RU2398791C1 - Method of preparing polystyrene granulate capable of foaming - Google Patents

Method of preparing polystyrene granulate capable of foaming Download PDF

Info

Publication number
RU2398791C1
RU2398791C1 RU2009107083/04A RU2009107083A RU2398791C1 RU 2398791 C1 RU2398791 C1 RU 2398791C1 RU 2009107083/04 A RU2009107083/04 A RU 2009107083/04A RU 2009107083 A RU2009107083 A RU 2009107083A RU 2398791 C1 RU2398791 C1 RU 2398791C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polystyrene
foaming
ratio
range
mixing
Prior art date
Application number
RU2009107083/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Анатольевич Протосеня (RU)
Григорий Анатольевич Протосеня
Юрий Васильевич Четаев (RU)
Юрий Васильевич Четаев
Сергей Викторович Осипов (RU)
Сергей Викторович Осипов
Владимир Геннадьевич Рупышев (RU)
Владимир Геннадьевич Рупышев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ПОЛИСТИРОЛ" (ООО "ПОЛИСТИРОЛ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ПОЛИСТИРОЛ" (ООО "ПОЛИСТИРОЛ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ПОЛИСТИРОЛ" (ООО "ПОЛИСТИРОЛ")
Priority to RU2009107083/04A priority Critical patent/RU2398791C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398791C1 publication Critical patent/RU2398791C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention describes a method of producing a polystyrene granulate capable of foaming, involving a step for feeding a foaming agent into a mixing zone, mixing the foaming agent with molten polystyrene, homogenisation of the obtained mixture, cooling it to extrusion temperature, extrusion and granulation under conditions which prevent foaming. The method is characterised by that molar ratio of the foaming agent being fed to the specific carrying capacity of the apparatus in the mixing zone (Ks), which is the ratio of the amount of the passing stream of molten material, including polystyrene in kg/h to stirring rate in rpm, is kept in the range between 0.08 and 0.23, while maintaining temperature difference between the input and output at the homogenisation and cooling step in the range between 30 and 70°C.
EFFECT: obtaining polystyrene granulate through a continuous method with a narrow grain-size composition, which enables to obtain foamed articles with range of apparent density values 10-40 kg/m3 which have satisfactory application properties.
3 cl, 1 tbl, 9 ex

Description

Заявляемое изобретение относится к химии полимеров, в частности к получению способного вспениваться (вспенивающегося) полистирола, а именно к получению гранулята полистирола, содержащего вспенивающий агент (ВА).The claimed invention relates to the chemistry of polymers, in particular to the production of expandable (expandable) polystyrene, and in particular to the production of polystyrene granulate containing a blowing agent (VA).

Вспенивающийся полистирол (ПСВ) находит широкое применение в гражданском и промышленном строительстве для изготовления пенополистирольных плит, предназначенных для тепловой изоляции, для изготовления амортизирующей упаковки приборов, станков и крупногабаритных бытовых приборов, изоляции трубопроводов и т.п. Во всех областях применения от ПСВ требуется обеспечение оптимального сочетания в пеноизделиях показателей физико-механических свойств: кажущейся плотности изделия, его прочностных показателей и теплопроводности. При использовании пенополистирольных плит в качестве одного из слоев строительных ограждающих конструкций требуется огнестойкость.Foaming polystyrene (PSV) is widely used in civil and industrial engineering for the manufacture of polystyrene foam boards intended for thermal insulation, for the manufacture of shock-absorbing packaging for appliances, machine tools and large-sized household appliances, pipe insulation, etc. In all applications, PSV is required to ensure the optimal combination of physical and mechanical properties in foam products: the apparent density of the product, its strength characteristics and thermal conductivity. When using polystyrene foam boards as one of the layers of building envelopes, fire resistance is required.

Пенополистирольные изделия из ПСВ получают хорошо отработанной технологией, включающей обычно три стадии: предварительное вспенивание бисера (гранул) ПСВ водяным паром при температуре 100-140°C, созревание предварительно вспененных частиц в течение 6-24 часов при комнатной температуре и атмосферном давлении и окончательное формование паром в форме, заполненной предварительно вспененными и созревшими частицами полимера.Polystyrene foam products from PSV are obtained by a well-developed technology, which usually includes three stages: preliminary foaming of the PSV beads (granules) with water vapor at a temperature of 100-140 ° C, maturing of pre-foamed particles for 6-24 hours at room temperature and atmospheric pressure and final molding steam in a mold filled with pre-foamed and matured polymer particles.

Самым распространенным промышленным способом получения гранул ПСВ является суспензионный способ, согласно которому стирол полимеризуют в водной суспензии с насыщением формирующегося бисера ВА в процессе полимеризации или после нее [см., например, RU №2087486, М.кл.6 C08F 112/08, 1997; US №5616413, М.кл.6 B22B 5/16, 1997; RU №2151153, М.кл.6 C08J 9/224, 1998; RU №2243244, М.кл.7 C08L 25/04, 2004 и др.]. Суспензионный способ позволяет получать полимер со сравнительно невысокой молекулярной массой (ММ) - не выше 200000; из суспензионного ПСВ можно изготавливать пеноизделия любой формы с кажущейся плотностью 35 кг/м3 и ниже, в том числе очень легкие, с кажущейся плотностью 10-15 кг/м3, которые используются для теплоизоляции.The most common industrial method for producing PSV granules is the suspension method, according to which styrene is polymerized in an aqueous suspension with saturation of the formed VA beads during or after polymerization [see, for example, RU No. 2087486, M.cl. 6 C08F 112/08, 1997; US No. 5616413, M.C. 6 B22B 5/16, 1997; RU No. 2151153, M.cl. 6 C08J 9/224, 1998; RU No. 2243244, M.cl. 7 C08L 25/04, 2004, etc.]. The suspension method allows to obtain a polymer with a relatively low molecular weight (MM) - not higher than 200,000; foam suspension of any form with an apparent density of 35 kg / m 3 and lower, including very lightweight, with an apparent density of 10-15 kg / m 3 , which are used for thermal insulation, can be made from suspension PSV.

