KR20050015877A - Continuous Process for Preparing High Impact Polystyrene Resin - Google Patents

Continuous Process for Preparing High Impact Polystyrene Resin

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KR20050015877A
KR20050015877A KR1020030055283A KR20030055283A KR20050015877A KR 20050015877 A KR20050015877 A KR 20050015877A KR 1020030055283 A KR1020030055283 A KR 1020030055283A KR 20030055283 A KR20030055283 A KR 20030055283A KR 20050015877 A KR20050015877 A KR 20050015877A
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Abstract

PURPOSE: Provided is a continuous process for preparing a polystyrene resin having high impact property, high fluidity, excellent gloss and good graft proportion and falling dart impact strength. CONSTITUTION: The high impact polystyrene resin is prepared by continuous process comprising the steps of: (A) reacting a styrene-based monomer and a rubber component at 100-130 deg.C in a first reactor for 1-2 hours to produce a first polymeric product; (B) introducing the first polymeric product into a second reactor successively to produce a second polymeric product; (C) introducing the second polymeric product into a third reactor successively to produce a third polymeric product; (D) introducing the third polymeric product into a fourth reactor successively to produce a fourth polymeric product; and (E) introducing the fourth polymeric product into a volatile matter eliminator to remove unreacted monomer and solvent, thereby obtaining a polyester resin.

Description

고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법{Continuous Process for Preparing High Impact Polystyrene Resin}Continuous Process for Preparing High Impact Polystyrene Resin

발명의 분야Field of invention

본 발명은 고충격 폴리스티렌(High Impact Polystyrene, HIPS) 수지의 연속 제조 공정에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 4기의 반응기를 직렬로 연결하여 각 반응기의 중합온도 및 체류시간을 조절함으로써 고광택, 고유동 및 고충격의 폴리스티렌 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous manufacturing process of high impact polystyrene (HIPS) resin. More specifically, the present invention relates to a method for producing a high gloss, high flow, and high impact polystyrene resin by controlling the polymerization temperature and residence time of each reactor by connecting four reactors in series.

발명의 배경Background of the Invention

스티렌계 수지는 투명성, 열안정성, 가공성이 우수하여 상업적으로 많이 제조되고 있다. 특히, 스티렌계 수지에 고무 입자를 도입함으로써 내충격성이 강화된 고충격 폴리스티렌(HIPS) 수지가 개발되었다. 이러한 HIPS 수지는 스티렌, 알파-메틸 스티렌 및 링-치환된 스티렌과 같은 모노 비닐리덴 방향족 화합물에 낮은 유리전이온도(Tg)를 갖는 고무, 특히 폴리부타디엔 입자를 스티렌 고분자의 매트릭스에 분산시켜 내충격성을 강화한 것이다.Styrene-based resins have been produced commercially a lot of excellent transparency, thermal stability, processability. In particular, high impact polystyrene (HIPS) resins having enhanced impact resistance have been developed by introducing rubber particles into styrene resins. These HIPS resins disperse rubber having a low glass transition temperature (Tg) in monovinylidene aromatic compounds such as styrene, alpha-methyl styrene, and ring-substituted styrene, in particular polybutadiene particles, in a matrix of styrene polymers for impact resistance. It is reinforced.

특히, 최근들어 소비자들의 대형 제품 선호 경향이 증대됨에 따라 가전 회사들은 대형제품의 생산량을 증가시키고 있으며, 이와 동시에 대형제품의 무게 및 제조원가를 낮추기 위하여 제품의 두께를 줄이는 방안이 시도되고 있다. 그러나, 제품의 두께를 줄이면 실용 충격강도가 떨어지기 때문에 작은 충격에도 성형품의 외관에 크랙(crack)이 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 수지 제조업체는 이러한 단점을 보완하기 위해 실용 충격강도가 우수한 제품을 연구 개발하는데 주력하고 있다.In particular, as consumer preferences for large products have increased in recent years, home appliance companies have increased the output of large products, and at the same time, there are attempts to reduce the thickness of products to reduce the weight and manufacturing cost of large products. However, if the thickness of the product is reduced, the practical impact strength is lowered, so there is a problem that a crack occurs in the appearance of the molded article even with a small impact. Therefore, the resin manufacturer is focusing on research and development of products with excellent practical impact strength to compensate for these disadvantages.

