SU802296A1 - Способ получени гомополимерови удАРОпРОчНыХ СОпОлиМЕРОВСТиРОлА - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к полученик гомополимеров и ударопрочных сополимеров стирола.

Полистирольные пластики наход т широкое применение в строительстве, машиностроении, приборостроении и многих других област х.

Известен промышленный способ получени  полистирола и ударопрочных полистйролов путем полимеризации в массе стирола или его смеси с эластомерами . При осуществлении этого способа тепло реакции отводитс  через встроенные в реактор теплообменные поверхности и посредством обратных кондеисаторов l. Однако дл  достижени  высокой конверсии мономера,, процесс ведут в течение дес тков часов с постепенным (ступенчатым) повьшеиием температуры полимеризации. Ввиду того, что по мере увеличени  концентрации полученного полимера резко возрастает в зкость реакционной массы, процесс заканчиваетс  при высоких температурах (220-240°С), что значительно вли ет на свойства конечного продукта, увеличива  его полидисперсность и ухудша  качестг во.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ поимеризации стирола или его смеси с полибутадиеном, который осуществл етс  с добавкой в реакционную среду инертного разбавител  в количестве 1-20 вес.ч. на 100 вес. ч. сырь , смешиваюшегос  с реакционной массой и образующего с нею гомогенный молекул рный раствор 2 .

В качестве разбавител  примен ютс  циклоалифатическйе и ароматические углеводороды (бензол, толуол , этилбензол, циклогексан).Температура реакционной среды 107-219°С дл  поддержани  полимеризуемой смеси в текучем состо нии.

Однако этот способ имеет р д существенных недостатков

1. Примен ема  система несколько облегчает отвод .тепла реакции и снижение в зкости среды дл  верха конечного реактора, но не решает основной задачи теплосъема реакционной

массы и преодолени  высокой в зкости системы дл  высоких концентраций полимера .