К недостаткам суспензионного способа следует отнести высокие затраты на создание и эксплуатацию производства, кроме того, этот метод дает большое количество сточных вод, подлежащих очистке. Бисер ПСВ, полученный суспензионным способом, имеет гранулометрический состав с широким распределением по размеру бисера, в то время как для получения высококачественных пеноизделий требуются частицы ПСВ определенного размера (диаметра) с узким гранулометрическим составом. Последнее обстоятельство требует дополнительной операции рассева и утилизации неподходящих для вспенивания фракций. Утилизация бисера ПСВ затруднена из-за присутствия в нем ВА.The disadvantages of the suspension method include high costs for the creation and operation of production, in addition, this method gives a large amount of wastewater to be treated. PSV beads obtained by the suspension method have a particle size distribution with a wide distribution of bead size, while PSV particles of a certain size (diameter) with a narrow particle size distribution are required to obtain high-quality foam products. The latter circumstance requires an additional operation of sieving and disposal of fractions unsuitable for foaming. The disposal of PSV beads is difficult due to the presence of VA in it.

Для того чтобы исключить операцию рассева и необходимость утилизации неподходящих фракций, гранулы полистирола (ПС) получали, например, экструзионным способом, а затем суспендировали в воде в присутствии стабилизатора суспензии и пропитывали ВА - смесью н-пентана с изопентаном, под давлением при температуре 90°C в течение 10 часов [EP №0834529, М.кл.6 C08J 9/20, 1998]. Тем самым в процессе снова появляются сточные воды, которые требуется утилизировать.In order to exclude the screening operation and the need to dispose of unsuitable fractions, polystyrene (PS) granules were obtained, for example, by extrusion, and then suspended in water in the presence of a stabilizer suspension and impregnated with a VA mixture of n-pentane with isopentane under pressure at a temperature of 90 ° C for 10 hours [EP No. 0834529, M.cl. 6 C08J 9/20, 1998]. Thus, wastewater again appears in the process and needs to be disposed of.

В дальнейшем была разработана технология получения гранул ПСВ, согласно которой ВА смешивают с полистиролом в расплаве, выдавливают стренги полимера, содержащего ВА, в условиях, предотвращающих преждевременное вспенивание, и гранулируют их.Subsequently, a technology was developed for the production of PSV granules, according to which VA is mixed with polystyrene in a melt, strands of polymer containing VA are extruded under conditions that prevent premature foaming, and granulated.

Известен способ получения гранул способного вспениваться ПС, согласно которому подают расплав полимера и ВА в зону смешения, смешивают ВА с полимером при интенсивном разрезающем перемешивании в первом статическом смесителе, выдерживают смесь при интенсивном разрезающем перемешивании во втором статическом смесителе, охлаждают смесь при перемешивании в третьем статическом смесителе до промежуточной температуры, затем смесь охлаждают до температуры грануляции, выдавливают расплав полимера через фильеру с резким охлаждением и гранулируют под повышенным давлением [RU №2295439, М.кл.7 B29B 9/06, 2007]. В каждом статическом смесителе поддерживают температуру в определенном диапазоне, зависящем от соотношения величин потока ВА и максимально возможного потока ВА, а также по всему каскаду поддерживают в определенном соотношении весовые потоки расплава полимера и ВА. Тем самым достигается возможность переработки в ПСВ широкого марочного ассортимента полистирола и получение ПСВ, который обеспечивает получение ППС с кажущейся плотностью от 12 до 55 кг/м3.A known method of producing granules capable of foaming PS, according to which the polymer melt and VA are fed into the mixing zone, mix VA with polymer with intensive shear mixing in the first static mixer, maintain the mixture with intensive shear mixing in the second static mixer, cool the mixture with stirring in the third static mixer to an intermediate temperature, then the mixture is cooled to a granulation temperature, the polymer melt is extruded through a die with rapid cooling and granules comfort pressurized [RU №2295439, M.kl. 7 B29B 9/06, 2007]. In each static mixer, the temperature is maintained in a certain range, depending on the ratio of the values of the VA stream and the maximum possible VA stream, and the weighted polymer melt and VA melt flows are maintained in a certain ratio throughout the cascade. Thereby, it is possible to process a wide range of polystyrene in PSV and to obtain PSV, which provides PPP with an apparent density of 12 to 55 kg / m 3 .

Недостатком способа по RU №2295439 является то, что получаемый готовый продукт - ПСВ имеет широкий гранулометрический состав: размер частиц 0,9-1,4 мм (примеры 4, 5, 7); 1,4-2,0 мм (примеры 3, 6); к тому же в патенте не приводятся показатели физико-механических свойств пенополистирола, сырьем для производства которого является вспенивающийся полистирол по указанному патенту.The disadvantage of the method according to RU No. 2295439 is that the resulting finished product - PSV has a wide particle size distribution: particle size of 0.9-1.4 mm (examples 4, 5, 7); 1.4-2.0 mm (examples 3, 6); in addition, the patent does not provide indicators of the physico-mechanical properties of expanded polystyrene, the raw material for the production of which is expandable polystyrene according to the specified patent.

Опыт показывает, что на размер полученных гранул ПСВ оказывают влияние многие факторы, а именно конструкция гранулятора, реология исходного полистирола и условия грануляции.Experience shows that the size of the obtained PSV granules is influenced by many factors, namely the design of the granulator, the rheology of the initial polystyrene and the granulation conditions.