따라서 수지 제조업체는 실용충격 강도가 낮은 단점을 보완하기 위해, 종래의 기술로는 일본 특개소 60-217254호와 같이 스티렌계 수지에 폴리디메틸실록산을 첨가하여 수지의 유연성을 높임으로써 실용충격강도를 개선하고자 하였으나 여전히 부족한 문제점을 안고 있다. 또한 실용 충격 강도를 높이는 종래의 기술로는 고충격 폴리스티렌(HIPS) 수지의 분산상인 고무상의 입자 크기를 바이모달(Bimodal) 혹은 트리모달(Trimodal) 형태로 분산되도록 하여 실용 충격 강도를 개선하고자 하였으나 서로 다른 고무상의 입자경을 가지는 고충격 폴리스티렌(HIPS) 수지를 미리 중합한 후 상전이 이후반응기에서 섞는 방법을 사용하였다. 그러나, 서로 다른 입자경을 만들기 위해 상전이 이전 단계에서 서로 다른 중합 원료비를 가진 반응기들이 필요할 뿐만 아니라 중합을 위한 제어가 복잡하고 실용 충격 강도가 충분히 개선되지 않는 단점을 지니고 있다.Therefore, in order to compensate for the disadvantage of low practical impact strength, the resin manufacturer improves the practical impact strength by adding polydimethylsiloxane to the styrene-based resin, such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-217254, to increase the flexibility of the resin. I've tried to, but I still have a problem. In addition, the conventional technique for increasing the practical impact strength to improve the practical impact strength by dispersing the particle size of the rubber phase, which is a dispersed phase of high-impact polystyrene (HIPS) resin in the form of bimodal or trimodal form High impact polystyrene (HIPS) resins having different rubber particle diameters were previously polymerized and then mixed in a reactor after the phase transition. However, in order to make different particle diameters, not only reactors having different polymerization raw material costs are required in the previous stage of phase change, but also have disadvantages in that the control for the polymerization is complicated and the practical impact strength is not sufficiently improved.

또한 실용충격강도를 높이기 위한 방법으로는 그라프트율 향상을 통해 분산상인 고무상과 연속상인 폴리스티렌상의 결합력을 높이는 방법이 있다. 종래의 기술로는 개시제를 사용하여 고무상과 폴리스테렌상의 그라프트율을 개선하여 실용충격강도를 개선하고자 하였으나 개시제 사용에 따른 반응성의 증가로 연속 괴상 중합이 어려운 문제점과 제품의 외관이 나빠지는 문제점을 지니고 있다.In addition, as a method for increasing the practical impact strength, there is a method of increasing the binding force of the rubber phase and the polystyrene phase in the continuous phase by improving the graft ratio. In the prior art, an initiator was used to improve the graft ratios of rubber and polyester phases, thereby improving practical impact strength, but continuous bulk polymerization was difficult due to an increase in reactivity due to the use of initiators, and a problem of appearance deterioration. have.

이에 본 발명자들은 상기의 문제점을 극복하기 위하여, 4기의 반응기를 직렬로 연결하여 각 반응기의 중합 조건을 달리함으로써, 고충격, 고유동 또는 고광택의 특성을 갖고 동시에 우수한 실용충격강도와 높은 그라프트율을 지닌 고충격 폴리스티렌(HIPS) 수지의 연속 제조 방법을 개발하기에 이른 것이다.In order to overcome the above problems, the present inventors connect four reactors in series to vary the polymerization conditions of each reactor, and thus have high impact, high flow, or high gloss characteristics, and at the same time, excellent practical impact strength and high graft ratio. We have begun developing a process for the continuous production of high impact polystyrene (HIPS) resins.

본 발명의 목적은 충격강도가 높은 고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a continuous method for producing a high impact polystyrene resin with high impact strength.

본 발명의 다른 목적은 유동성이 높은 고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a continuous production method of high impact polystyrene resin with high fluidity.

본 발명의 또 다른 목적은 광택도가 우수한 고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. Still another object of the present invention is to provide a continuous production method of high impact polystyrene resin having excellent gloss.

본 발명의 또 다른 목적은 그라프트율 및 실용충격강도가 우수한 고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to provide a continuous production method of high impact polystyrene resin excellent in graft ratio and practical impact strength.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기에 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below. Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법은 (A) 스티렌계 모노머 85∼95 중량부 및 고무성분 5∼15 중량부를 용해 탱크 내에서 혼합 용해시켜 제1반응기로 이송시킨 후, 제1반응기에서 100∼130 ℃에서 1∼2 시간 동안 상전이 이전 시점까지 반응시켜 모노머의 전환률 5∼15 %인 제1중합물을 생성시키는 단계, (B) 상기 제1중합물을 제2반응기에 연속적으로 투입하여 125∼140 ℃에서 1∼2 시간 동안 중합시켜 모노머의 전환률이 15∼30 %인 제2중합물을 생성시키는 단계, (C) 상기 제2중합물을 제3반응기에 연속적으로 투입하여 140∼155 ℃에서 0.5∼1.5 시간 동안 반응시켜 모노머 전환률이 30∼60 %인 제3중합물을 생성시키는 단계, (D) 상기 제3중합물을 제4반응기에 연속적으로 투입하여 상기 제4반응기 내의 네 개의 영역에서 각각의 온도 제어를 통해 150∼180℃의 범위에서 반응시켜 모노머 전환률이 60∼90 %인 제4중합물을 생성시키는 단계, 및 (E) 상기 제4중합물을 휘발분 제거기에 투입하여 미반응된 모노머 및 용매를 제거한 후 최종 폴리스티렌 수지를 제조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the continuous production method of the high impact polystyrene resin according to the present invention, (A) 85 to 95 parts by weight of the styrene monomer and 5 to 15 parts by weight of the rubber component are mixed and dissolved in a dissolution tank and transferred to the first reactor, followed by a first reactor. Reacting at 100 to 130 ° C. for 1 to 2 hours to a point before the phase change to produce a first polymer having a conversion rate of 5 to 15% of the monomer, (B) continuously introducing the first polymer into the second reactor and then 125 Polymerizing at ˜140 ° C. for 1 to 2 hours to produce a second polymer having a monomer conversion rate of 15 to 30%, (C) continuously adding the second polymer to a third reactor to 0.5 at 140 to 155 ° C. Reacting for ˜1.5 hours to produce a third polymer having a monomer conversion of 30 to 60%, (D) continuously introducing the third polymer to the fourth reactor to provide a respective temperature at four zones within the fourth reactor. 150 over control Reacting in a range of 180 ° C. to produce a fourth polymer having a monomer conversion of 60 to 90%, and (E) adding the fourth polymer to a volatile remover to remove unreacted monomers and solvents, followed by final polystyrene resin. Characterized in that it comprises a step of producing.

