專利名稱：一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，全中國的可發(fā)性聚苯乙烯(簡稱EPS)的產(chǎn)量達(dá)到400萬噸/年以上，其廣泛應(yīng)用于包裝、建材、漁業(yè)、工藝品等領(lǐng)域，在這些應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中，所需的EPS顆粒粒徑的范圍通常為O. 5 2. 0mm，然而，對于漁業(yè)、工業(yè)水處理、深海探測基地及海洋漂泊物等應(yīng)用領(lǐng)域則需要超大粒徑的原料，比如粒徑在2. 5mm以上的大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯，而且要求粒徑均勻，質(zhì)量穩(wěn)定均一?，F(xiàn)有技術(shù)中，利用懸浮聚合法生產(chǎn)的可發(fā)性聚苯乙烯，其中也會(huì)有少量的大顆粒粒徑原料產(chǎn)生，但是，其缺陷在于1)每個(gè)反應(yīng)釜所生產(chǎn)的大粒徑EPS的產(chǎn)量非常少，而且質(zhì)量很不均勻；2)懸浮聚合反應(yīng)過程中所制備的大粒徑的EPS原料往往出現(xiàn)扁·粒子或者變形粒子的質(zhì)量問題，無法滿足客戶的要求。由于制備超大粒徑的EPS原料存在上述技術(shù)上的困難，從而造成其售價(jià)比一般性的EPS原料高出很多，因此，如能開發(fā)一種顆粒均勻、外觀圓滿、質(zhì)量穩(wěn)定均一、能滿足不同領(lǐng)域客戶需求的超大粒徑的EPS將具有廣闊的市場前景，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種產(chǎn)量大、顆粒均勻、外觀圓滿、質(zhì)量穩(wěn)定均一的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂；
本發(fā)明的目的之二在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種產(chǎn)量大、顆粒均勻、夕卜觀圓滿、質(zhì)量穩(wěn)定均一的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂的制備方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
提供一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，由以下重量份的原料組成
苯乙烯單體50 90份；
聚苯乙烯種子10 50份；
分散劑O. I 5份；
引發(fā)劑O. 3 2份；
發(fā)泡劑4 10份；
增塑劑O. 5 10份；
表面涂層劑O. 2 I份；
靜電防止劑0.01 I份；
去離子水100 130份；
其中
所述聚苯乙烯種子為不含有發(fā)泡劑的顆粒粒徑為O. 2 I. Omm的聚苯乙烯顆粒；
所述分散劑為磷酸三鈣、碳酸鈣、膨潤土中的任意一種；所述引發(fā)劑為過氧化二苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二異丙苯中的任意一種或一種以上的混合物；
所述發(fā)泡劑為C4 C6低沸點(diǎn)的直鏈烷烴或環(huán)烷烴；
所述增塑劑為硅油或者由對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、乙苯按任意比例混合而成的混合二甲苯溶液； 所述表面涂層劑為硬脂酸鋅；
所述靜電防止劑為十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽。優(yōu)選的，所述超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，由以下重量份的原料組成
苯乙烯單體60 80份；
聚苯乙烯種子25 40份；
分散劑I 3份；
引發(fā)劑O. 5 I. 5份；
發(fā)泡劑5 7份；
混合二甲苯2 6份；
硬脂酸鋅O. 2 I份；
十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽O. 01 I份；
去離子水100 120份。優(yōu)選的，所述發(fā)泡劑為丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、環(huán)戊烷中的任意一種或一種以上的混合物。更優(yōu)選的，所述發(fā)泡劑為異戊烷和正戊烷的混合物，其中異戊烷和正戊烷的重量百分比為3:7 7:3。優(yōu)選的，采用落球粘度法測定所述超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂的分子量為50000 80000。優(yōu)選的，所述超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂的平均顆粒粒徑為2. 5 4. 0mm。本發(fā)明提供一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂的制備方法，包括有以下制備步驟