От размера и распределения по размерам гранул ПСВ зависят такие параметры переработки в пеноизделия, как предвспенивание, заполнение предвспененным бисером блок-формы и спекаемость его при формовании, то есть параметры, от которых зависят физико-механические показатели пенополистирола.Such parameters of processing into foam products as pre-foaming, filling with pre-expanded beads of the mold and its sintering during molding, depend on the size and size distribution of the PSV granules, that is, parameters on which the physicomechanical parameters of expanded polystyrene depend.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому способу является способ получения способного вспениваться ПС, включающий полимеризацию стирола с получением ПС со средневесовой молекулярной массой (Mw)The closest set of essential features to the claimed method is a method of producing a foamable PS, including the polymerization of styrene to obtain a PS with a weight average molecular weight (Mw)

более 170000, дегазацию полученного расплава полимера, введение (подачу) ВА в расплав полистирола в зоне смешения в статическом или динамическом смесителе, смешение ВА с расплавом при температуре не ниже 150°C, охлаждение смеси до температуры, по меньшей мере, 120°C, выгрузку через сопловую решетку с отверстиями, диаметр которых на выходе не превышает 1,5 мм и гранулирование выходящих стренг [US заявка №2005/0156344, М.кл.7 B29C 44/00, 2005]. Указывается (примеры и пп.6-8, 10-15, 19-20 формулы изобретения), что размер гранул ПСВ можно регулировать добавками пластификаторов, изменяя температуру расплава, геометрические параметры гранулирующего устройства, а также добавкой 0,05-1,5% масс, воды, выполняющей функцию нуклеатора, причем воду в расплав ПС вводят и гомогенизируют эту смесь до введения ВА.more than 170,000, degassing the obtained polymer melt, introducing (feeding) VA into the polystyrene melt in the mixing zone in a static or dynamic mixer, mixing VA with the melt at a temperature of at least 150 ° C, cooling the mixture to a temperature of at least 120 ° C, unloading through a nozzle grill with holes whose diameter at the exit does not exceed 1.5 mm and granulation of the outgoing strands [US application No. 2005/0156344, M.cl. 7 B29C 44/00, 2005]. It is indicated (examples and claims 6-8, 10-15, 19-20 of the claims) that the size of the PSV granules can be controlled by the addition of plasticizers, changing the melt temperature, the geometric parameters of the granulating device, as well as the addition of 0.05-1.5% mass, water, performing the function of a nucleator, moreover, water is introduced and homogenized into the melt PS before the introduction of VA.

В способе по US №2005/0156344 используют гранулирующую головку с отверстиями диаметром не более 1,5 мм (п.1 и п.16 формулы), лучше 0,2-1,2 мм (п.9 формулы) и получают гранулы диаметром 0,4-1,8 мм (п.22 формулы). Грануляцию выполняют при температуре расплава полистирола, смешанного с ВА, 160-200°C (примеры 1 и 2) и температуре гранулирующей головки 180-240°C (пример 2). При повышении температуры расплава и головки, при добавлении воды или пластификаторов, при изменении геометрии отверстий в гранулирующей головке можно уменьшить диаметр бисера при одном и том же диаметре отверстий. Указывается, что получаемые по US №2005/0156344 гранулы ПСВ дают при вспенивании «вспененные частицы с тонкоячеистой структурой пены, которая была выявлена под микроскопом» (примеры 7 и 8, добавление воды) или «вспененные частицы с гомогенной структурой пены» (примеры 9 и 10). Однако не приведены ни физико-механические показатели пенополистирола, который был получен из гранул ПСВ, ни его кажущаяся плотность.In the method according to US No. 2005/0156344 using a granulating head with holes with a diameter of not more than 1.5 mm (claim 1 and claim 16 of the formula), preferably 0.2-1.2 mm (claim 9 of the formula) and get granules with a diameter 0.4-1.8 mm (p. 22 of the formula). Granulation is performed at a melt temperature of polystyrene mixed with VA, 160-200 ° C (examples 1 and 2) and a temperature of the granulation head 180-240 ° C (example 2). With increasing temperature of the melt and the head, with the addition of water or plasticizers, with a change in the geometry of the holes in the granulating head, it is possible to reduce the diameter of the beads with the same diameter of the holes. It is indicated that the PSV granules obtained according to US No. 2005/0156344 give, when foaming, “foamed particles with a fine-mesh foam structure that was detected under the microscope” (examples 7 and 8, adding water) or “foamed particles with a homogeneous foam structure” (examples 9 and 10). However, neither the physicomechanical parameters of polystyrene foam, which was obtained from the PSV granules, nor its apparent density are given.

Недостатком способа по US №2005/0156344 можно считать недостаточно узкий гранулометрический состав получаемого готового продукта, например, в примере 11 указано, что только 80% частиц ПСВ имеют размер от 0,62 до 0,8 мм.The disadvantage of the method according to US No. 2005/0156344 can be considered insufficiently narrow particle size distribution of the obtained finished product, for example, in example 11 it is indicated that only 80% of PSV particles have a size of from 0.62 to 0.8 mm.

