一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制備導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的方法，包括制備苯乙烯—乙烯共聚物—聚苯乙烯混合物；分離混合物、相轉(zhuǎn)化并制備聚苯乙烯膠體；在反應(yīng)釜中添加保溫材料以及阻燃材料；降溫出料、洗滌干燥、得到聚苯乙烯珠粒；發(fā)泡、熟化、入模得到導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯。本發(fā)明具有制備工藝可控性強(qiáng)、通過本方法得到的聚苯乙烯在具有優(yōu)秀保溫性的同時還具有良好的阻燃性并且力學(xué)性能優(yōu)秀，使用壽命長的特點(diǎn)。
【專利說明】一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基加聚反應(yīng)合成的聚合物，是一種無色透明的熱塑性塑料，價格低廉并且易于加工成型，再加上優(yōu)越的隔熱保溫性能，因此被廣泛應(yīng)用于建筑外墻的保溫材料。
[0003]但是由于基苯乙烯是以C與H為主要元素的一種閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫塑料，使其極限氧指數(shù)較低，導(dǎo)熱系數(shù)較高，不僅在較低的溫度下就能燃燒，并且一旦著火就會劇烈燃燒，火焰高速蔓延擴(kuò)散至整個表面，使基材高度收縮熔融、不成炭，同時會產(chǎn)生大量黑色煙霧、有毒氣體以及帶明火的熔滴，導(dǎo)致燃燒更加嚴(yán)重。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，為了使聚苯乙烯塑料在保溫的同時具有良好的阻燃性，通常在聚苯乙烯塑料的表面涂覆阻燃劑，但是阻燃劑與聚苯乙烯的相容性較差，所得到的聚苯乙烯塑料的力學(xué)性能較差，難以達(dá)到外墻保溫材料的使用要求。若在制備聚苯乙烯時直接加入阻燃劑，不僅導(dǎo)熱系數(shù)會升高，保溫性能變差，同時也會帶來一系列安全問題。
[0005]因此，研制出一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員有待研究的新課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法，得到的聚苯乙烯在具有優(yōu)秀保溫性的同時，還具有良好的阻燃性。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法，其特征在于:
具體步驟為:
(1)、向預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中添加聚苯乙烯材料，包括苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉(zhuǎn)化起始點(diǎn)的62-96% ；
(2)、對步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進(jìn)行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的64_95wt%的第一物流以及包含余量所形成步驟(1)中混合物的第二物流；
(3)、向第二反應(yīng)器中添加第一物流，進(jìn)行進(jìn)一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉(zhuǎn)
化；
(4)、將步驟(3)中的相轉(zhuǎn)化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以25-33S—1的剪切速率在靜態(tài)混合機(jī)中混合，進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，生成聚苯乙烯膠體；
(5)、將步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應(yīng)釜中，添加石棉、纖維絨、珍珠巖、硅酸鋁棉、水、滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發(fā)劑，以5°C /min的速度升溫至85-95°C，逐漸攪拌均勻并保持釜溫；
(6)當(dāng)釜內(nèi)反映達(dá)到85-90%反應(yīng)率時，添加次磷酸鋁、發(fā)泡劑以及活性磷酸鈣，并攪拌均勻；
(7)將反應(yīng)釜的溫度升至120-135°C，保溫I小時；
(8)降溫出料并洗滌干燥，得到聚苯乙烯珠粒；
(9)將步驟(8)中得到的聚苯乙烯珠粒放入發(fā)泡器中進(jìn)行發(fā)泡，將預(yù)發(fā)泡的泡球在室溫下熟化、入模，得到所述導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯。
[0008]本發(fā)明提供一種制備導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的方法，主要包括制備苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物；分離混合物、相轉(zhuǎn)化并制備聚苯乙烯膠體；在反應(yīng)釜中添加保溫材料以及阻燃材料；降溫出料、洗滌干燥、得到聚苯乙烯珠粒；發(fā)泡、熟化、入模得到導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯。