1)聚苯乙烯種子的制備
篩選出不含有發(fā)泡劑的顆粒粒徑為O. 2 I. Omm的聚苯乙烯顆粒作為聚苯乙烯種子備
用；
2)種子聚合反應(yīng)
將去離子水、聚苯乙烯種子、分散劑按配方量依次投入反應(yīng)釜中，然后升溫至50 65°C，再緩慢加入苯乙烯單體，同時(shí)加入配方量的引發(fā)劑和增塑劑，繼續(xù)升溫至80 90°C進(jìn)行低溫聚合反應(yīng)，其中所述苯乙烯單體的加入時(shí)間為2 8小時(shí)；在低溫反應(yīng)結(jié)束后，再加入配方量的發(fā)泡劑，并升溫至110 130°C進(jìn)行高溫聚合反應(yīng)，獲得聚合物；
3)調(diào)節(jié)pH值
待反應(yīng)釜冷卻后，將物料轉(zhuǎn)移至中間槽，向中間槽內(nèi)添加鹽酸調(diào)節(jié)pH值為4 6 ;
4)洗滌、脫水、干燥及篩分
將聚合物依次經(jīng)過洗滌、脫水、干燥、篩分的工序后獲得所需粒徑大小的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂原料；5)包裝成品
將所述超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂原料放入混合機(jī)內(nèi)，然后添加配方量的表面涂層劑和靜電防止劑，攪拌均勻后，包裝獲得成品。所述步驟2)中，所述低溫聚合反應(yīng)的時(shí)間為5 15小時(shí),所述高溫聚合反應(yīng)的時(shí)間為5 8小時(shí)，總的聚合反應(yīng)的時(shí)間為12 20小時(shí)，壓力為O. 4 IMPa。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明采用顆粒粒徑為O. 2 I. Omm的聚苯乙烯顆粒作為聚苯乙烯種子，利用種子聚合反應(yīng)制備超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，獲得的原料產(chǎn)量大，而且顆粒大小均勻、外觀圓滿、質(zhì)量穩(wěn)定均一，不會(huì)出現(xiàn)扁粒子或者變形粒子的質(zhì)量問題，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，可滿足需要大顆粒原料的工藝品、漁業(yè)、工業(yè)水處理、深海探測基地及海洋漂泊物等應(yīng)用領(lǐng)域的市場需求，從而為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的發(fā)展前景。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I
向5升反應(yīng)釜中加入去離子水2500克，分散劑磷酸三鈣16克，開啟攪拌，然后升溫到60°C，加入顆粒粒徑為O. 3 O. 5mm的聚苯乙烯種子500克，然后再采用滴加的方式緩慢加入苯乙烯單體1500克，引發(fā)劑過氧化二苯甲酰7克、過氧化苯甲酸叔丁酯5克，增塑劑混合二甲苯2克，其中苯乙烯單體的滴加時(shí)間控制在3小時(shí)內(nèi)加完，苯乙烯單體加完后，再繼續(xù)升溫至90°C，進(jìn)行低溫懸浮聚合反應(yīng)，反應(yīng)6小時(shí)，然后加入發(fā)泡劑140克，并升溫至125°C進(jìn)行高溫聚合反應(yīng)，反應(yīng)8小時(shí)，總聚合反應(yīng)時(shí)間為14小時(shí)，壓力為O. 4 O. 9MPa，反應(yīng)完畢后，冷卻物料并轉(zhuǎn)移至中間槽，加鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4 6，并進(jìn)行洗滌，洗滌后采用分離機(jī)脫水，干燥聚合物后，得到平均顆粒粒徑為2. 8mm的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂原料，最后，每千克原料添加表面涂層劑硬脂酸鋅I克、靜電防止劑十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽O. I克，包裝成成品。本實(shí)施例中，發(fā)泡劑是由異戊烷和正戊烷混合而成，其中異戊烷與正戊烷的重量百分比為3 :7。實(shí)施例2