Технический результат, достигаемый в заявляемом изобретении, заключается в получении непрерывным методом гранулята полистирола с узким гранулометрическим составом, максимально приближающегося к сферической форме и содержащего вспенивающий агент, который обеспечивает получение пеноизделий с широким диапазоном значений кажущейся плотности от 10 до 40 кг/м3, имеющих удовлетворительные потребительские свойства.The technical result achieved in the claimed invention is to obtain a continuous granular method of polystyrene with a narrow particle size distribution, as close as possible to a spherical shape and containing a foaming agent, which provides foam products with a wide range of apparent densities from 10 to 40 kg / m 3 having satisfactory consumer properties.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения способного вспениваться полистирольного гранулята, включающем стадии смешения полистирола с нуклеатором и другими технологическими добавками, смешения вспенивающего агента с расплавом полистирола, гомогенизации полученной смеси, охлаждения ее до температуры экструдирования, грануляции в условиях предотвращающих вспенивание, поддерживают отношение количества подаваемого вспенивающего агента (в молях) к удельной пропускной способности аппаратуры в зоне смешения (Кс) в пределах 0,08-0,23 при поддержании разницы температур на входе и выходе стадии гомогенизации и охлаждения смеси в пределах 30-70°C. При этом для получения ПСВ используют полистирол с отношением средневязкостной молекулярной массы (Mv) к коэффициенту полидисперсности (то есть отношению средневязкостной молекулярной массы (Mw) к среднечисленной молекулярной массе (Mn)) в пределах (70-115)×103.The specified technical result is achieved in that in a method for producing a foamable polystyrene granulate, which includes the steps of mixing polystyrene with a nucleator and other processing aids, mixing a blowing agent with a polystyrene melt, homogenizing the resulting mixture, cooling it to an extrusion temperature, granulation under conditions that prevent foaming, support ratio of the amount of blowing agent supplied (in moles) to the specific throughput of the equipment in the mixing zone (Кс) in the range of 0.08-0.23 while maintaining the temperature difference at the inlet and outlet of the stage of homogenization and cooling of the mixture within 30-70 ° C. In this case, to obtain PSV, polystyrene is used with a ratio of medium viscosity molecular weight (Mv) to polydispersity coefficient (i.e., ratio of medium viscosity molecular weight (Mw) to number average molecular weight (Mn)) in the range of (70-115) × 10 3 .

Под удельной пропускной способностью аппаратуры в зоне смешения мы понимаем отношение количества проходящего материального потока к скорости перемешивания (числу оборотов шнеков в минуту).By the specific throughput of the equipment in the mixing zone, we mean the ratio of the amount of material flowing to the mixing speed (screw speed per minute).

На стадии плавления смеси полистирола поддерживают температуру 180-250°C; а на стадии гомогенизации - охлаждения поддерживают температуру смеси полистирола со вспенивающим агентом на входе 180-210°C и на выходе 140-180°C.At the melting stage, the polystyrene mixture is maintained at a temperature of 180-250 ° C; and at the stage of homogenization - cooling, the temperature of the mixture of polystyrene with a blowing agent is maintained at the inlet of 180-210 ° C and at the outlet of 140-180 ° C.

В качестве полистирола в заявляемом способе может быть использован гомополистирол марок СТАЙРОВИТ® (ТУ 2214-001-11175949-2003) или другие марки ПС (например, по ГОСТ 20282-86), молекулярная масса которых находится в заданном диапазоне значений отношения Mv к Mw/Mn. Для получения ПСВ также может использоваться расплав полистирола с аналогичными молекулярными характеристиками, получаемый в результате непрерывной полимеризации в массе стирола и прошедший стадию удаления непрореагировавшего мономера.As polystyrene in the present method can be used homopolystyrene grades STIROVIT ® (TU 2214-001-11175949-2003) or other grades of PS (for example, according to GOST 20282-86), the molecular weight of which is in a given range of values of the ratio Mv to Mw / Mn. To produce PSV, a polystyrene melt with similar molecular characteristics can also be used, obtained as a result of continuous polymerization in a mass of styrene and which has passed the stage of removal of unreacted monomer.

В качестве вспенивающего агента использовались вещества, выбранные из группы, включающей насыщенные углеводороды C4-C8, такие как бутан, изобутан, пентан, изопентан, гексан, изогексан и октан, предпочтительно пентан или изопентан или их смеси.As a blowing agent, substances selected from the group consisting of saturated C 4 -C 8 hydrocarbons, such as butane, isobutane, pentane, isopentane, hexane, isohexane and octane, preferably pentane or isopentane, or mixtures thereof, were used.

Перерабатываемая смесь содержала нуклеатор, в качестве которого использовались мелкодисперсные порошки талька, карбоната кальция, каолина, смеси лимонной кислоты и бикарбоната натрия, а также азодикарбонамид, азодиизобутиронитрил и др. Нуклеатор в количестве 0,05-5.0% мас. смешивали с полистиролом или уже с готовым расплавом полистирола.The processed mixture contained a nucleator, which was used as fine powders of talc, calcium carbonate, kaolin, a mixture of citric acid and sodium bicarbonate, as well as azodicarbonamide, azodiisobutyronitrile, etc. The nucleator in an amount of 0.05-5.0% wt. mixed with polystyrene or already with the prepared melt of polystyrene.

Перерабатываемая смесь может содержать вещества, препятствующие горению (антипирены). В качестве антипирена обычно использовали гексабромциклододекан в количестве 1-5% мас., лучше 1,5-2,0% мас. с синергетической добавкой. В качестве синергетической добавки может быть использован магний-алюминиевый гидротальцит, гидроксиды металлов, соединения фосфора, неорганические и органические фосфаты, фосфиты или фосфонаты, или их смеси.The processed mixture may contain substances that prevent burning (flame retardants). Hexabromocyclododecane in an amount of 1-5% wt., Preferably 1.5-2.0% wt., Was usually used as a flame retardant. with a synergistic supplement. As a synergistic additive, magnesium-aluminum hydrotalcite, metal hydroxides, phosphorus compounds, inorganic and organic phosphates, phosphites or phosphonates, or mixtures thereof can be used.