이하, 이들 각각의 단계에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.Detailed description of each of these steps is as follows.

제1중합물의 제조Preparation of First Polymer

본 발명에 따른 HIPS 수지의 제조방법은 먼저 용해 탱크 내에서 스티렌계 모노머 및 고무를 용해시킨 다음, 제1반응기인 풀차아지 반응기(full charge reactor)로 이송한다.In the manufacturing method of HIPS resin according to the present invention, first, the styrene-based monomer and the rubber are dissolved in the dissolution tank, and then the first reactor is transferred to a full charge reactor.

상기 스티렌계 모노머는 스티렌, α-메틸 스티렌, α-에틸 스티렌, p-메틸 스티렌 등이 있다. 상기 고무는 바람직하게는 로우 씨스 폴리 부타디엔 고무(Low Cis Polybutadiene Rubber), 하이 씨스 폴리 부타디엔 고무(High Cis Poly Butadiene Rubber) 등의 폴리부타디엔 고무와 스티렌 부타디엔 코폴리머(Styrene-Rubber Copolymer) 등을 단독 및 혼합 사용한다. The styrene monomers include styrene, α-methyl styrene, α-ethyl styrene, p-methyl styrene, and the like. Preferably, the rubber is made of polybutadiene rubber, such as Low Cis Polybutadiene Rubber, High Cis Poly Butadiene Rubber, Styrene-Rubber Copolymer, etc. Use mixed.

또한 본 발명에 따른 용매로는 에틸 벤젠(Ethyl Benzene), 벤젠, 톨루엔 등의 방향족 화합물과 메틸 에틸 케톤(Methyl Ethyl Ketone) 등을 사용할 수 있다.In addition, as the solvent according to the present invention, an aromatic compound such as ethyl benzene (Ethyl Benzene), benzene, toluene and methyl ethyl ketone may be used.

또한 제1중합반응기에서는 개시제, 분자량 조절제 등의 첨가제를 사용하며 개시제로는 제3급 부틸 퍼옥시아세테이트, 3급 부틸 퍼옥시벤조에이트 등을 사용한다. 상기 분자량 조절제로는 α-메틸 스티렌 다이머, 메르캅탄, 할라이드 및 테르펜 등을 사용한다. In the first polymerization reactor, additives such as an initiator and a molecular weight regulator are used, and tertiary butyl peroxyacetate, tertiary butyl peroxybenzoate, and the like are used as the initiator. As the molecular weight modifier, α-methyl styrene dimer, mercaptan, halide, terpene and the like are used.

본 발명의 제1반응기는 연속 흐름 교반식 반응기로 (CSTR)반응기 아래쪽으로 중합 혼합물이 공급되어 반응기로 위쪽으로 반응물이 나오는 풀차아지형이다. 중합 온도는 100∼130 ℃에서 1∼2 시간 동안 중합이 진행된다. 이때, 전환율은 5∼15 %로 상전이 이전 단계까지 반응을 한 후 제2중합반응기로 반응물을 이송한다.The first reactor of the present invention is a full charge type in which the polymerization mixture is fed to the bottom of the reactor (CSTR) in a continuous flow stirred reactor and the reactant is discharged upwards to the reactor. The polymerization proceeds at 100 to 130 ° C. for 1 to 2 hours. At this time, the conversion rate is 5 to 15% and the reaction is transferred to the second polymerization reactor after the phase transfer reaction.

제1중합반응기의 생성물은 연속 고무상에 중합된 폴리스티렌이 분산상으로 존재한다.The product of the first polymerization reactor is a polystyrene polymerized in a continuous rubber phase in the dispersed phase.