向5升反應(yīng)釜中加入去離子水2500克，分散劑磷酸三鈣18克，開啟攪拌，然后升溫到50°C，加入顆粒粒徑為O. 5 O. 8mm的聚苯乙烯種子500克，然后再采用滴加的方式緩慢加入苯乙烯單體1500克，引發(fā)劑過氧化二苯甲酰7克、過氧化苯甲酸叔丁酯5克，增塑劑混合二甲苯I. 5克，其中苯乙烯單體的滴加時(shí)間控制在2. 5小時(shí)內(nèi)加完，苯乙烯單體加完后，再繼續(xù)升溫至90°C，進(jìn)行低溫懸浮聚合反應(yīng)，反應(yīng)7小時(shí)，然后加入發(fā)泡劑150克，并升溫至120°C進(jìn)行高溫聚合反應(yīng)，反應(yīng)8小時(shí)，總聚合反應(yīng)時(shí)間為15小時(shí)，壓力為O. 4 O. 9MPa，反應(yīng)完畢后，冷卻物料并轉(zhuǎn)移至中間槽，加鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4 6，并進(jìn)行洗滌，洗滌后采用分離機(jī)脫水，干燥聚合物后，得到平均顆粒粒徑為3. 5mm的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂原料，最后，每千克原料添加表面涂層劑硬脂酸鋅I克、靜電防止劑十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽O. 2克，包裝成成品。
本實(shí)施例中，發(fā)泡劑是由異戊烷和正戊烷混合而成，其中異戊烷與正戊烷的重量百分比為I :1。實(shí)施例3
向5升反應(yīng)釜中加入去離子水2500克，分散劑磷酸三鈣18克，開啟攪拌，然后升溫到50°C，加入顆粒粒徑為O. 8 I. Omm的聚苯乙烯種子500克，然后再采用滴加的方式緩慢加入苯乙烯單體1300克，引發(fā)劑過氧化二苯甲酰7克、過氧化二異丙苯10克，增塑劑混合二甲苯I克，其中苯乙烯單體的滴加時(shí)間控制在2小時(shí)內(nèi)加完，苯乙烯單體加完后，再繼續(xù)升溫至90°C，進(jìn)行低溫懸浮聚合反應(yīng)，反應(yīng)7小時(shí)，然后加入發(fā)泡劑150克，并升溫至125°C進(jìn)行高溫聚合反應(yīng)，反應(yīng)8小時(shí)，總聚合反應(yīng)時(shí)間為15小時(shí)，壓力為 O. 4 O. 9MPa，反應(yīng)完畢后，冷卻物料并轉(zhuǎn)移至中間槽，加鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4 6，并進(jìn)行洗滌，洗滌后采用分離機(jī)脫水，干燥聚合物后，得到平均顆粒粒徑為4. Omm的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂原料，最后，每千克原料添加表面涂層劑硬脂酸鋅O. 5克、靜電防止劑十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽O. I克,包裝成成品。本實(shí)施例中，發(fā)泡劑是由異戊烷和正戊烷混合而成，其中異戊烷與正戊烷的重量百分比為6 :4。對比例I
對比例I為市場購買的非種子聚合法生產(chǎn)的普通可發(fā)性聚苯乙烯樹脂大粒子。將對比例I的普通可發(fā)性聚苯乙烯樹脂顆粒與實(shí)施例I 3制備的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂顆粒進(jìn)行對比分析
I. 篩網(wǎng)篩析檢驗(yàn)粒徑分布
將實(shí)施例I 3制備的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂與對比例I分別經(jīng)篩網(wǎng)篩析檢驗(yàn)其粒徑分布，結(jié)果如表I所示
表I.實(shí)施例I 3制備的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂與市售普通可發(fā)性聚苯乙烯樹脂大粒子的性能對比
權(quán)利要求
1.一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，其特征在于由以下重量份的原料組成 苯乙烯單體50 90份； 聚苯乙烯種子10 50份； 分散劑O. I 5份； 引發(fā)劑O. 3 2份； 發(fā)泡劑4 10份； 增塑劑O. 5 10份； 表面涂層劑O. 2 I份； 靜電防止劑0.01 I份； 去離子水100 130份； 其中 所述聚苯乙烯種子為不含有發(fā)泡劑的顆粒粒徑為O. 2 I. Omm的聚苯乙烯顆粒； 所述分散劑為磷酸三鈣、碳酸鈣、膨潤土中的任意一種； 所述引發(fā)劑為過氧化二苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二異丙苯中的任意一種或一種以上的混合物； 所述發(fā)泡劑為C4 C6低沸點(diǎn)的直鏈烷烴或環(huán)烷烴； 所述增塑劑為硅油或者由對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、乙苯按任意比例混合而成的混合二甲苯溶液； 所述表面涂層劑為硬脂酸鋅； 所述靜電防止劑為十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，其特征在于由以下重量份的原料組成 苯乙烯單體60 80份； 聚苯乙烯種子25 40份； 分散劑I 3份； 引發(fā)劑O. 5 I. 5份； 發(fā)泡劑5 7份； 混合二甲苯2 6份； 硬脂酸鋅O. 