В качестве технологической добавки, ослабляющей пропускание инфракрасного излучения через пенополистирольную плиту, в результате чего достигаются улучшенные теплоизолирующие свойства, могут быть использованы углеродная сажа, графит, диоксид титана и частицы металла, например алюминия или их комбинации. Указанные добавки вводятся в количестве 0,6-6,0% от общей массы загрузки, предпочтительно после пластификации полимера и перед введением вспенивающего агента. Указанные добавки окрашивают бисер в серый (черный) цвет. Однако могут быть использованы и другие красители, например фталоцианиновые, и в частности, оранжевый краситель.As a technological additive, weakening the transmission of infrared radiation through a polystyrene foam plate, as a result of which improved heat-insulating properties are achieved, carbon black, graphite, titanium dioxide and metal particles, for example aluminum or a combination thereof, can be used. These additives are introduced in an amount of 0.6-6.0% of the total mass of the charge, preferably after plasticization of the polymer and before the introduction of the blowing agent. These additives color the beads in gray (black) color. However, other dyes can be used, for example phthalocyanine, and in particular, an orange dye.

При получении гранул вспенивающегося полистирола использовали также стабилизаторы термо- и светодеструкции. В качестве стабилизатора термо- и свето-деструкции использовали, например, октадецил-3-(3,5-дитретбутил-4-гидроксифенил)-пропионат или смесь трис-(2,4-дитретбутилфенил)фосфита с октадецил-3-3(3,5-дитретбутил-4-гидроксифенил)пропионатом в количестве 0,05-0,1% мас. от массы загрузки.Upon receipt of granules of expandable polystyrene, stabilizers of thermal and light destruction were also used. As a stabilizer of thermal and light degradation, for example, octadecyl-3- (3,5-ditretbutyl-4-hydroxyphenyl) propionate or a mixture of tris- (2,4-ditretbutylphenyl) phosphite with octadecyl-3-3 (3 , 5-ditretbutyl-4-hydroxyphenyl) propionate in an amount of 0.05-0.1% wt. by mass loading.

Все указанные технологические добавки могут быть непосредственно смешаны с полистиролом или расплавом полистирола, получаемым с установки непрерывной полимеризации стирола; они также могут быть введены в виде соответствующих концентратов.All of these processing aids can be directly mixed with polystyrene or a polystyrene melt obtained from a continuous styrene polymerization unit; they can also be administered as appropriate concentrates.

Далее изобретение поясняется примерами, но не ограничено ими.The invention is further illustrated by examples, but not limited to.

Пример 1Example 1

В зону смешения узла гравитометрической дозировки подают 100 мас.ч. полистирола марки СТАЙРОВИТ 106В со средневязкостной MM (Mv), равной 216000, и коэффициентом полидисперсности (Mw/Mn) - 2,3 (отношение Mv), к коэффициенту полидисперсности равно 94×103), туда же подают 2,0 мас.ч. гексабромциклододекана, 0,5 мас.ч. нуклеатора - талька.100 parts by weight are fed into the mixing zone of the gravitometric dosage unit. STYROVIT 106B polystyrene with a viscosity average MM (Mv) equal to 216000 and a polydispersity coefficient (Mw / Mn) of 2.3 (ratio Mv), the polydispersity coefficient is 94 × 10 3 ), 2.0 wt. . hexabromocyclododecane, 0.5 parts by weight the nucleator is talc.

Образованную смесь подают в загрузочную зону двухшнекового экструдера с соотношением длины шнеков L к диаметру D, равным 31:1, где при температуре 180-210°C происходит плавление и смешение в расплаве всех компонентов, после чего в зону смешения через инжектор подается вспенивающий агент - пентан в количестве 6,5% мас. под давлением до 120 бар. В зоне смешения происходит гомогенное смешение ВА с расплавом полистирола. Удельная пропускная способность экструдера в зоне смешения (Кс) равна 1,75 кг/час/1/мин. При этом отношение количества пентана (в молях) к удельной пропускной способности аппаратуры в зоне смешения (Кс) равно 0,18.The resulting mixture is fed into the loading zone of a twin-screw extruder with a screw length ratio L to diameter D equal to 31: 1, where at a temperature of 180-210 ° C all components are melted and mixed in the melt, after which a foaming agent is fed into the mixing zone through an injector - pentane in an amount of 6.5% wt. under pressure up to 120 bar. In the mixing zone, VA is homogenously mixed with the polystyrene melt. The specific throughput of the extruder in the mixing zone (Ks) is 1.75 kg / h / 1 / min. The ratio of the amount of pentane (in moles) to the specific throughput of the equipment in the mixing zone (Ks) is 0.18.

Полученную в зоне смешения массу с температурой 200°C подают в аппаратуру гомогенизации и охлаждения, где расплав охлаждают до температуры 160°C. Разница температур на входе и выходе стадии гомогенизации и охлаждения смеси составляет 40°C.The mass obtained in the mixing zone with a temperature of 200 ° C is fed to a homogenization and cooling apparatus, where the melt is cooled to a temperature of 160 ° C. The temperature difference at the inlet and outlet of the homogenization and cooling stage of the mixture is 40 ° C.

Затем масса проходит через короткий статический смеситель для выравнивания концентрационного и температурного профиля потока и поступает в гранулятор с системой подводного гранулирования. В режущей камере системы подводного гранулирования поддерживается температура воды в пределах 40-70°C и давление 8,0-10,0 бар. Полученная смесь воды и гранул вспенивающегося полистирола подается в центробежную сушилку, где происходит отделение гранул от воды и их сушка.Then the mass passes through a short static mixer to equalize the concentration and temperature profile of the flow and enters the granulator with an underwater granulation system. In the cutting chamber of the underwater pelletizing system, a water temperature of 40-70 ° C and a pressure of 8.0-10.0 bar are maintained. The resulting mixture of water and expandable polystyrene granules is fed to a centrifugal dryer, where the granules are separated from the water and dried.