2. Растворитель в конечном реакторе присутствует в кип щей фазе верхйнх слоев реагирующей массы, вследствие чего отвод тепла осуществл ете в основном только с поверхности. Надежный отвод тепла реакции из глуби:ны высоков зкой массы при этом практи чески невозможен. . 3.Некоторое снижение в зкости среды при использовании столь малого количества растворител  достигаетс  поддержанием достаточно высокой тем пературы массы, дл  обеспечени  ее текучести, ; поэтому отсутствует воз можность получени  рднородного продукта с заданным качеством на прот жении всего процесса. 4.Примен емый растворитель снижает молекул рный вес продукта за счет реакции передачи цепи и, следовательно , его присутствие в зоне предварительной полимеризации нежелательно . 5.Содержание растворител  в реакционной системе строго регламентировано , (так как большое его количество снижает прочность продукта и способствует обратному смешению реак ционной смеси). 6.Полимеризаци  осуществл етс  в колонном реакторе вытеснени  с ламинарным нисход щим потоком, в котором дл  увеличени  текучести массы и отвода тепла используют до 6 и более встроенных теплообменных поверхносте Цель изобретени  - значительное уменьшение в зкости реакционной сред с одновременным съемом тепла реакции получение однородного продукта с улучшенными свойствами и упрощение . технологического оформлени  процесса Эта цель достигаетс  тем, что процесс провод т в газожидкостной эмульсии, создаваемой за счет подачи газа или смеси газов, не смешивающих с  с реакционной массой. Образующа с  гетерогенна  система обеспечивает интенсификацию процессов массои теплообмена, получение продукта с узким молекул рно-массовым распределением . Создание газожидкостной эмульсии за счет подачи большого потока компонента (100-200 вес. ч. и более на 100 вес. ч. сырь  против 2-10 вес.ч. по прототипу) обеспечивает снижение в зкости среды с полным съемом Тепла реакции. Реализаци  процесса в таких услови х исключает необходимость использовани  каких-либо теплообменных аппаратов , что значительно упрощает его конструктивное оформление и создает реальные услови  дл  направленного синтеза полимера с исключител1зными свойствами (однородность, моном дальное распределение, высока  ударна  и разрывна  прочность). Процесс полимеризации или сополимеризации стирола с эластомерами осу ществл етс  в каскаде из 3-4 реакторов идеального смешени  под избыточным давлением 8-60 кг/см и при температуре 120-160с с использованием углеводородного компонента или инертного газа дл  создани  газожидкостной эмульсии., например этена, этилена, пропана, пропилена, бутёна, бутилена, пентена, изопентана, азота или их смесей. Используема  каскадна  схема реакторов смешени  позвол ет получать i на выходе из блока реакторов полимеризации высококонцентрированный продукт (90-93%). Окончатепьна  обработка этого продукта - крашение, стабилизаци , удаление летучих, гранул ци  и т.д. - может осуществл тьс  либо не-, посредственно в вакуумном смесителе, либо в вакуум-KciMepe с последующей экструзией. Технологи  процесса изображена на чертеже. Изобретение иллюстрируетс  примерами . Пример 1. Гомополимеризацию стирола осуществл ют в каскаде реакторов 1,2 и 3 смешени  при температуре . Стирол из емкости 4 насосом 5 подают в реактор 1 в количестве , обеспечивающем заданное врем  пребывани  мономера в системе (пор дка6-8 ч). Реакторы.оборудованы ленточными мешалками и снабжены термостатирующими рубашками, в которые поступает вод ной пар под давлением, равновесном температуре в реакторах. Полимеризацию осуществл ют в присутствии инертного компонента - пропана. В результате полимеризации в реакторах устанавливаютс  следующие концентрации полистирола в стироле: в реакторе 1 40-45%, в реакторе 2 60-65%, в реакторе 3 85-87%. Съем полимера по реакторам каскада составл ет , кг/м-ч: в реакторе 1260 2150 350 Средний съем полимера с единицы .реакционного объема (только блок реакторов ) равен 180 . Газожидкостную смесь, состо щую из концентрированного полистирола в мономере и газообразного разбавител пропана , насыщенного парами стирола, . направл ют в сепаратор б, где происходит концентрирование раствора полистирола до 90-93%. Газообразную фазу из сепаратора конденсируют в холодильнике 7 и рециркулируют в реакторы . Высококонцемтрироваиный раствор полистирола 90-93 вес.% из сепаратора направл ют в шнековый агрегат, в котором происходит полна  дегазаци  полистирола под вакуумом и окончательна  обработка продукта. Газообрайг на  фаза из шнековой машины конденс ирувтс  в холодильнике 8г конденсат собирают в сборнике 9 и направл ют на очистку, а затем - в сырьевую емкость Давление в реакторах устанавливают из услови  конденсации циркулирующего газа (25 кг/см), Потери инертного жидкого газа восполн ют насосом 10 по уровню в емкости 11. Товарный полистирол с добавленным при необходимости стабилизатором и красителем получают в виде гранул.

Пример 2. Получение полистирола осуществл ют согласно примеру 1. В качестве инертного компонента примен ют сжиженный этан, давление процесса 60 кг/см .

.Пример 3. Получение полистирола осуществл ют аналогично, описанному в примере 1. В качестве инертного компонента примен ют пропилен, давление процесса 20 кг/см ,

Пример 4. Получение полистирола осуществл ют аналогично описанному в примере 1. В качестве инертного компонента примен ют бутан, давление процесса 16 кг/см .

Пример 5. Получение полистирола осуществл ют согласно примеру 1 В качестве инертного компонента примен ют этилен, давление в системе 60 кг/см

Пример 6. Получение полистирола осуществл ют согласно примеру 1. В .качестве инертного компонента при , мен ют бутилен, давление в системе 10 кг/см .

Пример 7. Получение полистирола осуществл ют согласно примеру 1. В качестве инертного компонента примен ют жидкий азот, давление в системе 60 кг/см.

Примере. Получение полистирола осуществл ют согласно примеру 1. В качестве инертного компонента примен ют пентан, давление в системе 5 8 кг/см 2.