제2중합물의 제조Preparation of Second Polymer

상기 제1중합물을 상전이반응기인 제2반응기에 연속적으로 투입하여 모노머의 전환률이 15∼30 %인 제2중합물을 제조한다. 상기 제2반응기는 상전이반응기로써 연속 흐름 교반식 반응기(CSTR)이다.The first polymer is continuously introduced into a second reactor, which is a phase transfer reactor, to prepare a second polymer having a monomer conversion of 15 to 30%. The second reactor is a continuous flow stirred reactor (CSTR) as a phase transfer reactor.

중합 온도는 125∼140 ℃에서 1∼2 시간 동안 중합이 진행되며 이 때의 전환률은 15∼30 %이다.The polymerization temperature is carried out for 1 to 2 hours at 125 to 140 ℃, the conversion rate is 15 to 30%.

본 발명의 제2중합반응기의 중요역할은 연속 폴리스티렌상에 고무 입자를 분산시키는 것이다. 제1중합반응기의 반응물은 연속 고무상에 폴리스티렌상이 분산되어 있으나 제2중합반응기 통해 중합에 의해 생성된 폴리스티렌의 체적 부피와 초기 투입된 고무의 체적 부피(고무에 그라프트된 폴리스티렌 포함)가 동일해지는 시점에서 상전이가 시작되고 폴리스티렌 연속상에 고무 분산상이 형성되는 것이다.An important role of the second polymerization reactor of the present invention is to disperse the rubber particles on the continuous polystyrene. The reactant of the first polymerization reactor has a polystyrene phase dispersed on the continuous rubber, but the volume volume of the polystyrene produced by the polymerization through the second polymerization reactor and the volume of the initially charged rubber (including polystyrene grafted to rubber) are the same. Phase transition starts at and the rubber dispersed phase is formed in the polystyrene continuous phase.

상기 상전이 과정을 통해 생성된 고무 입자의 입자경 및 분포 그리고 고무 입자에 흡장된(Occlusion) 폴리스티렌 형태 등은 HIPS 수지의 물성을 결정하는 중요 인자이다.The particle diameter and distribution of the rubber particles produced through the phase transition process and the occlusion of polystyrene in the rubber particles are important factors for determining physical properties of the HIPS resin.

제3중합물의 제조Preparation of Third Polymer

상기 제2중합물을 제3반응기에 연속적으로 투입하고 모노머 전환률이 30∼60 %인 제3중합물을 제조한다.The second polymer is continuously introduced into a third reactor to prepare a third polymer having a monomer conversion of 30 to 60%.

상기 제3반응기는 호리젠탈반응기 (Horizental Reactor)로써 반응물의 플럭 플로우형 흐름을 만들고 반응온도 140∼]155 ℃에서 0.5∼1.5 시간에서 반응하며 이때의 전환률은 30∼60%이다. The third reactor is a flow flow of reactants using a horizontal reactor and reacts at a reaction temperature of 140 to 155 ° C. for 0.5 to 1.5 hours, and the conversion rate is 30 to 60%.

제4중합물의 제조Preparation of Fourth Polymer

상기 제3중합물을 제4반응기에 연속적으로 투입하여 모노머 전환률이 60∼90 %인 제4중합물을 제조한다.The third polymer is continuously added to the fourth reactor to prepare a fourth polymer having a monomer conversion of 60 to 90%.

본 발명의 제4반응기는 입구에서 출구까지 네 개의 영역으로 구분되어 있으며, 각기 온도 제어가 가능하고, 중합에 의해 발생한 반응열의 제어가 용이한 풀차아지형 플럭 플로우 반응기이다. 상기 제4반응기를 거친 전환률 60∼90 %의 중합물은 휘발분 제거기(Devolatilizer)로 이송되어 미반응된 모노머 및 용매를 제거한 후 최종 HIPS 수지를 제조한다. 상기 제4반응기는 중합 단계의 최종반응기로써 150∼180 ℃의 온도에서 60∼90 %의 전환율로 중합한다.The fourth reactor of the present invention is divided into four regions from the inlet to the outlet, and is a full-charged flow flow reactor capable of temperature control and easy control of reaction heat generated by polymerization. The polymer having a conversion rate of 60% to 90% through the fourth reactor is transferred to a devolatilizer to remove unreacted monomers and solvents, thereby preparing a final HIPS resin. The fourth reactor is a final reactor in the polymerization step and polymerizes at a conversion rate of 60 to 90% at a temperature of 150 to 180 ° C.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The invention can be better understood by the following examples, which are intended for the purpose of illustration of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

실시예Example

실시예 1∼3에서는 본 발명에 따른 연속 제조 방법에 따라 실시예 1∼3에서는 하기 조건에 따라 각각 고광택, 고유동, 및 고충격 폴리스티렌 수지를 제조하였으며 공정조건은 표 1에 나타내었다.In Examples 1 to 3, high gloss, high flow, and high impact polystyrene resins were prepared in Examples 1 to 3 according to the continuous production method according to the present invention, and the process conditions are shown in Table 1.