Для готового продукта проводили определение следующих показателей:For the finished product, the following indicators were determined:

- гранулометрический состав: средний диаметр частиц, мм, массовая доля гранул после просева на сите с размером ячейки 1,6 мм и 0,5 мм, %, массовая доля основной фракции, %, по ТУ 2291-008-56925804-2008;- particle size distribution: average particle diameter, mm, mass fraction of granules after sieving on a sieve with a mesh size of 1.6 mm and 0.5 mm,%, mass fraction of the main fraction,%, according to TU 2291-008-56925804-2008;

- массовая доля порообразователя, %, по OCT 301-05-202-92Е,- mass fraction of blowing agent,%, according to OCT 301-05-202-92Е,

- массовая доля остаточного мономера, % мас., по ГОСТ 15820-82.- mass fraction of residual monomer,% wt., according to GOST 15820-82.

Из полученных гранул вспенивающегося полистирола (ПСВ) изготавливали пенополистирольные плиты беспрессовым способом, который включает стадии: предвспенивания ПСВ водяным паром при температуре 100-104°C, промежуточного хранения (созревания) предвспененных гранул, спекания их с формованием блока и последующего разрезания его на плиты.From the obtained granules of expandable polystyrene (PSV), polystyrene plates were made by a non-pressurized method, which includes the stages of: pre-foaming PSV with steam at a temperature of 100-104 ° C, intermediate storage (maturation) of pre-foamed granules, sintering them with the molding of the block and its subsequent cutting into plates.

Для полученных пеноизделий (плит) определяли следующие показатели:For the resulting foam products (plates), the following indicators were determined:

- плотность, кг/м3, по ГОСТ 17177-94;- density, kg / m 3 , according to GOST 17177-94;

- прочность на сжатие при 10% линейной деформации, МПа, по ГОСТ 17177-94;- compressive strength at 10% linear strain, MPa, according to GOST 17177-94;

- предел прочности при статическом изгибе, МПа, по ГОСТ 17177-94;- ultimate strength in static bending, MPa, according to GOST 17177-94;

- коэффициент теплопроводности при (25±5)°C, Вт/(м×K), по ГОСТ 7076-94;- coefficient of thermal conductivity at (25 ± 5) ° C, W / (m × K), according to GOST 7076-94;

- водопоглощение за 24 часа, % по объему, по ГОСТ 17177-94;- water absorption in 24 hours,% by volume, according to GOST 17177-94;

- размер ячеек, мкм, по СП - 30/08;- cell size, microns, according to SP - 30/08;

- время самостоятельного горения (самозатухание), с.- time of independent burning (self-extinguishing), sec.

Значения свойств гранул ПСВ и показателей физико-механических свойств и теплопроводности полученной пенополистирольной плиты приведены в таблице.The values of the properties of PSV granules and indicators of physical and mechanical properties and thermal conductivity of the obtained polystyrene foam plate are given in the table.

Примеры 2-6; 7К-9КExamples 2-6; 7K-9K

Опыты проводили как в примере 1, но брали полистирол с другими значениями Mv и Mw/Mn, меняли количество и состав вспенивающегося агента и отношение Mv/ Mw/Mn.The experiments were carried out as in example 1, but polystyrene was taken with different values of Mv and Mw / Mn, the amount and composition of the expanding agent and the ratio of Mv / Mw / Mn were changed.

Рецептура загрузки, условия получения гранул ПСВ, их свойства и значения показателей свойств полученных из них пенополистирольных плит приведены в таблице.The loading recipe, the conditions for the production of PSV granules, their properties and the values of the properties of the polystyrene foam plates obtained from them are given in the table.

Как видно из таблицы, заявляемый способ позволяет получать гранулы сферической формы вспенивающегося полистирола однородного гранулометрического состава с узким распредением по размеру гранул. В промышленных условиях из произведенных гранул методом формования были получены пенополистирольные плиты с высокими прочностными показателями (прочностью на сжатие и пределом прочности при статическом изгибе). Кроме того, заявляемый способ позволяет существенно улучшить теплоизолирующие свойства пенополистирольных плит: коэффициент теплопроводности для плит, содержащих добавку графита, 0,029-0,030 Вт/м×K против 0,034-0,038 Вт/м×K для плит, полученных в контрольных примерах, и 0,037-0,043 Вт/м×K для пенополистирольных плит по ГОСТ 15588-86. Водопоглощение полученных по заявляемому способу пеноплит примерно в 2-3 раза ниже водопоглощения товарных партий экструдированных пенополистирольных плит, произведенных без соблюдения заявляемых приемов. Полученные пеноизделия характеризуются низким содержанием остаточного мономера - стирола, что обеспечивает улучшенные санитарно-гигиенических свойства этих изделий.As can be seen from the table, the inventive method allows to obtain granules of a spherical shape of an expandable polystyrene of uniform particle size distribution with a narrow distribution of granule size. In industrial conditions, polystyrene plates with high strength characteristics (compressive strength and tensile strength under static bending) were obtained from the produced granules by molding. In addition, the inventive method can significantly improve the heat-insulating properties of polystyrene foam boards: the thermal conductivity coefficient for boards containing graphite is 0.029-0.030 W / m × K versus 0.034-0.038 W / m × K for boards obtained in control examples, and 0.037- 0.043 W / m × K for polystyrene boards according to GOST 15588-86. The water absorption obtained by the present method of foam is approximately 2-3 times lower than the water absorption of consignments of extruded polystyrene boards made without observing the claimed techniques. The resulting foam products are characterized by a low content of residual monomer styrene, which provides improved sanitary and hygienic properties of these products.