Пример 9. Получение полистирола осуществл ют согласно примеру 1, В качестве инертного компонента примен ют изопентан, давление в системе 0 8 кг/см . .

В табл.1 приведены основные физико-механические показатели предлагаемого гомополимера и полимера, полученного по прототипу.

25

Таблица

Содержание остаточного мономера ,

% не менее

Ударна  в зкость на образцах, кгс/см не менее:

без надреза

с надрезом

Разрушающее напр жение при

раст жении, кгс/см, не менее

Относительное удлинение при Ниже приведрны примеры, нллюстри-. .рующие получение ударопрочных полимеров стирола сополимеризацией в массе мономера с эластомерами. Пример 10, Сополимеризацию стирола осуществл ют в каскаде реакторов смешени  при температуре Крошку цис-полибутадиенового каучука (содержание цис-формы 90-95%) марки интен-РА-55„ смешивают и шнековой машине 12 и .окончательно раствор ют в емкости 13 (концентраци  6-10%) ПРИ температуре 30-60 С. Дальнейшую полимеризацию приготовленного раствора эластомера в стироле осуществ0 ,3-0,5

27 1,8-2,5

385-450 л ют аналогично процессу получени  гомополимера стирола. В качестве инертного компонента примен ют этилен , давление в системе 60 кг/см . Пример 11, Ударопрочный полистирол получают согласно примеру 1. В качестве инертного компонен-iTa примен ют сжиженный пропштен, давление в системе 20 кг/см . Пример 12 , Получение ударопрочного полистирола осуществл ют согласно примеру 1, В качестве инертт кого компонента примен ют бутен, давпение в системе 16 кг/см .

Пример 13. Получение ударопрочного полистирола осуществл ют согласно примеру 1. в качестве инер ного компонента примен ют этан, давление в системе 40 кг/см.

П р и м е р 14. Получение ударопрочного полистирола осуществл ют согласно примеру 1. В качестве инертного компонента примен ют бутилен, давление в системе 10 кг/см .

П р и м е р 15. Получение ударопрочного полистирола осуществл ют согласно примеру 1. В качестве инертного компонента примен ют пропан , давление в системе 30 кг/см .

Приме р1б. Получение ударопсочного полистирола осуществл ют

Ссдержание остаточного мономера,

% не более

Ударна  в зкость на образцах

с надрезом, кгс/см не менее

Разрушающее напр жение при

раст жении, кгс/см не менее

Относительное удлинение при Предлагаемый способ позвол ет получать сверхпрочные сорта ударопроч ного полистирола привитой сополимери зацией с эластомером, пригодного дл  переработки любым из известных в про мьпчленности способов, а также сополимеры стирола с различными мономерами (НАК и т.д.). Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие преимущества: 1. Снижение в зкости реакционной среды за счет создани  в реакционном объеме газожидкостной эмульсии. Так, при температуре 140°С и конверсии 40% - с 10 СП, при темпе ратуре 155°С и конверсии 80% - с , 5 до . 2. Повышение скорости процесса полимеризации (160-180 ), при сравнительно невысоких температурах и конверсии мономера 85-90%, что позвол ет создать высокопрсизводител ный агрегат небольшого объема, при этом получают высококачественный про дукт.

согласно примеру 1. В качестве инертного компонента примен ют пен . тан; давление в системе 8 кг/см Я

Пример 17. Получение ударопрочного полистирола осуществл ют согласно примеру 1. В качестве инертного компонента примен ют изопентан, давление в системе 8 кг/см .

Пример 18. Получение ударопрочного полистирола осуществл ют согласно примеру 1. В качестве инертного компонента примен ют азот; давление в системе 60 кг/см.

В табл. 2 приведены основные физико-механические показатели ударопрочного полистирола, синтезированного по методу , описанному в прототипе и по изобретению. Т а б л и

ц а

Claims (2)

1.Патент США 3129199, кл. 260-880, 1964.

2.Патент Великобритании №1063603 кл. С 3 G, 1967 (прототип). (аз5о8отей К ieKjfjfflr CmUjeoA entem/ff Пмаетиро