실시예 1: 고광택 HIPS의 연속 제조Example 1 Continuous Production of High Gloss HIPS

각 반응기에서 하기 표 1의 중합조건에 따라 반응을 시켜 고광택 HIPS를 제조하였다. 89.2 중량부의 스티렌 모노머, 5.8 중량부의 폴리부타디엔 고무(일본 Asahi사의 상품명 730A) 및 5.0 중량부의 용매, 에틸 벤젠을 완전 혼합조에 용해하여 반응 원료 용액을 준비한 후 제1반응기에 공급하였다. 제1반응기는 116 ℃에서 1 시간 동안 반응시켰다. 제1반응기를 거친 반응물은 125 ℃, 50 RPM의 제2반응기에서 2 시간 반응한 후 제3반응기로 투입되었다. 제3반응기는 분자량 조절제인 터셔리 도데실 머켑탄(TDDM)을 시간당 200 ppm로 연속 투입하고 150 ℃ 조건에서 0.8 시간 반응한 다음 제4반응기로 이송되었다. 제4반응기는 단계적으로 온도를 높여 반응시키며 반응온도는 161, 168, 175, 182 ℃에서 각각 반응한다. 4 개의 반응기를 거친 중합물은 휘발조를 통해 미반응 모노머와 용매를 제거한 후 펠렛화하여 최종 중합품을 제조하였다. 최종 중합품에 대해 수지 특성 분석 및 사출성형품에 대한 물성 분석을 수행하였으며 그 결과는 표 3에 나타내었다.In each reactor was reacted according to the polymerization conditions of Table 1 to prepare a high-gloss HIPS. 89.2 parts by weight of styrene monomer, 5.8 parts by weight of polybutadiene rubber (trade name 730A of Asahi, Japan) and 5.0 parts by weight of solvent and ethyl benzene were dissolved in a complete mixing bath to prepare a reaction raw material solution, which was then supplied to the first reactor. The first reactor was reacted at 116 ° C. for 1 hour. The reactant passed through the first reactor was reacted for 2 hours in a second reactor at 125 ° C. and 50 RPM, and then introduced into the third reactor. The third reactor was continuously charged with 200 ppm / hour of tertiary dodecyl merethane (TDDM), which is a molecular weight regulator, reacted for 0.8 hours at 150 ° C., and then transferred to the fourth reactor. The fourth reactor reacts by raising the temperature step by step, and the reaction temperature is reacted at 161, 168, 175, and 182 ° C, respectively. The polymers passed through the four reactors were removed through pelleting and unreacted monomers and solvent, and then pelletized to prepare a final polymer. Resin characteristic analysis and physical property analysis of the injection molded product were performed on the final polymerized product, and the results are shown in Table 3.

Izod 충격강도는 ASTM D-256, 유동성은 ASTM D-1238, 광택도는ASTM D-523, 실용충격강도는 ASTM D-3029에 의해 측정하였고, 그라프트율(%)는 하기 수학식 1에 의하여 구할 수 있다.Izod impact strength was measured by ASTM D-256, fluidity by ASTM D-1238, glossiness by ASTM D-523, practical impact strength by ASTM D-3029, and the graft rate (%) can be obtained by Equation 1 below. have.

[수학식 1][Equation 1]