[0009]首先將苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑添加至預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中，進(jìn)行聚合反應(yīng)，形成苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物；本發(fā)明使用乙烯共聚物替代現(xiàn)有技術(shù)中的二烯類橡膠，乙烯類共聚物與二烯類橡膠相比，具有穩(wěn)定性好、耐老化、易加工、低成本高性能等特點(diǎn)，并且可以即時添加，可控性強(qiáng)。
[0010]將苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物分離成第一物流與第二物流，對第一物流進(jìn)行相轉(zhuǎn)化，再混合以第二物流進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，形成聚苯乙烯膠體。
[0011]之后將初步得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應(yīng)釜中，添加石棉、纖維絨、珍珠巖、硅酸鋁棉、水、滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發(fā)劑，以5°C /min的速度升溫至85-95°C，逐漸攪拌均勻并保持釜溫。以上為添加保溫材料，使用石棉、纖維絨、珍珠巖、硅酸鋁棉作為保溫材料具有以下優(yōu)點(diǎn):不刺激皮膚、對人身無傷害；無散失粉塵污染、無毒、符合環(huán)保要求；耐酸堿、無腐蝕并且導(dǎo)熱系數(shù)低、熱損失少。添加滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發(fā)劑之后，能使提升聚苯乙烯表面層硬度與光亮、提升韌性、成型加工性能好。
[0012]隨后向反應(yīng)釜中添加次磷酸鋁、發(fā)泡劑以及活性磷酸鈣；次磷酸鋁為無機(jī)磷系阻燃劑，含磷量高，并且鋁元素具有抑煙作用；活性磷酸鈣能夠作為分散劑。
[0013]作為優(yōu)選，步驟(1)中苯乙烯單體占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的65-80%,乙烯共聚物占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的15-25%，輔助助劑占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的5-10%ο
[0014]作為優(yōu)選，輔助助劑包括增容劑、穩(wěn)定劑以及白油，并且各成分的質(zhì)量百分比為:增容劑:75-85%、穩(wěn)定劑:10-20%、白油:5-10%ο
[0015]輔助助劑包括增容劑、穩(wěn)定劑以及白油；添加增容劑能夠借助分子間的鍵合力，使乙烯單體與乙烯共聚物結(jié)合為一體，進(jìn)而得到穩(wěn)定的混合物；添加穩(wěn)定劑能夠減慢聚合反應(yīng)，保持化學(xué)平衡，降低混合物表面張力，防止光、熱分解或者氧化分解等作用；添加白油能夠使得混合物變得亮澤、鮮艷，能夠提高乙烯單體與乙烯共聚物結(jié)合后得到混合物的各項(xiàng)性能。
[0016] 作為優(yōu)選，步驟(5)中的石棉、纖維絨、珍珠巖、硅酸鋁棉、水、滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發(fā)劑所占質(zhì)量百分比分別為:15-25%、15-36%、35-42%、4-8%、18-25%, 1.5-2%,
1.5-2.5%、0.7-1.4% 以及 3-7%ο[0017]作為優(yōu)選，步驟(6)中次磷酸鋁、發(fā)泡劑以及活性磷酸鈣所占質(zhì)量百分比分別為:30-45%、10-25%、40-60%。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法相比，使用乙烯共聚物替代現(xiàn)有的二烯類橡膠；在聚苯乙烯中添加石棉、纖維絨、珍珠巖、硅酸鋁棉作為保溫材料，并添加滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發(fā)劑提升其表面層性能與成型加工性能；最后又使用次磷酸鋁以及活性磷酸鈣，是聚苯乙烯阻燃性更優(yōu)秀。因此本發(fā)明的有益效果為:(1)制備工藝可控性強(qiáng)；(2)得到的聚苯乙烯在具有優(yōu)秀保溫性的同時還具有良好的阻燃性；(3)得到的聚苯乙烯力學(xué)性能優(yōu)秀，使用壽命長。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0020]實(shí)施例1:
一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法，具體步驟為:
(I)、向預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中添加聚苯乙烯材料，包括65%的苯乙烯單體、25%的乙烯共聚物以及10%的輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉(zhuǎn)化起始點(diǎn)的62% ;其中輔助助劑包括75%的增容劑、20%的穩(wěn)定劑以及5%白油。
[0021](2)、對步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進(jìn)行分離，以生成包含所形成步驟(1)中 混合物的64wt%的第一物流以及包含余量所形成步驟(1)中混合物的第二物流。
