器可保持反应所需的特定温度，可以抑制PMMA解聚合以及由不同的产量和单体热值引起的干扰，并保持恒定的排料温度。
根据本发明的一个方案，反应器对反应物料和助剂的混合物进行充分搅拌，可保证物料充分混合以保持部分单体转化率为50-60％。对于大型反应器，尤其是高粘度聚合物系容易造成局部混合不均匀，导致产品质量不佳，产品透光率和耐热性不满足光学级产品要求。而本发明可以避免局部凝胶效应和较差的产品质量。
根据本发明的一个方案，低含量的共聚单体有效的抑制残余链端双键，并改善挤出产品的光学性质或褪色性质和热稳定性。
附图说明
图1是根据本发明的一种实施方式的PMMA连续本体聚合工艺的系统图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
图1是根据本发明的一种实施方式的PMMA连续本体聚合工艺的系统图。参见图1，本发明的PMMA连续本体聚合工艺的反应物料包括MMA单体A、共聚单体B和再循环单体C，含量分别约为72％：1％：27％。其中，共聚单体为MA(丙烯酸甲酯)，再循环单体为未反应的MMA，经回收后循环参与反应。本发明中，首先将这些反应物料送至冷冻盐水换热器1进行急冷，随后送入进料混合罐2与助剂D混合。助剂D包括引发剂、热稳定剂和链转移剂。MMA单体的聚合以一种热态不稳定化合物作为引发剂开始，本发明中的引发剂为二叔丁基过氧化物(DTBP)，用于引发MMA单体的聚合。热稳定剂为二月桂酸二正辛基锡，链转移剂为硫醇。
在进料混合罐2中，物料与助剂在进料混合罐2中通过混合喷射器充分混合形成混合物料，随后经循环冷却后由进料泵3泵送至反应器4。混合物料在反应器4中经其中的搅拌桨搅拌从而完成聚合，通过自由基乙烯基的聚合引发聚合反应和链增长(引发剂分子分解形成自由基，随后自由基与单体分子发生反应，其中自由基转移到单体上的乙烯基，形成自由基乙烯基)。当MMA聚合在转化率过高时会产生凝胶效应，造成反应器4内物料局部粘度增加和聚合终止反应的减少，导致自动加速聚合、聚合物质量差。而本发明的反应器4中的搅拌桨可保证物料充分混合并保持部分单体转化率为50-60％。此外，反应器4外围包裹由导热件，导热件中持续流通有导热油，从而保证反应的特定温度。目的是通过抑制PMMA解聚合由不同的产量和单体热值引起的干扰，并保持恒定的排料温度。反应物料中的低含量共聚单体B有效的抑制残余链端双键，并改善挤出产品的光学性质或褪色性质和热稳定性。反应器4的PMMA产物在产品预热器5中使用高压蒸汽加热至180-185℃以降低粘度(PMMA粘度随温度升高而降低)，便于在挤出机中去除挥发组分后送至脱挥挤出和造粒单元。产品预热器5为管壳式换热器。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种PMMA连续本体聚合工艺，包括以下步骤：
a.将MMA单体、共聚单体和再循环单体急冷后与助剂混合；
b.将混合后的物料泵送至反应器进行聚合；
c.聚合后的产物经加热后向系统下游运送。
2.根据权利要求1所述的PMMA连续本体聚合工艺，其特征在于，在所述步骤(a)中，所述共聚单体为MA，所述再循环单体为未反应的MMA。
3.根据权利要求1所述的PMMA连续本体聚合工艺，其特征在于，在所述步骤(a)中，所述助剂包括引发剂、热稳定剂和链转移剂。
4.根据权利要求2所述的PMMA连续本体聚合工艺，其特征在于，所述引发剂为二叔丁基过氧化物，所述热稳定剂为二月桂酸二正辛基锡，所述链转移剂为硫醇。
5.根据权利要求1所述的PMMA连续本体聚合工艺，其特征在于，在所述步骤(a)中，所述MMA单体、共聚单体和再循环单体的含量为72％：1％：27％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的PMMA连续本体聚合工艺，其特征在于，在所述步骤(b)中，所述MMA单体的转化率为50-60％。
7.根据权利要求1-5任一项所述的PMMA连续本体聚合工艺，其特征在于，在所述步骤(c)中，对聚合后的产物加热至180-185℃。
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