실시예 2: 고유동 HIPS의 연속 제조Example 2: Continuous Preparation of High Flow HIPS

각 반응기에서 하기 표 1의 중합조건에 따라 반응을 시켜 고유동 HIPS를 제조하였다. 88.4 중량부의 스티렌 모노머, 6.6 중량부의 폴리부타디엔 고무(일본 Asahi사의 상품명 730A) 및 5.0 중량부의 용매, 에틸 벤젠을 완전 혼합조에 용해하여 반응 원료 용액을 준비한 후 제1반응기에 공급하였다. 제1반응기에서는 개시제인 터셔리 부틸퍼옥시 아세테이트를 시간당 100 ppm을 연속으로 투입하면서 106 ℃에서 1시간 반응시켰다. 제1반응기를 거친 반응물은 117 ℃, 70 RPM의 제2반응기에서 2시간 반응한 후 제3반응기로 투입하였다. 제3반응기는 분자량 조절제인 터셔리 도데실 머켑탄(TDDM) 시간당 500 ppm 연속 투입하고 154 ℃ 조건에서 0.8 시간 반응한 후 제4반응기로 이송되었다. 제4반응기는 단계적으로 온도를 높여 반응시키며 반응온도는 165, 172, 179, 186 ℃에서 각각 반응시켰다. 4 개의 반응기를 거친 중합물은 휘발조를 통해 미반응 모노머와 용매를 제거한 후 펠렛화하여 최종 중합품을 제조하였다. 최종 중합품에 대해 수지 특성 분석 및 사출성형품에 대한 물성 분석을 수행하였으며 그 결과는 표 2에 나타내었다.In each reactor was reacted according to the polymerization conditions of Table 1 to prepare a high flow HIPS. 88.4 parts by weight of styrene monomer, 6.6 parts by weight of polybutadiene rubber (trade name 730A of Asahi Japan), 5.0 parts by weight of solvent, and ethyl benzene were dissolved in a complete mixing tank to prepare a reaction raw material solution, which was then supplied to the first reactor. In the first reactor, tertiary butyl peroxy acetate as an initiator was reacted at 106 ° C. for 1 hour while continuously inputting 100 ppm per hour. The reactant passed through the first reactor was reacted for 2 hours in a second reactor at 117 ° C. and 70 RPM, and then introduced into the third reactor. The third reactor was continuously charged with 500 ppm per hour TDDM, a molecular weight regulator, and reacted for 0.8 hours at 154 ° C., and then transferred to the fourth reactor. The fourth reactor was reacted by increasing the temperature step by step, and the reaction temperature was reacted at 165, 172, 179, and 186 ° C, respectively. The polymers passed through the four reactors were removed through pelleting and unreacted monomers and solvent, and then pelletized to prepare a final polymer. Resin characteristic analysis and physical property analysis of the injection molded product were performed on the final polymerized product, and the results are shown in Table 2.

실시예 3: 고충격 HIPS의 연속 제조Example 3: Continuous Preparation of High Impact HIPS

각 반응기에서 하기 표 1의 중합조건에 따라 반응을 시켜 고충격 HIPS를 제조하였다. 85.4 중량부의 스티렌 모노머, 9.6 중량부의 폴리부타디엔 고무(주식회사 금호석유화학의 상품명 710S) 및 5.0 중량부의 용매, 에틸 벤젠을 완전 혼합조에 용해하여 반응 원료 용액을 준비한 후 제1반응기에 공급하였다. 제1반응기는 101 ℃에서 1 시간 반응시킨 후 제1반응기를 거친 반응물은 119 ℃, 70 RPM의 제2반응기에서 2 시간 반응한 후 제3반응기로 투입하였다. 제3반응기는 분자량 조절제인 터셔리 도데실 머켑탄(TDDM) 시간당 300 ppm 연속 투입하고 161 ℃ 조건에서 0.7 시간 반응한 후 제4반응기로 이송된다. 제4반응기는 단계적으로 온도를 높여 반응시키며 반응온도는 152, 154, 156, 158 ℃에서 각각 반응시켰다. 4 개의 반응기를 거친 중합물은 휘발조를 통해 미반응 모노머와 용매를 제거한 후 펠렛화하여 최종 중합품을 제조하였다. 최종 중합품에 대해 수지 특성 분석 및 사출성형품에 대한 물성 분석을 수행하였으며 그 결과는 표 2에 나타내었다.In each reactor was reacted according to the polymerization conditions of Table 1 to prepare a high-impact HIPS. 85.4 parts by weight of styrene monomer, 9.6 parts by weight of polybutadiene rubber (trade name 710S of Kumho Petrochemical Co., Ltd.), 5.0 parts by weight of solvent, and ethyl benzene were dissolved in a complete mixing tank to prepare a reaction raw material solution, which was then supplied to the first reactor. After the first reactor was reacted at 101 ° C. for 1 hour, the reactants passed through the first reactor were reacted at 119 ° C. for 2 hours in a 70 rpm second reactor, and then introduced into a third reactor. The third reactor was continuously charged with 300 ppm per hour TDDM, a molecular weight regulator, and reacted for 0.7 hours at 161 ° C., and then transferred to the fourth reactor. The fourth reactor was reacted by increasing the temperature step by step, and the reaction temperature was reacted at 152, 154, 156 and 158 ° C, respectively. The polymers passed through the four reactors were removed through pelleting and unreacted monomers and solvent, and then pelletized to prepare a final polymer. Resin characteristic analysis and physical property analysis of the injection molded product were performed on the final polymerized product, and the results are shown in Table 2.

비교실시예 Comparative Example

실시예 1∼3과 동일한 원료 물질 및 배합비를 사용하여 제2반응기와 제3반응기를 통해 중합 후 휘발조를 통해 미반응 모노머와 용매를 제거한 후 펠렛화하여 고광택, 고유동, 및 고충격 폴리스티렌 수지를 제조하였으며 공정조건은 표 2에 나타내었다.Using the same raw materials and compounding ratios as in Examples 1 to 3, polymerization was carried out through the second reactor and the third reactor, followed by removal of unreacted monomers and solvents through a volatilization tank, and then pelletized to give high gloss, high flow, and high impact polystyrene resin Was prepared and the process conditions are shown in Table 2.

