專利名稱：釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工制品技術(shù)領(lǐng)域，涉及苯乙烯系列樹脂制備領(lǐng)域，尤其涉及一種釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置和方法。
背景技術(shù)：
苯乙烯系列樹脂在家電、辦公用品、汽車部件、玩具及戶外等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。連續(xù)本體法生產(chǎn)苯乙烯系列樹脂，是近十年來快速發(fā)展的一種新的工藝。與乳液法工藝相比，連續(xù)本體法生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)均一穩(wěn)定、外觀好、殘單含量低，而且沒有廢水產(chǎn)生。因此也越來越受到人們的關(guān)注。在工業(yè)化生產(chǎn)中，人們一直在不斷地研究改進這種技術(shù)，改善產(chǎn)品質(zhì)量。其中絕大部分研究工作集中在工藝的改進上。中國專利公開號CN1152068C公開了“一種釜外強力攪拌連續(xù)式本體法制備ABS樹脂的生產(chǎn)方法及裝置”，在多個聚合釜的首釜之后，加入一強力攪拌系統(tǒng)實現(xiàn)其物料的相面轉(zhuǎn)變，并控制橡膠顆粒在一適宜范圍內(nèi)。與傳統(tǒng)ABS樹脂產(chǎn)品比較，橡膠顆粒大小和分布顯
著改善。中國專利公開號CN102086254B公開了將氯化聚乙烯橡膠和聚丁二烯橡膠加入到苯乙烯、丙烯腈和溶劑中，充分溶解后，加入引發(fā)劑、調(diào)節(jié)齊IJ、抗氧齊IJ、熱穩(wěn)定劑等助劑，并依次經(jīng)過三個串聯(lián)的柱塞流反應(yīng)器，制備高抗沖苯乙烯-氯化聚乙烯-丙烯腈樹脂。得到?jīng)_擊強度和阻燃性、抗靜電性綜合性能優(yōu)良的苯乙烯樹脂產(chǎn)品。隨著連續(xù)本體法生產(chǎn)苯乙烯系列樹脂裝置的投產(chǎn)，其工藝的局限性也逐漸顯現(xiàn)。對于柱塞流本體法工藝而言，受制于高粘物系的傳質(zhì)困難，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率約80% ;同時，在反應(yīng)后期單體混合不均勻，生成較多的低聚物，影響產(chǎn)品性能。另外，橡膠粒徑大，難以得到較聞光澤的廣品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置和方法，使物料在第一靜態(tài)混合器的徑向和軸向充分混合，使兩相物料均勻分布，在相轉(zhuǎn)變過程中，橡膠粒徑形態(tài)好，顆粒更均勻，在攪拌剪切的作用下，具有適宜的粒徑分布，在物料經(jīng)過第二靜態(tài)混合器后，高粘物料得到良好的混合，提高單體的轉(zhuǎn)化率。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置，包括3-5個串聯(lián)的、帶多層攪拌的柱塞流反應(yīng)器，第一個反應(yīng)器與第二個反應(yīng)器之間設(shè)有第一靜態(tài)混合器，最后一個反應(yīng)器和脫揮器之間設(shè)有第二靜態(tài)混合器。進一步的，所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有多層內(nèi)冷盤管，相鄰兩層內(nèi)冷盤管的中心距為內(nèi)冷盤管的3.2^4.5倍；所述反應(yīng)器的長、徑比為4 7。進一步的，所述第一靜態(tài)混合器和第二靜態(tài)混合器中均設(shè)有若干層呈多級回型彎折的蛇管，所述蛇管的回型彎折 角度為45°飛0°，所述蛇管是直徑為5 10mm的薄壁鈦合金管且相鄰兩級蛇管間距為2 5mm。進一步的，所述第一靜態(tài)混合器和第二靜態(tài)混合器的直徑與反應(yīng)器的直徑比均為0.Γ0.4 ;所述第一靜態(tài)混合器與第二靜態(tài)混合器的長、徑比均為3.5 8。一種釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂的方法，所述制備方法包括以下步驟:
步驟一:將橡膠在苯乙烯、丙烯腈及溶劑中溶解后，加入引發(fā)劑、抗氧劑、分子量調(diào)節(jié)劑及增塑劑，充分混合后，經(jīng)過初始預(yù)熱，并進入到第一反應(yīng)器；
步驟二:控制第一反應(yīng)器出口的固含率，由第一反應(yīng)器出口的溶液進入第一靜態(tài)混合器，同時控制第一靜態(tài)混合器的溫度控制為105 110°C，在聚合物相轉(zhuǎn)變前，進行充分的徑向和軸向混合；
步驟三:充分混合后的聚合物進入第二反應(yīng)器中進行相面轉(zhuǎn)變，時刻控制橡膠粒徑的形態(tài)、大小及分布，然后進入后續(xù)的反應(yīng)器中繼續(xù)聚合反應(yīng)過程；
步驟四:將最后一個反應(yīng)器出口的聚合物料進入到第二靜態(tài)混合器，同時控制第二靜態(tài)混合器的溫度控制為14(Tl70°C，在高粘物料中，控制未反應(yīng)的單體，進行熱聚合；
步驟五:經(jīng)第二靜態(tài)混合器排出的物料經(jīng)過一級或二級脫揮分離，脫出未反應(yīng)的單體與溶劑，即得到苯乙烯系列樹脂產(chǎn)品。

進一步的，步驟一中，所述橡膠顆粒的粒徑為0.3^2.0微米，所述橡膠為聚丁二烯橡膠、丁苯橡膠以及氯化聚乙烯橡膠中的一種或多種。進一步的，步驟五中，根據(jù)原料不同，制備的所述苯乙烯系列樹脂產(chǎn)品為高抗沖聚苯乙烯樹脂(HIPS)、苯乙烯-聚丁二烯-丙烯腈樹脂(ABS)或苯乙烯-氯化聚乙烯-丙烯腈樹脂(ACS)。本發(fā)明控制橡膠粒徑的關(guān)鍵階段相面轉(zhuǎn)變前，加入第一靜態(tài)混合器，通過其內(nèi)部構(gòu)件的引導(dǎo)，使物料在軸向和徑向得到更充分混合，連續(xù)相的橡膠相和分散相的苯乙烯聚合物相分布更均勻；物料從最后一個反應(yīng)器排出后，進入到第二靜態(tài)混合器，此時物料粘度很大，在靜態(tài)混合器充分混合后，物料傳質(zhì)過程得到加強，轉(zhuǎn)化率進一步提高，同時降低低聚物的含量。本發(fā)明的有益效果為:
I)在釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂過程中，經(jīng)過第一靜態(tài)混合器后，物料在反應(yīng)器攪拌剪切作用下，進行相面轉(zhuǎn)變。分散在連續(xù)相苯乙烯聚合物中的橡膠顆粒，形態(tài)為橢圓形，粒徑為相對更窄的分布。產(chǎn)品具有更高的光澤度，產(chǎn)品物性更穩(wěn)定。2)物料經(jīng)過第二靜態(tài)混合器后，高粘物料在徑向、軸向得到比反應(yīng)器中更充分的混合，未反應(yīng)的單體在進一步進行熱聚合，單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到大約85%。同時，產(chǎn)生的低聚物的量相應(yīng)降低。3)本發(fā)明通過改變反應(yīng)單體與橡膠的種類，可以在該裝置上生產(chǎn)高抗沖聚苯乙烯樹脂(HIPS)、苯乙烯-聚丁二烯-丙烯腈樹脂(ABS)、苯乙烯-氯化聚乙烯-丙烯腈樹脂(ACS)，產(chǎn)品的光澤度、沖擊強度、拉伸強度均得到提高。同時可進一步提高單體的轉(zhuǎn)化率。


下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明實施例所述的一種釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明實施例所述的一種釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置中第一靜態(tài)混合器和第二靜態(tài)混合器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不意圖。