Таблица.Table. Условия получения и свойства готового продуктаProduction conditions and properties of the finished product
п/п
No.
p / p
ПоказателиIndicators Единицы измеренияUnits ПримерыExamples
1one 22 33 4four 55 66 1one MvMv 216000216000 235000235,000 235000235,000 253000253000 245000245000 200000200,000 22 Mw/MnMw / mn 2,32,3 2,62.6 2,32,3 2,22.2 3,33.3 2,852.85 33 Отношение: Mv/(Mw/Mn)Ratio: Mv / (Mw / Mn) 9400094000 9040090400 102100102100 115000115,000 7500075,000 7000070,000 4four Вспенивающий агент:Foaming Agent: 4.14.1 пентанpentane % мас.% wt. 6,56.5 -- 3,53,5 -- 4.24.2 изопентанisopentane % мас.% wt. -- 6,06.0 -- 7,07.0 4.34.3 Смесь пентана с изопентаном (80:20)A mixture of pentane and isopentane (80:20) % мас.% wt. 6,56.5 4,54,5 55 НуклеаторNucleator % мас.% wt. 0,50.5 0,550.55 0,550.55 0,40.4 0,20.2 0,50.5 66 АнтипиренFlame retardant % мас.% wt. 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 -- 77 ГрафитGraphite % мас.% wt. -- -- -- 3,03.0 6,06.0 6,06.0 88 Отношение количества вспенивающего агента (в молях) к КсThe ratio of the amount of blowing agent (in moles) to Ks 0,180.18 0,160.16 0,180.18 0,120.12 0,080.08 0,230.23 99 Разница температур на входе и выходе стадии гомогенизации и охлаждения смесиThe temperature difference at the inlet and outlet stages of the homogenization and cooling of the mixture °С° C 4040 6060 50fifty 7070 6565 30thirty 1010 Размер (диаметр) гранулSize (diameter) of granules ммmm 1,0-1,11.0-1.1 0,8-0,90.8-0.9 1,2-1,41.2-1.4 0,6-0,80.6-0.8 0,6-0,80.6-0.8 1,2-1,41.2-1.4 11eleven Массовая доля основной фракции, не менееMass fraction of the main fraction, not less %% 98,098.0 98,098.0 98,098.0 98,098.0 98,098.0 98,098.0 1212 Массовая доля порообразователяMass fraction of blowing agent %% 6,46.4 5,95.9 6,46.4 4,34.3 3,53,5 6,96.9 1313 Массовая доля остаточного мономера, не болееMass fraction of residual monomer, no more %% 0,050.05 0,050.05 0,050.05 0,050.05 0,050.05 0,050.05 14fourteen Плотность пеноплитыFoam density кг/м3 kg / m 3 19,019.0 23,023.0 14,014.0 29,029.0 40,040,0 10,010.0 15fifteen Прочность на сжатие при 10% деформацииCompressive strength at 10% deformation МПаMPa 0,110.11 0,140.14 0,070,07 0,180.18 0,280.28 0,050.05 1616 Предел прочности при статическом изгибеStatic Bending Strength МПаMPa 0,200.20 0,250.25 0,130.13 0,260.26 0,380.38 0,110.11 1717 Теплопроводность при (25±5)°CThermal conductivity at (25 ± 5) ° C Вт/м×KW / m × K 0,0330,033 0,0330,033 0,0380,038 0,0330,033 0,0300,030 0,0290,029 18eighteen Водопоглощение за 24 часаWater absorption in 24 hours % по объему% by volume 0,70.7 0,60.6 1,51,5 1,01,0 1,11,1 1,81.8 1919 Размер ячеекCell size мкмμm 110110 120120 150150 9090 8080 8585

Продолжение таблицыTable continuation № п/пNo. p / p ПоказателиIndicators Единицы измеренияUnits ПримерыExamples 7K 8K 9K 1one MvMv 260000260,000 235000235,000 210000210000 22 Mw/MnMw / mn 2,22.2 3,33.3 2,52.5 33 Отношение: Mv/(Mw/Mn)Ratio: Mv / (Mw / Mn) 118000118,000 7100071000 8400084000 4four Вспенивающий агент:Foaming Agent: 4.14.1 пентанpentane % мас.% wt. -- -- 6,06.0 4.24.2 изопентанisopentane % мас.% wt. 7,07.0 -- -- 4.34.3 Смесь пентана с изопентаном (80:20)A mixture of pentane and isopentane (80:20) % мас.% wt. -- 6,06.0 -- 55 НуклеаторNucleator % мас.% wt. 1,01,0 1,01,0 0,50.5 66 АнтипиренFlame retardant % мас.% wt. 2,02.0 2,02.0 2,02.0 77 ГрафитGraphite % мас.% wt. -- -- -- 88 Отношение количества вспенивающего агента(в молях) к КсThe ratio of the amount of blowing agent (in moles) to Ks 0,250.25 0,180.18 0,060.06 99 Разница температур на входе и выходе стадии гомогенизации и охлаждения смесиThe temperature difference at the inlet and outlet stages of the homogenization and cooling of the mixture °C° C 9090 6060 4040 1010 Размер (диаметр) гранулSize (diameter) of granules ммmm 1,4-2,01.4-2.0 1,0-1,61.0-1.6 0,9-1,40.9-1.4 11eleven Массовая доля основной фракции, не менееMass fraction of the main fraction, not less %% 96,096.0 96,096.0 96,096.0 1212 Массовая доля порообразователяMass fraction of blowing agent %% 6,86.8 5,55.5 5,55.5 1313 Массовая доля остаточного мономера, не болееMass fraction of residual monomer, no more %% 0,10.1 0,10.1 0,10.1 Показатели пенополистирольных плит ГОСТ 15588-86Indicators of expanded polystyrene plates GOST 15588-86 14fourteen Плотность пеноплитыFoam density кг/м3 kg / m 3 15,015.0 27,027.0 32,032,0 до 15,0up to 15.0 до 25,0up to 25.0 до 35,0up to 35.0 15fifteen Прочность на сжатие при 10% деформацииCompressive strength at 10% deformation МПаMPa 0,060.06 0,120.12 0,020.02 0,050.05 0,100.10 0,200.20 1616 Предел прочности при статическом изгибеStatic Bending Strength МПаMPa 0,080.08 0,20.2 0,20.2 0,070,07 0,180.18 0,350.35 1717 Теплопроводность при (25±5)°CThermal conductivity at (25 ± 5) ° C Вт/м×KW / m × K 0,0380,038 0,0350,035 0,0340,034 0,0420,042 0,0390,039 0,0400,040 18eighteen Водопоглощение за 24 часаWater absorption in 24 hours % по объему% by volume 2,82,8 2,02.0 1,61,6 3,03.0 2,02.0 1,81.8 1919 Размер ячеекCell size мкмμm 200200 140140 150150 -- -- --