[0022](3)、向第二反應(yīng)器中添加第一物流，進(jìn)行進(jìn)一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉(zhuǎn)化。
[0023](4)、將步驟(3)中的相轉(zhuǎn)化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以26s—1的剪切速率在靜態(tài)混合機(jī)中混合，進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，生成聚苯乙烯膠體。
[0024](5)、將步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應(yīng)釜中，添加18%的石棉、15%的纖維絨、35%的珍珠巖、4%的硅酸鋁棉、18%的水、1.5%的滲透劑、1.5%的分散劑、0.7%的乳化劑以及6.3%的引發(fā)劑，以5°C /min的速度升溫至85°C，逐漸攪拌均勻并保持釜溫。
[0025](6)當(dāng)釜內(nèi)反映達(dá)到85%反應(yīng)率時，添加30%的次磷酸鋁、10%的發(fā)泡劑以及60%的活性磷酸鈣，并攪拌均勻。
[0026](7)將反應(yīng)釜的溫度升至120°C，保溫I小時。
[0027](8)降溫出料并洗滌干燥，得到聚苯乙烯珠粒。
[0028](9)將步驟(8)中得到的聚苯乙烯珠粒放入發(fā)泡器中進(jìn)行發(fā)泡，將預(yù)發(fā)泡的泡球在室溫下熟化、入模，得到所述導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯。
[0029]實(shí)施例2:
一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法，具體步驟為:
(I)、向預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中添加聚苯乙烯材料，包括72%的苯乙烯單體、20%的乙烯共聚物以及8%的輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉(zhuǎn)化起始點(diǎn)的85% ;其中輔助助劑包括80%的增容劑、10%的穩(wěn)定劑以及10%白油。
[0030](2)、對步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進(jìn)行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的82wt%的第一物流以及包含余量所形成步驟(1)中混合物的第二物流。
[0031](3)、向第二反應(yīng)器中添加第一物流，進(jìn)行進(jìn)一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉(zhuǎn)化。
[0032](4)、將步驟(3)中的相轉(zhuǎn)化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以30s—1的剪切速率在靜態(tài)混合機(jī)中混合，進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，生成聚苯乙烯膠體。
[0033](5)、將步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應(yīng)釜中，添加15%的石棉、18%的纖維絨、37%的珍珠巖、4%的硅酸鋁棉、18%的水、2.1%的滲透劑、1.5%的分散劑、1.4%的乳化劑以及3%的引發(fā)劑，以5°C /min的速度升溫至90°C，逐漸攪拌均勻并保持釜溫。
[0034](6)當(dāng)釜內(nèi)反映達(dá)到88%反應(yīng)率時，添加40%的次磷酸鋁、18%的發(fā)泡劑以及42%的活性磷酸鈣，并攪拌均勻。
[0035](7)將反應(yīng) 釜的溫度升至130°C，保溫I小時。
[0036](8)降溫出料并洗滌干燥，得到聚苯乙烯珠粒。
[0037](9)將步驟(8)中得到的聚苯乙烯珠粒放入發(fā)泡器中進(jìn)行發(fā)泡，將預(yù)發(fā)泡的泡球在室溫下熟化、入模，得到所述導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯。
[0038]實(shí)施例3:
一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法，具體步驟為:
(I)、向預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中添加聚苯乙烯材料，包括80%的苯乙烯單體、15%的乙烯共聚物以及5%的輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉(zhuǎn)化起始點(diǎn)的95% ;其中輔助助劑包括85%的增容劑、10%的穩(wěn)定劑以及5%白油。
[0039](2)、對步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進(jìn)行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的95wt%的第一物流以及包含余量所形成步驟(1)中混合物的第二物流。
[0040](3)、向第二反應(yīng)器中添加第一物流，進(jìn)行進(jìn)一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉(zhuǎn)化。