具體實施例方式如圖1-2所示，本發(fā)明實施例所述的一種釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置，包括3-5個串聯(lián)的柱塞流帶多層攪拌的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有多層內(nèi)冷盤管，相鄰兩層內(nèi)冷盤管的中心距為內(nèi)冷盤管的3.2^4.5倍；所述反應(yīng)器的長、徑比為Γ7 ；第一個反應(yīng)器與第二個反應(yīng)器之間設(shè)有第一靜態(tài)混合器，最后一個反應(yīng)器和脫揮器之間設(shè)有第二靜態(tài)混合器，所述第一靜態(tài)混合器和第二靜態(tài)混合器中均設(shè)有若干層呈多級回型彎折的蛇管，所述蛇管的回型彎折角度為45°飛0°。所述蛇管是直徑為5 10mm的薄壁鈦合金管，所述相鄰兩級蛇管間距為2 5_ ;所述第一靜態(tài)混合器和第二靜態(tài)混合器的直徑與反應(yīng)器的直徑比均為0.Γ0.4 ;所述第一靜態(tài)混合器與第二靜態(tài)混合器的長、徑比均為
3.5 8。具體實施例一
本發(fā)明實施例所述的釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂的方法，包括以下步驟:
步驟一:將橡膠在苯乙烯、丙烯腈及溶劑中溶解后，加入引發(fā)劑、抗氧劑、分子量調(diào)節(jié)劑及增塑劑，充分混合后，經(jīng)過初始預(yù)熱，并進入到第一反應(yīng)器；所述橡膠顆粒的粒徑為
0.3^2.0微米，所述橡膠為聚丁二烯橡膠、丁苯橡膠以及氯化聚乙烯橡膠中的一種或多種；步驟二:控制第一反應(yīng)器出口的固含率，由第一反應(yīng)器出口的溶液進入第一靜態(tài)混合器，同時控制第一靜態(tài)混合器的溫度控`制為105 110°C，在聚合物相轉(zhuǎn)變前，進行充分的徑向和軸向混合；
步驟三:充分混合后的聚合物進入第二反應(yīng)器中進行相面轉(zhuǎn)變，通過攪拌控制橡膠粒徑的形態(tài)、大小及分布，然后進入后續(xù)的反應(yīng)器中繼續(xù)聚合反應(yīng)過程；
步驟四:將最后一個反應(yīng)器出口的聚合物料進入到第二靜態(tài)混合器，同時控制第二靜態(tài)混合器的溫度控制為14(Tl70°C，在高粘物料中，控制未反應(yīng)的單體，進行熱聚合；
步驟五:經(jīng)第二靜態(tài)混合器排出的物料經(jīng)過一級或二級脫揮分離，脫出未反應(yīng)的單體與溶劑，即得到苯乙烯系列樹脂產(chǎn)品；根據(jù)原料不同，制備的所述苯乙烯系列樹脂產(chǎn)品為高抗沖聚苯乙烯樹脂(HIPS)、苯乙烯-聚丁二烯-丙烯腈樹脂(ABS)或苯乙烯-氯化聚乙烯-丙烯腈樹脂(ACS)。本發(fā)明控制橡膠粒徑的關(guān)鍵階段相面轉(zhuǎn)變前，加入第一靜態(tài)混合器，通過其內(nèi)部構(gòu)件的引導(dǎo)，使物料在軸向和徑向得到更充分混合，連續(xù)相的橡膠相和分散相的苯乙烯聚合物相分布更均勻。物料經(jīng)過第一靜態(tài)混合器進入到下一反應(yīng)器，在攪拌剪切的作用下發(fā)生相面轉(zhuǎn)變，橡膠相變?yōu)榉稚⒌男螒B(tài)及分布更好的橡膠顆粒，產(chǎn)品光澤度更高。本發(fā)明在物料從最后一個反應(yīng)器排出后，進入到第二靜態(tài)混合器，此時物料粘度很大，在靜態(tài)混合器充分混合后，物料傳質(zhì)過程得到加強，轉(zhuǎn)化率進一步提高，同時降低低聚物的含量。在釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂過程中，經(jīng)過第一靜態(tài)混合器后，物料在反應(yīng)器攪拌剪切作用下，進行相面轉(zhuǎn)變。分散在連續(xù)相苯乙烯聚合物中的橡膠顆粒，形態(tài)為橢圓形，粒徑為相對更窄的分布。產(chǎn)品具有更高的光澤度，產(chǎn)品物性更穩(wěn)定。物料經(jīng)過第二靜態(tài)混合器后，高粘物料在徑向、軸向得到比反應(yīng)器中更充分的混合，未反應(yīng)的單體在進一步進行熱聚合，單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到大約85%。同時，產(chǎn)生的低聚物的量相應(yīng)降低。本發(fā)明通過改變反應(yīng)單體與橡膠的種類，可以在該裝置上生產(chǎn)高抗沖聚苯乙烯樹脂(HIPS)、苯乙烯-聚丁二烯-丙烯腈樹脂(ABS)、苯乙烯-氯化聚乙烯-丙烯腈樹脂(ACS)，產(chǎn)品的光澤度、沖擊強度、拉伸強度均得到提高。同時可進一步提高單體的轉(zhuǎn)化率。具體實施例二
本發(fā)明實施例的反應(yīng)系統(tǒng)采用三個或四個反應(yīng)器串聯(lián)，通過反應(yīng)單體與橡膠的種類，分別生產(chǎn)高抗沖聚苯乙烯樹脂(HIPS)、苯乙烯-聚丁二烯-丙烯腈樹脂(ABS)、苯乙烯-氯化聚乙烯-丙烯腈樹脂(ACS)。裝置規(guī)模分別為0.8 1.2kg/hr、4.2kg/hr、9.3kg/hr。裝置規(guī)模不同，其進料量也不同。試驗類型分為兩類，一類流程中不含釜外靜態(tài)混合器，其對應(yīng)于本發(fā)明技術(shù)，成為對比例，試驗編號為1、2、3 ;另一類流程中含有釜外靜態(tài)混合器，其試驗結(jié)果反映本發(fā)明的思想和技術(shù)特征，成為實驗例，試驗編號為4、5、6、7。根據(jù)反應(yīng)單體與橡膠的種類的不同，試驗分為三組對比數(shù)據(jù)表，第一組為本體法高抗沖聚苯乙烯樹脂(HIPS)數(shù)據(jù)對比表；第二組為本體法苯乙烯-聚丁二烯-丙烯腈樹脂(ABS)數(shù)據(jù)對比表；第三組為本體法苯乙烯-氯化聚乙烯-丙烯腈樹脂(ACS)數(shù)據(jù)對比表。現(xiàn)將對比例1、2、3 ;實驗例4、5、6、7的數(shù)據(jù)列于表1、表2和表3中。表I高抗沖聚苯 乙烯樹脂(HIPS)對比例、實驗例數(shù)據(jù)列表
權(quán)利要求
1.一種釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置，包括3-5個串聯(lián)的、帶多層攪拌的柱塞流反應(yīng)器，其特征在于:第一個反應(yīng)器與第二個反應(yīng)器之間設(shè)有第一靜態(tài)混合器，最后一個反應(yīng)器和脫揮器之間設(shè)有第二靜態(tài)混合器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置，其特征在于:所述第一靜態(tài)混合器和第二靜態(tài)混合器中均設(shè)有若干層呈多級回型彎折的蛇管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置，其特征在于:所述蛇管的回型彎折角度為45°飛O。。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置，其特征在于:所述蛇管是直徑為5 10mm的薄壁鈦合金管且相鄰兩級蛇管間距為2 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置，其特征在于:所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有多層內(nèi)冷盤管，相鄰兩層內(nèi)冷盤管的中心距為內(nèi)冷盤管的3.2^4.5倍；所述反應(yīng)器的長、徑比為Γ7。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置，其特征在于:所述第一靜態(tài)混合器和第二靜態(tài)混合器的直徑與反應(yīng)器的直徑比均為0.Γ0.4 ;所述第一靜態(tài)混合器與第二靜態(tài)混合器的長、徑比均為3.5 8。