2 I份； 十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽O. 01 I份； 去離子水100 120份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，其特征在于所述發(fā)泡劑為丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、環(huán)戊烷中的任意一種或一種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，其特征在于所述發(fā)泡劑為異戊烷和正戊烷的混合物，其中異戊烷和正戊烷的重量百分比為3:7 7:3。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，其特征在于采用落球粘度法測定所述超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂的分子量為50000 80000。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，其特征在于所述超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂的平均顆粒粒徑為2. 5 4. 0_。
7.權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂的制備方法，其特征在于包括有以下制備步驟 1)聚苯乙烯種子的制備 篩選出不含有發(fā)泡劑的顆粒粒徑為O. 2 I. Omm的聚苯乙烯顆粒作為聚苯乙烯種子備用； 2)種子聚合反應(yīng) 按配方量將去離子水、聚苯乙烯種子、分散劑依次投入反應(yīng)釜中，然后升溫至50 65°C，再緩慢加入苯乙烯單體，同時(shí)加入配方量的引發(fā)劑和增塑劑，繼續(xù)升溫至80 90°C進(jìn)行低溫聚合反應(yīng)，其中所述苯乙烯單體的加入時(shí)間為2 8小時(shí)；在低溫反應(yīng)結(jié)束后，再加入配方量的發(fā)泡劑，并升溫至110 130°C進(jìn)行高溫聚合反應(yīng)，獲得聚合物； 3)調(diào)節(jié)pH值 待反應(yīng)釜冷卻后，將物料轉(zhuǎn)移至中間槽，向中間槽內(nèi)添加鹽酸調(diào)節(jié)pH值為4 6 ; 4)洗滌、脫水、干燥及篩分 將聚合物依次經(jīng)過洗滌、脫水、干燥、篩分的工序后獲得所需粒徑大小的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂原料； 5)包裝成品 將所述超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂原料放入混合機(jī)內(nèi)，然后添加配方量的表面涂層劑和靜電防止劑，攪拌均勻后，包裝獲得成品。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂的制備方法，其特征在于所述步驟2)中，低溫聚合反應(yīng)的時(shí)間為5 15小時(shí)，高溫聚合反應(yīng)的時(shí)間為5 8小時(shí)，總的聚合反應(yīng)的時(shí)間為12 20小時(shí)，壓力為O. 4 IMPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及高分子材料的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂及其制備方法，本發(fā)明選用不含有發(fā)泡劑的顆粒粒徑為0.2～1.0mm的聚苯乙烯顆粒作為聚苯乙烯種子，采用種子聚合法制備出一種超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，該產(chǎn)品具有顆粒均勻、外觀圓滿、質(zhì)量穩(wěn)定均一的優(yōu)點(diǎn)，能滿足不同領(lǐng)域客戶需求的超大粒徑可發(fā)性聚苯乙烯樹脂，因而具有廣闊的市場前景，能為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C08J9/20GK102911317SQ20121037245
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者曾首元 申請人:東莞新長橋塑料有限公司