Claims (3)

1. Способ получения способного вспениваться полистирольного гранулята, включающий стадии подачи вспенивающего агента в зону смешения, смешения вспенивающего агента с расплавом полистирола, гомогенизации полученной смеси, охлаждения ее до температуры экструдирования, экструдирования и грануляции в условиях, предотвращающих вспенивание, отличающийся тем, что поддерживают отношение молярного количества подаваемого вспенивающего агента к удельной пропускной способности аппаратуры в зоне смешения (Кс), представляющей собой отношение количества проходящего расплава материального потока, в том числе, полистирола в кг/час к скорости перемешивания в оборотах в минуту, в диапазоне 0,08-0,23 при поддержании разницы температур на входе и выходе стадии гомогенизации и охлаждения в пределах 30-70°С.1. A method of producing a foamable polystyrene granulate, comprising the steps of supplying a blowing agent to the mixing zone, mixing the blowing agent with a polystyrene melt, homogenizing the resulting mixture, cooling it to an extrusion temperature, extruding and granulating under conditions that prevent foaming, characterized in that they maintain the ratio the molar amount of blowing agent supplied to the specific throughput of the equipment in the mixing zone (Ks), which is the ratio of the amount of melt flowing material flow, including polystyrene in kg / h to the mixing speed in revolutions per minute, in the range of 0.08-0.23 while maintaining the temperature difference at the inlet and outlet of the stage of homogenization and cooling within 30-70 ° FROM. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют полистирол с отношением средневязкостной молекулярной массы (Mv) к коэффициенту полидисперсности (Mw/Mn) в пределах (70-115)·103.2. The method according to claim 1, characterized in that polystyrene is used with a ratio of medium viscosity molecular weight (Mv) to polydispersity coefficient (Mw / Mn) in the range of (70-115) · 10 3 . 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве технологической добавки используют графит, взятый в количестве 0,6-6,0% от массы загрузки. 3. The method according to claim 1, characterized in that as a technological additive, graphite is taken, taken in an amount of 0.6-6.0% by weight of the load.
RU2009107083/04A 2009-02-19 2009-02-19 Method of preparing polystyrene granulate capable of foaming RU2398791C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009107083/04A RU2398791C1 (en) 2009-02-19 2009-02-19 Method of preparing polystyrene granulate capable of foaming

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009107083/04A RU2398791C1 (en) 2009-02-19 2009-02-19 Method of preparing polystyrene granulate capable of foaming

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2398791C1 true RU2398791C1 (en) 2010-09-10

Family

ID=42800459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009107083/04A RU2398791C1 (en) 2009-02-19 2009-02-19 Method of preparing polystyrene granulate capable of foaming

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398791C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101678565B (en) Process for the preparation of granules based on expandable thermoplastic polymers and relative product
EP2212377B1 (en) Flameproof expandable styrene polymers, and method for the production thereof
JP4996485B2 (en) Method for producing expandable styrene polymer granules
DE10358786A1 (en) Particle foam moldings of expandable, filler-containing polymer granules
KR20080047272A (en) A method and plant for the manufacture of polymer particles
KR20120129998A (en) Expanded polystyrene resin particle and method of manufacture for same, polystyrene resin pre-expansion particle, polystyrene resin expanded form, thermoplastic resin pre-expansion particle and method of manufacture for same, and thermoplastic expanded form
US10093057B2 (en) Method to start-up a process to make non-expandable vinyl aromatic polymers
KR20070043839A (en) Synergistic flame-proof mixtures for polystyrene foams
EP1771501A1 (en) Method for the production of expandable styrol polymers having improved expandability
CN103270094B (en) High strength extruded thermoplastic polymer foam
CA2006361A1 (en) Method and apparatus for preparing thermoplastic foam
EP1702945B1 (en) Polyolefin foam particles containing fillers
US20180327565A1 (en) Z-hfo-1336mzz blowing agent blends for foaming thermoplastic polymer comprising polystyrene
RU2398791C1 (en) Method of preparing polystyrene granulate capable of foaming
DE10358804A1 (en) Expandable styrene polymer granules with bimodal or multimodal molecular weight distribution
DE10358798A1 (en) Expandable styrene polymer granules
DE112004002167B4 (en) Expandable styrene polymer granules
EP2062935B1 (en) Method for inserting solid particles in polymer melts
RU2400494C1 (en) Method of making foamed polystyrene slabs with high compression strength
RU2448130C2 (en) Method of producing foamable polystyrene granulate
DE10358805A1 (en) Particle foam moldings made of expandable, impact-modified, thermoplastic polymer granules
DE102004034515A1 (en) Self-extinguishing styrene polymer particle foam
EP1602684B1 (en) Polyolefin foam particles containing metal particles
JP5568350B2 (en) Method for producing polypropylene-based modified resin
DE102005013040A1 (en) Expandable polyolefin particle or expanded polyolefin foam particle, useful for producing shaped parts that are useful as e.g. shock proof packing materials, comprises polyolefin and organic or inorganic fillers (e.g. talc and chalk)

Legal Events

Date Code Title Description
NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20111127

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110220

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20130125

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180220