7.—種釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂的方法，其特征在于，其包括以下步驟: 步驟一:將橡膠在苯乙烯、丙烯腈及溶劑中溶解后，加入引發(fā)劑、抗氧劑、分子量調(diào)節(jié)劑及增塑劑，充分混合后，經(jīng)過初始預(yù)熱，并進入到第一反應(yīng)器； 步驟二:控制第一反應(yīng)器出口的固含率，由第一反應(yīng)器出口的溶液進入第一靜態(tài)混合器，在聚合物相轉(zhuǎn)變前，進行充分的徑向和軸向混合； 步驟三:充分混合后的聚合物進入第二反應(yīng)器中進行相面轉(zhuǎn)變，通過攪拌控制橡膠粒徑的形態(tài)、大小及分布，然后進入后續(xù)的反應(yīng)器中繼續(xù)聚合反應(yīng)過程； 步驟四:將最后一個反應(yīng)器出口的聚合物料進入到第二靜態(tài)混合器，在高粘物料中，控制未反應(yīng)的單體，進行熱聚合； 步驟五:經(jīng)第二靜態(tài)混合器排出的物料經(jīng)過一級或二級脫揮分離，脫出未反應(yīng)的單體與溶劑，即得到苯乙烯系列樹脂產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂的方法，其特征在于:第一靜態(tài)混合器的溫度控制為105 110°C ;第二靜態(tài)混合器的溫度控制為14(Tl70°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂的方法，其特征在于:步驟一中，所述橡膠顆粒的粒徑為0.3^2.0微米，所述橡膠為聚丁二烯橡膠、丁苯橡膠以及氯化聚乙烯橡膠中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂的方法，其特征在于:步驟五中 ，根據(jù)原料不同，制備的所述苯乙烯系列樹脂產(chǎn)品為高抗沖聚苯乙烯樹脂(HIPS)、苯乙烯-聚丁二烯-丙烯腈樹脂(ABS)或苯乙烯-氯化聚乙烯-丙烯腈樹脂(ACS)0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種釜外靜態(tài)混合連續(xù)本體法制備苯乙烯系列樹脂裝置和方法，將橡膠混合溶液置于若干串聯(lián)的、帶多層攪拌的柱塞流反應(yīng)器中，在第一個反應(yīng)器與第二個反應(yīng)器之間設(shè)有第一靜態(tài)混合器，最后一個反應(yīng)器和脫揮器之間設(shè)有第二靜態(tài)混合器，在靜態(tài)混合器中加強聚合物料軸向及徑向混合，更好的控制相轉(zhuǎn)變過程中橡膠粒徑的均一性；同時進一步提高高粘物料的轉(zhuǎn)化率，降低產(chǎn)品中低聚物的量，提高產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率，改善產(chǎn)品物性，然后物料再經(jīng)脫揮等過程，生產(chǎn)出苯乙烯系列樹脂產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果為本裝置的結(jié)構(gòu)合理，操作簡單，適用于大規(guī)模的生產(chǎn)，另外本方法中生產(chǎn)過程便于操作，產(chǎn)品綜合性能優(yōu)異，沖擊強度和光澤度均得到提高。
文檔編號C08F255/02GK103172765SQ201310093740
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者舒紀(jì)恩, 劉文潮 申請人:上海領(lǐng)智化工科技有限公司