비교실시예 1 : 고광택 HIPS 연속 제조Comparative Example 1: Continuous manufacture of high gloss HIPS

제2반응기 반응 온도 130 ℃, 교반 RPM 60에서 2.1시간 반응 후 제3반응기에 연속 투입하고, 187 ℃에서 0.8 시간 반응한 후 최종 중합품에 대해 수지 특성 분석 및 사출성형품에 대한 물성 분석을 수행하였으며 그 결과는 표 3에 나타내었다.After the reaction of the second reactor at 130 ° C. and the stirring RPM 60 for 2.1 hours, the reactor was continuously added to the third reactor. After the reaction at 0.8 ° C. for 187 ° C., the final polymerized product was analyzed for resin properties and the injection molded product. The results are shown in Table 3.

비교실시예 2: 고유동 HIPS 연속 제조Comparative Example 2: High Flow HIPS Continuous Production

제2반응기 반응 온도 116 ℃, 교반 RPM 70, 개시제 시간당 200 ppm하에서 2.3 시간 반응 후 제3반응기에 연속 투입하고 199 ℃에서 0.6 시간 반응한 후 최종 중합품에 대해 수지 특성 분석 및 사출성형품에 대한 물성 분석을 수행하였으며 그 결과는 표 3에 나타내었다.After reaction for 2.3 hours at the reaction temperature of the second reactor at 116 ° C., stirring RPM 70, and 200 ppm per hour of initiator, the reactor was continuously added to the third reactor and reacted for 0.6 hours at 199 ° C., followed by analysis of resin properties and physical properties of the injection molded product. The analysis was performed and the results are shown in Table 3.

비교실시예 3: 고충격 HIPS 연속 제조Comparative Example 3: High Impact HIPS Continuous Production

제2반응기 반응온도 123 ℃, 교반 RPM 70, 개시제 시간당 300 ppm하에서 2.1 시간 반응 후 제3반응기에 연속 투입하고 176 ℃에서 0.9 시간 반응한 후 최종 중합품에 대해 수지 특성 분석 및 사출성형품에 대한 물성 분석을 수행하였으며 그 결과는 표 3에 나타내었다.After 2.1 hours of reaction in the second reactor reaction temperature of 123 ℃, stirring RPM 70, 300 ppm per hour of initiator, the reactor was continuously added to the third reactor and reacted for 0.9 hours at 176 ℃, followed by analysis of resin properties and physical properties of the injection molded product. The analysis was performed and the results are shown in Table 3.

실시예Example 1One 22 33 제1반응기First reactor 전환률(%)% Conversion 6.36.3 5.05.0 5.25.2 반응온도(℃)Reaction temperature (℃) 11.611.6 106106 101101 교반속도(RPM)Stirring Speed (RPM) 110110 110110 110110 체류시간(hr)Retention time (hr) 1One 1One 1One 개시제(ppm)Initiator (ppm) -- 100100 -- 분자량 조절제Molecular weight regulator -- -- -- 제2반응기Second reactor 전환률(%)% Conversion 28.228.2 25.425.4 30.230.2 반응온도(℃)Reaction temperature (℃) 125125 117117 119119 교반속도(RPM)Stirring Speed (RPM) 5050 7070 7070 체류시간(hr)Retention time (hr) 22 22 22 제3반응기Third reactor 전환률(%)% Conversion 51.251.2 53.653.6 64.764.7 반응온도(℃)Reaction temperature (℃) 150150 154154 161161 체류시간(hr)Retention time (hr) 0.80.8 0.80.8 0.70.7 분자량 조절제Molecular weight regulator -- 500500 300300

비교실시예Comparative Example 1One 22 33 제2반응기Second reactor 반응온도(℃)Reaction temperature (℃) 130130 116116 123123 교반속도(RPM)Stirring Speed (RPM) 6060 7070 7070 체류시간(hr)Retention time (hr) 2.12.1 2.32.3 2.12.1 개시제(ppm)Initiator (ppm) -- 200200 300300 제3반응기Third reactor 반응온도(℃)Reaction temperature (℃) 187187 199199 176176 체류시간(hr)Retention time (hr) 0.80.8 0.60.6 0.90.9

실시예Example 비교실시예Comparative Example 1One 22 33 1One 22 33 충격 강도(kgf·cm/cm)Impact Strength (kgfcm / cm) 11.511.5 11.011.0 16.816.8 11.711.7 10.810.8 15.315.3 유동성(g/10min, 5kg, 200℃)Fluidity (g / 10min, 5kg, 200 ℃) 5.65.6 14.614.6 2.52.5 5.85.8 14.214.2 2.72.7 광택도(%, 60°)Glossiness (%, 60 °) 9898 -- -- 9797 -- -- 그라프트율(%)Graft Rate (%) 145145 173173 162162 9898 135135 127127 실용충격강도(J)Practical Impact Strength (J) 7.17.1 2424 2727 3.03.0 1818 2121