[0041](4)、將步驟(3)中的相轉(zhuǎn)化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以33s—1的剪切速率在靜態(tài)混合機(jī)中混合，進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，生成聚苯乙烯膠體。
[0042](5)、將步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應(yīng)釜中，添加16%的石棉、15%的纖維絨、37%的珍珠巖、5%的硅酸鋁棉、18%的水、2.5%的滲透劑、1.5%的分散劑、1%的乳化劑以及4%的引發(fā)劑，以5°C /min的速度升溫至95°C，逐漸攪拌均勻并保持釜溫。
[0043](6)當(dāng)釜內(nèi)反映達(dá)到90%反應(yīng)率時，添加45%的次磷酸鋁、15%的發(fā)泡劑以及40%的活性磷酸鈣，并攪拌均勻。
[0044](7)將反應(yīng)釜的溫度升至135°C，保溫I小時。
[0045](8)降溫出料并洗滌干燥，得到聚苯乙烯珠粒。
[0046](9)將步驟(8)中得到的聚苯乙烯珠粒放入發(fā)泡器中進(jìn)行發(fā)泡，將預(yù)發(fā)泡的泡球在室溫下熟化、入模，得到所述導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯。[0047]本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征 任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法，其特征在于: 具體步驟為: (1)、向預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中添加聚苯乙烯材料，包括苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉(zhuǎn)化起始點(diǎn)的62-96% ； (2)、對步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進(jìn)行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的64-95wt%的第一物流以及包含余量所形成步驟(1)中混合物的第二物流； (3)、向第二反應(yīng)器中添加第一物流，進(jìn)行進(jìn)一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉(zhuǎn)化； (4)、將步驟(3)中的相轉(zhuǎn)化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以25-33S—1的剪切速率在靜態(tài)混合機(jī)中混合，進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，生成聚苯乙烯膠體； (5)、將步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應(yīng)釜中，添加石棉、纖維絨、珍珠巖、硅酸鋁棉、 水、滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發(fā)劑，以5°C /min的速度升溫至85-95 °C，逐漸攪拌均勻并保持釜溫； (6)當(dāng)釜內(nèi)反映達(dá)到85-90%反應(yīng)率時，添加次磷酸鋁、發(fā)泡劑以及活性磷酸鈣，并攪拌均勻； (7)將反應(yīng)釜的溫度升至120-135°C，保溫I小時； (8)降溫出料并洗滌干燥，得到聚苯乙烯珠粒； (9)將步驟(8)中得到的聚苯乙烯珠粒放入發(fā)泡器中進(jìn)行發(fā)泡，將預(yù)發(fā)泡的泡球在室溫下熟化、入模，得到所述導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中苯乙烯單體占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的65-80%，乙烯共聚物占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的15-25%，輔助助劑占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的5-10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法，其特征在于:所述輔助助劑包括增容劑、穩(wěn)定劑以及白油，并且各成分的質(zhì)量百分比為:增容劑:75-85%、穩(wěn)定劑:10-20%、白油:5-10%ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法，其特征在于:所述步驟(5)中的石棉、纖維絨、珍珠巖、硅酸鋁棉、水、滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發(fā)劑所占質(zhì)量百分比分別為:15-25%、15-36%、35-42%、4-8%、18-25%、1.5_2%、1.5-2.5%、0.7-1.4% 以及 3-7%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)熱系數(shù)低的聚苯乙烯的制備方法，其特征在于:所述步驟(6)中次磷酸鋁、發(fā)泡劑以及活性磷酸鈣所占質(zhì)量百分比分別為:30-45%、10-25%、40-60%ο
【文檔編號】C08F212/08GK103965408SQ201410170106
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】蔣武鋒, 王詩遙, 梅春明 申請人:江蘇賽寶龍石化有限公司