본 발명은 4기의 반응기를 직렬로 연결하여 각 반응기의 중합 조건을 달리함으로써, 충격강도, 유동성, 또는 광택도가 우수하며 동시에 그라프트율 및 실용충격강도가 우수한 고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.The present invention provides a continuous production method of high impact polystyrene resins having excellent impact strength, fluidity, or glossiness and excellent graft rate and practical impact strength by varying polymerization conditions of each reactor by connecting four reactors in series. It has the effect of the invention.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

제1도는 본 발명에 따른 고충격 폴리스티렌 수지를 제조하기 위한 연속 제조 장치를 개략적으로 나타낸 공정도이다.1 is a process diagram schematically showing a continuous production apparatus for producing a high impact polystyrene resin according to the present invention.

Claims (5)

(A) 스티렌계 모노머 85∼95 중량부 및 고무성분 5∼15 중량부를 용해 탱크 내에서 혼합 용해시켜 제1반응기로 이송시킨 후, 제1반응기에서 100∼130 ℃에서 1∼2 시간 동안 상전이 이전 시점까지 반응시켜 모노머의 전환률 5∼15 %인 제1중합물을 생성시키는 단계;(A) 85 to 95 parts by weight of the styrene-based monomer and 5 to 15 parts by weight of the rubber component are mixed and dissolved in a dissolution tank, transferred to the first reactor, and then transferred to the first reactor for 1 to 2 hours at 100 to 130 ° C. Reacting to a time point to produce a first polymer having a monomer conversion of 5 to 15%; (B) 상기 제1중합물을 제2반응기에 연속적으로 투입하여 125∼140 ℃에서 1∼2 시간 동안 중합시켜 모노머의 전환률이 15∼30 %인 제2중합물을 생성시키는 단계;(B) continuously introducing the first polymer into the second reactor to polymerize at 125 to 140 ° C. for 1 to 2 hours to produce a second polymer having a monomer conversion of 15 to 30%; (C) 상기 제2중합물을 제3반응기에 연속적으로 투입하여 140∼155 ℃에서 0.5∼1.5 시간 동안 반응시켜 모노머 전환률이 30∼60 %인 제3중합물을 생성시키는 단계;(C) continuously introducing the second polymer into the third reactor and reacting at 140 to 155 ° C. for 0.5 to 1.5 hours to produce a third polymer having a monomer conversion of 30 to 60%; (D) 상기 제3중합물을 제4반응기에 연속적으로 투입하여 상기 제4반응기 내의 네 개의 영역에서 각각의 온도 제어를 통해 150∼180℃의 범위에서 반응시켜 모노머 전환률이 60∼90 %인 제4중합물을 생성시키는 단계; 및(D) a fourth polymer having a monomer conversion of 60 to 90% by continuously introducing the third polymer into the fourth reactor and reacting in four regions within the fourth reactor through respective temperature control in the range of 150 to 180 ° C. Producing a polymer; And (E) 상기 제4중합물을 휘발분 제거기에 투입하여 미반응된 모노머 및 용매를 제거한 후 최종 폴리스티렌 수지를 제조하는 단계;(E) preparing a final polystyrene resin by adding the fourth polymer to a volatile remover to remove unreacted monomers and solvents; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법.A continuous production method of a high impact polystyrene resin, characterized in that consisting of. 제1항에 있어서, 상기 제1반응기는 풀차아지형 반응기로써 연속 흐름 교반식 반응기인 것을 특징으로 하는 고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법.The method of claim 1, wherein the first reactor is a full-charge reactor, a continuous flow stirred reactor. 제1항에 있어서, 상기 제2반응기는 상전이 반응기로써 연속 흐름 교반식 반응기인 것을 특징으로 하는 고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법.The method of claim 1, wherein the second reactor is a continuous flow stirred reactor as a phase transfer reactor. 제1항에 있어서, 상기 제3반응기는 반응물의 플럭 플로우형 흐름을 만들기 위한 호리젠탈 반응기인 것을 특징으로 하는 고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법.The method of claim 1, wherein the third reactor is a horizontal reactor for producing a flow of a flow of reactants. 제1항에 있어서, 상기 스티렌계 모노머는 스티렌, α-메틸 스티렌, α-에틸 스티렌, 및 p-메틸 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 고무성분은 로우 씨스 폴리 부타디엔 고무, 하이 씨스 폴리 부타디엔 고무, 및 스티렌 부타디엔 코폴리머로 이루어진 군으로부터 선택된 1 또는 2이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고충격 폴리스티렌 수지의 연속 제조 방법.The method of claim 1, wherein the styrene-based monomer is selected from the group consisting of styrene, α-methyl styrene, α-ethyl styrene, and p-methyl styrene, the rubber component is low seed poly butadiene rubber, high seed poly butadiene rubber And a styrene butadiene copolymer and a mixture of one or two or more selected from the group consisting of high impact polystyrene resins.
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